В Германии создали беговую дорожку для муравьев

Группа немецких ученых из Ульмского университета и Университета Карла Эберхарда (Тюбингенский университет) разработали чувствительную беговую дорожку для небольших насекомых, которую протестировали на муравьях. Статья опубликована в Journal of Experimental Biology, передает N+1.

Беговые дорожки на основе шара нередко используются учеными в различных исследованиях, посвященных поведению животных – например, с помощью подобной конструкции ученым удалось сделать лабиринт для мышей в виртуальной реальности. Однако использование таких беговых дорожек для небольших организмов, в том числе насекомых, может быть проблематично – из-за небольшого веса наблюдаемого объекта инерция шара может мешать точности проводимых измерений. Кроме того, для регистрации вращения часто используются камеры, считывающие специальный узор на поверхности шара, поэтому проводимые исследования требовательны к выбору оборудования, освещению и окружающим условиям.

В новой статье ученые описывают создание легкой и точной беговой дорожки на базе сферы из пенопласта и запчастей компьютерной периферии. При этом беговая дорожка может работать как в лабораторных условиях, так и на открытом воздухе, а также не зависит от уровня освещения.

• ЧИТАЙТЕ ТАКЖЕ: Эти звонкие смешные имена: новые виды насекомых, моллюсков и червей, названные именами известных людей

Сначала для получения сферы правильной формы с однородной поверхностью исследователи брали пенопластовые сферы, изготовленные в заводских условиях, разделяли их пополам и нагревали в точно отлитой алюминиевой форме до температуры около 100 градусов Цельсия. Затем форму охлаждали, вынимали сферу и снова разрезали.

Из половинок вырезали лишний материал с помощью поворотного стола и нагретой проволоки, добиваясь одинаковой толщины стенок, после этого сферу склеивали обратно. Таким образом, отмечают авторы, им удалось для разных животных изготовить ровные и легкие сферы с диаметром 3, 5, 10, 15, 20 и 50 сантиметров и массой в 0,07, 0,3, 1,7, 3, 8 и 85 граммов соответственно.

В беговой дорожке для шара используется ниша, в которой шар парит с помощью подаваемого снизу воздуха. Для регистрации вращения сферы авторы использовали два оптических датчика от компьютерной мыши и светодиод для подсветки. По словам ученых, собранная беговая дорожка позволяет регистрировать вращение сферы с частотой до 200 кадров в секунду с точностью до 0,16 миллиметра.

Сам объект исследования приклеивается к стальной булавке, которая свободно вращается и ходит вверх-вниз внутри стеклянной трубки. В конструкции подвеса авторы предусмотрели небольшой эластичный участок из нити, который позволяет животному совершать мелкие движения – например, небольшие повороты – с минимальным влиянием инерции подвеса.

Для демонстрации работоспособности своей беговой дорожки авторы поставили серию экспериментов над двумя видами муравьев-бегунков (род Cataglyphis). Ученые проверяли работу уже известного ранее механизма навигации муравьев – насекомые ориентируются по источнику света и пройденным шагам. Эксперименты проводились как в полевых, так и в лабораторных условиях – муравьев ловили в нескольких метрах от муравейника и приклеивали к подвесу беговой дорожки. После этого ученые наблюдали, как муравьи, пройдя положенное количество шагов "обратно" по беговой дорожке, замедлялись и начинали искать муравейник, постоянно меняя направление движения.

Двое из авторов статьи, посвященной беговой дорожке для насекомых, ранее уже проводили похожие эксперименты над муравьями. В одном из них ученые приклеивали муравьям ходули, а в другом закрывали глаза повязкой. В результате исследователи выяснили, что муравьи способны не только считать шаги от муравейника, но ориентируются и по оптическому потоку. При этом насекомые могут "на глаз" оценить пройденное от гнезда расстояние, даже если они не идут сами, а их несут другие особи.