Німці зробили бігову доріжку для мурашок

Група німецьких вчених з Ульмського університету та Університету Карла Еберхарда (Тюбінгенський університет) розробили чутливу бігову доріжку для невеликих комах, яку протестували на мурахах. Стаття опублікована в.

Бігові доріжки на основі кулі нерідко використовуються вченими в різних дослідженнях, присвячених поведінці тварин - наприклад, за допомогою подібної конструкції вченим вдалося зробити лабіринт для мишей у віртуальній реальності. Однак використання таких бігових доріжок для невеликих організмів, у тому числі комах, може бути проблематично - через невелику вагу спостережуваного об'єкта інерція кулі може заважати точності проведених вимірювань. Крім того, для реєстрації обертання часто використовуються камери, що зчитують спеціальний візерунок на поверхні кулі, тому проведені дослідження вимогливі до вибору обладнання, освітлення та навколишніх умов.

У новій статті вчені описують створення легкої і точної бігової доріжки на базі сфери з пінопласту і запчастин комп'ютерної периферії. При цьому бігова доріжка може працювати як в лабораторних умовах, так і на відкритому повітрі, а також не залежить від рівня освітлення.

Спочатку для отримання сфери правильної форми з однорідною поверхнею дослідники брали пінопластові сфери, виготовлені в заводських умовах, розділяли їх навпіл і нагрівали в точно відлитій алюмінієвій формі до температури близько 100 градусів Цельсія. Потім форму охолоджували, виймали сферу і знову розрізали.

З половинок вирізали зайвий матеріал за допомогою поворотного столу і нагрітого дроту, домагаючись однакової товщини стінок, після цього сферу склеювали назад. Таким чином, зазначають автори, їм вдалося для різних тварин виготовити рівні та легкі сфери з діаметром 3, 5, 10, 15, 20 і 50 сантиметрів і масою в 0,07, 0,3, 1,7, 3, 8 і 85 грамів відповідно.

У біговій доріжці для кулі використовується ніша, в якій куля парить за допомогою повітря, що подається знизу. Для реєстрації обертання сфери автори використовували два оптичних датчики від комп'ютерної миші і світлодіод для підсвічування. За словами вчених, зібрана бігова доріжка дозволяє реєструвати обертання зі сфери з частотою до 200 кадрів на секунду з точністю до 0,16 міліметра.

Сам об'єкт дослідження приклеюється до сталевої булавки, яка вільно обертається і ходить вгору-вниз всередині скляної трубки. У конструкції підвісу автори передбачили невелику еластичну ділянку з нитки, яка дозволяє тварині здійснювати дрібні рухи - наприклад, невеликі повороти, - з мінімальним впливом інерції підвісу.

Для демонстрації працездатності своєї бігової доріжки автори поставили серію експериментів над двома видами мурашок-бігунів (рід). Вчені перевіряли роботу вже відомого раніше механізму навігації мурашок - комахи орієнтуються за джерелом світла і пройденими кроками. Експерименти проводилися як в польових, так і в лабораторних умовах - мурашок ловили в декількох метрах від мурашника і приклеювали до підвісу бігової доріжки. Після цього вчені спостерігали, як мурахи, пройшовши належну кількість кроків «назад» біговою доріжкою, сповільнювалися і починали шукати мурашник, постійно змінюючи напрямок руху.

Двоє з авторів статті, присвяченої біговій доріжці для комах, раніше вже проводили схожі експерименти над мурахами. В одному з них вчені приклеювали мурахам ходулі, а в іншому закривали очі пов'язкою. В результаті дослідники з'ясували, що мурахи здатні не тільки рахувати кроки від мурашника, але орієнтуються по оптичному потоку. При цьому комахи можуть «на око» оцінити пройдену від гнізда відстань, навіть якщо вони не йдуть самі, а їх несуть інші особини.