Дослідники під керівництвом доктора Пауліни Флейшман з Університету Ольденбурга, Німеччина, представили захопливе відкриття про ці мурахи.
Їх дослідження було опубліковано в журналі Current Biology.
На відміну від інших комах Cataglyphis покладаються на унікальний компонент магнітного поля Землі для орієнтації. Це відкриття передбачає, що пустельні мурахи мають особливий механізм магніторецепції, який потенційно включає крихітні частинки магнетиту або інших магнітних мінералів.
Магніторецепція у тварин
Магніторецепція – здатність виявляти магнітне поле Землі – залишається темою інтенсивних наукових дебатів.
Одна теорія заснована на радикально-парного механізму, квантовому ефекту, що залежить від світла, що дозволяє організму виявляти ледь помітні зміни напряму магнітного поля.
Дані проєкту Центру спільних досліджень «Магніторецепція та навігація у хребетних» підтверджують механізм радикальної пари у дрібних співочих птахів та, можливо, комах, таких як метелики-монархи.
Інша теорія передбачає наявність крихітних магнітних частинок усередині сенсорних чи нервових клітин, які діють як стрілки компаса.
Вважається, що такі тварини, як голуби, кажани та морські черепахи використовують цю систему на основі частинок. Обидва механізми, мабуть, співіснують у природі, демонструючи складність магніторецепції у різних видів.
Пустельні мурахи мають магнітну чутливість
Щоб визначити, який механізм використовують пустельні мурахи, вчені з Ольденбурзького університету провели поведінкові експерименти.
Вони висунули гіпотезу, що тварини, які використовують систему на основі частинок, реагуватимуть на полярність геомагнітного поля північ-південь, тоді як ті, хто використовує механізм радикальної пари, визначають нахил поля.
Доктор Флейшманн разом із доктором Робіном Труною, Йоханною Вегманн та доктором Вольфгангом Ресслером досліджували магнітне почуття, що виявляється пустельними мурахами.
Експерти зосередилися на тому, чи визначають мурахи нахил, чи полярність геомагнітного поля. Це дослідження засноване на докторському відкритті Флейшманна 2018 року про те, що пустельні мурахи мають магнітну чутливість.
Маніпулювання магнітними полями
Команда провела експерименти на грецькій колонії мурах, використовуючи котушки Гельмгольца для створення штучних магнітних полів.
Мурахи, що виходили із гнізда, прямували через тунель на експериментальну платформу, де знімалися їх «навчальні прогулянки». Ці прогулянки мають вирішальне значення, оскільки мурахи запам'ятовують напрямок входу в гніздо, використовуючи магнітне поле для покращення своєї зорової пам'яті.
"Ми підозрюємо, що мурахи використовують магнітне поле для тренування своєї зорової пам'яті", — пояснив Флейшманн. Недавнє дослідження у PNAS про розвиток мозку мурах підтверджує цю гіпотезу.
Пустельні мурахи покладаються на полярність
У своїх експериментах дослідники змінили нахил магнітного поля, не впливаючи на поведінку мурах.
Мурахи продовжували дивитись у бік входу в гніздо. Однак коли полярність поля була змінена на 180 градусів, мурахи повністю неправильно оцінили місце розташування гнізда. Це свідчить про те, що пустельні мурахи покладаються на полярність, а не на нахил для навігації.
"Цей тип компаса особливо корисний для навігації на порівняно коротких відстанях", — сказав Флейшман. Метелики-монархи та співочі птахи, навпаки, використовують магнітний спосіб як навігаційний засіб при своїх далеких міграціях.
Навігаційні навички пустельних мурах
Пустельні мурахи процвітають у суворих умовах, таких як соляні озера Північної Африки в Сахарі або грецькі соснові ліси, де мало орієнтирів.
Попри те, що вони проходять сотні метрів у пошуках їжі, вони повертаються до входу до свого гнізда з дивовижною точністю. Їх зигзагоподібні вихідні траєкторії трансформуються у прямолінійні шляхи після повернення.
Це відкриття проливає світло на еволюційну різноманітність магніторецепції. Мурахи, бджоли та оси, всі представники загону перетинчастокрилих, демонструють унікальні сенсорні адаптації.
"Той факт, що пустельні мурахи використовують інший механізм магніторецепції, ніж інші комахи, відкриває нові можливості для вивчення еволюції сенсорного сприйняття у тваринному світі", — зазначив Флейшманн.
Значення для майбутніх досліджень
Розуміння магнітного почуття пустельних мурах не лише поглиблює наші знання про навігацію комах, а й наголошує на складній еволюції сенсорних систем.
Це дослідження прокладає шлях для подальшого вивчення того, як різні види адаптуються до свого середовища, використовуючи магнітне поле Землі як орієнтир.
Детальніше про пустельні мурахи
Пустельні мурахи не лише примітні своїм магнітним почуттям; вони також майстри адаптації. Вони процвітають у деяких із найекстремальніших середовищ у світі, витримуючи температури, які можуть перевищувати 50 °C (122 °F).
У цих мурах є спеціалізовані білки теплового шоку, які дозволяють їм виживати в таку сильну спеку. Крім того, їх сріблясті волоски на тілі відбивають сонячне світло, що допомагає їм підтримувати нижчу температуру тіла.
Ще одним цікавим аспектом пустельних мурах є їхня залежність від інтеграції шляхів для навігації. Вони використовують комбінацію підрахунку кроків та небесних сигналів, таких як положення сонця, щоб обчислити своє точне місцеперебування.
Це дозволяє їм знаходити дорогу назад у своє гніздо, навіть якщо їхній шлях назовні проходить по складних звивистих маршрутах.
Пустельні мурахи також демонструють дивовижну командну роботу. Вони співпрацюють, щоб транспортувати великі харчові продукти назад у гніздо та адаптувати свої стратегії залежно від екологічних проблем. Ці риси виживання роблять їх чудовою моделлю вивчення поведінкової екології та еволюційної біології.
