Скакунчики узнали пауков в движущихся силуэтах из точек

Скакунчики узнают в определенных объектах беспозвоночных животных, основываясь на особенностях их движений. К такому выводу пришли американские и немецкие зоологи, проведя ряд экспериментов с представителями вида Menemerus semilimbatus. Оказалось, что, если показать скакунчику видеозапись, на которой силуэт движущегося паука преобразован в набор точек, соответствующих его конечностям, он определит его как животное. Правда, нереалистично движущиеся наборы точек привлекли большее внимание подопытных особей. Результаты исследования опубликованы в статье для журнала PLoS Biology.

В большинстве случаев животные, в том числе люди, с легкостью определяют, является ли тот или иной объект другим животным. Это позволяет им вовремя замечать сородичей, хищников или потенциальную добычу. Специалисты предполагают, что данный навык основан на распознавании движений. Дело в том, что по крайней мере у позвоночных части тела движутся друг относительно друга в соответствии с определенной схемой (например, расстояние между одними суставами при движении меняется, а между другими нет). Если перемещающийся объект соответствует ей, мозг считает его человеком или животным. Так, люди в экспериментах способны правильно распознавать на видеозаписи движущийся человеческий силуэт, который представлен всего одиннадцатью точками, соответствующими основным суставам. Похожие навыки характерны и для многих других позвоночных. Судя по тому, что их выявляют даже у молодых особей, они являются врожденными.

Тела членистоногих, покрытые жестким экзоскелетом, также перемещаются в соответствии с определенным шаблоном. Умение распознавать его было бы очень выгодным для беспозвоночных животных. Однако до сих пор оставалось неясным, способны ли они на это.

Разобраться в данном вопросе решила команда зоологов под руководством Массимо де Агро (Massimo De Agrò) из Гарвардского университета. Исследователи сосредоточили внимание на пауках-скакунчиках (Salticidae), в жизни которых зрение играет очень важную роль. У этих беспозвоночных восемь глаз, выполняющих разные функции. Пара так называемых первичных глаз, самых крупных и направленных вперед, обладает самым острым зрением, однако угол обзора у нее невелик: менее пяти градусов. Поэтому для постоянного мониторинга обстановки вокруг себя скакунчики используют три пары вторичных глаз, которые расположены по бокам головогруди. Когда в поле зрения этих глаз попадает движущийся объект, паук резко поворачивается к нему всем телом, чтобы получше рассмотреть первичными глазами. Это движение такое быстрое, что специалисты сравнивают его с саккадами — непроизвольными движениями глаз человека и многих других животных.

Из предыдущих исследований де Агро и его коллегам было известно, что скакунчики поворачиваются не на любое движение. Чтобы выяснить, какие критерии влияют на реакцию этих пауков, они взяли 60 скакунчиков Menemerus semilimbatus и провели с ними ряд экспериментов. Подопытных особей подвешивали над подвижной сферой так, чтобы их ноги прикасались к ней. Затем на мониторе компьютера им демонстрировали перемещающиеся объекты пяти типов. Движения каждого из них были основаны на видеозаписи движений другого скакунчика, Salticus scenicus. Для эксперимента силуэт паука с видео преобразовали в набор из множества движущихся точек, соответствующих его конечностям. Точки, из которых состояли объекты первого типа, сохранили те же траектории и взаимное расположение, что и на оригинальной записи. В объектах второго типа траектории точек сохранились, но изменилось их положение, а в объектах третьего типа точки двигались случайным образом. При создании объектов четвертого типа исследователи соединили точки в единый силуэт и добавили условное изображение тела паука, а пятый тип объектов представлял собой обычный эллипс.

Каждый скакунчик прошел по четыре испытания, в ходе которых ему одновременно демонстрировали по два движущихся объекта разного типа. Они появлялись с правого и левого края экрана, двигались с остановками в сторону центра, а затем встречались здесь и исчезали — причем на протяжении одного теста данная запись повторялась десять раз подряд (изначальное расположение объектов при этом меняли местами). Поскольку головогрудь пауков была зафиксирована, они не могли повернуться к заинтересовавшему их стимулу — однако вращали лапками сферу в определенном направлении. Это позволило де Арго и его соавторам зафиксировать, какие объекты вызывают у скакунчиков наибольший интерес.

Анализ собранных данных показал, что эллипсы интересуют скакунчиков сильнее, чем силуэты (p<0,0001), а объекты третьего типа (со случайно движущимися точками) — сильнее объектов второго типа (тех, у которых траектория точек сохранена) (p=0,0001). Кроме того, пауки чаще пытались повернуться к объектам третьего типа, чем к объектам первого типа (то есть повторяющим движения оригинала) (p<0,0006). Объекты первого и второго типа вызвали у подопытных особей примерно одинаковый интерес, что совпадает с результатами аналогичных тестов у позвоночных.

По мнению де Агро и его коллег, результаты исследования свидетельствуют, что скакунчики умеют различать объекты, движения которых напоминают других пауков, основываясь на схеме их движения. Правда, такие объекты вызывают у них меньший интерес, чем те, что движутся нереалистично. Такое предпочтение оказалось для авторов неожиданным: они предполагали, что пауки будут чаще поворачиваться к тем стимулам, что сильнее напоминают настоящих членистоногих. Возможно, скакунчики обрабатывают информацию об узнаваемо движущихся объектах с помощью отделов мозга, связанных со вторичными глазами, так что им необязательно смотреть на них первичными. А вот незнакомые стимулы так не распознать — и чтобы понять, что они собой представляют, пауки должны рассмотреть их повнимательнее с помощью крупных первичных глаз.

Таким образом, способность распознавать животных, основываясь на особенностях их движения, встречается не только у позвоночных, но и у по крайней мере некоторых беспозвоночных (по мнению де Агро и его коллег, помимо паукообразных, она также может быть характерна для насекомых и моллюсков). Возможно, данный навык был унаследован представителями этих групп от общего предка — хотя вероятнее, что он неоднократно и независимо возникал в процессе конвергентной эволюции.

Ранее мы рассказывали о том, как зоологи покрасили скакунчиков Habronattus pyrrithrix косметикой. Это позволило опровергнуть популярную идею, согласно которой контрастная расцветка самцов этого вида помогает им отпугивать хищников.

Сергей Коленов