Мурахи мають унікальний спосіб використовувати магнітне поле Землі для навігації

Пустельні мурахи, зокрема вид Cataglyphis nodus, вразили вчених своїми навігаційними навичками за допомогою магнітного поля. Дослідники на чолі з доктором Поліною Флейшманн з Університету Ольденбурга, Німеччина, оприлюднили захоплююче відкриття про цих мурах. На відміну від інших комах, вони покладаються на унікальний компонент магнітного поля Землі для орієнтації. Це відкриття свідчить про те, що пустельні мурахи володіють чітким механізмом магніторецепції, який потенційно включає крихітні частинки магнетиту або інших магнітних мінералів.

Магніторецепція у тварин

Магніторецепція – здатність виявляти магнітне поле Землі – залишається темою інтенсивних наукових дискусій. Одна теорія зосереджена на механізмі пари радикалів, залежному від світла квантовому ефекті, який дозволяє організму виявляти тонкі зміни в напрямку магнітного поля.

Докази, отримані в рамках проекту Центру спільних досліджень у сфері магніторецепції та навігації у хребетних, підтверджують механізм радикальної пари у маленьких співочих птахів і, можливо, комах, таких як метелики-монархи. Інша теорія передбачає крихітні магнітні частинки в сенсорних або нервових клітинах, які діють як стрілки компаса.

Вважається, що такі тварини, як голуби, кажани та морські черепахи, використовують цю систему на основі частинок. Обидва механізми, здається, співіснують у природі, демонструючи складність магніторецепції між видами.

Пустельні мурахи мають магнітну чутливість

Щоб визначити, який механізм використовують пустельні мурахи, вчені з Ольденбурзького університету провели поведінкові експерименти. Вони припустили, що тварини, які використовують систему на основі частинок, будуть реагувати на північно-південну полярність геомагнітного поля, тоді як ті, хто використовує механізм радикальної пари, визначають нахил поля.

Доктор Флейшман разом із доктором Робіном Ґробом, Йоганною Вегманн і доктором Вольфгангом Ресслером досліджували магнетичне чуття пустельних мурах. Експерти зосередилися на тому, чи визначають мурахи нахил або полярність геомагнітного поля. Це дослідження ґрунтується на відкритті Флейшманом докторської дисертації 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. Мурах, які виходили з гнізда, проводили через тунель на експериментальний майданчик, де знімали їхні «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 Флейшман. Нещодавнє дослідження розвитку мозку мурашок у  PNAS підтверджує цю гіпотезу.

Пустельні мурахи покладаються на полярність

У своїх експериментах дослідники змінювали нахил магнітного поля, не впливаючи на поведінку мурах. Мурахи продовжували дивитися на вхід у своє гніздо. Однак коли полярність поля була змінена на 180 градусів, мурахи зовсім неправильно визначили розташування гнізда. Це вказує на те, що пустельні мурахи покладаються на полярність, а не на нахил, для навігації.

«Цей тип компаса особливо корисний для навігації на порівняно короткі відстані», — сказав Флейшман. Метелики-монархи та співочі птахи, навпаки, використовують магнітне нахилення як навігаційний засіб під час своїх далеких міграцій.

Навігаційні навички пустельних мурах

Пустельні мурахи процвітають у суворих умовах, таких як соляні басейни північноафриканської Сахари або грецькі соснові ліси, де орієнтирів мало. Незважаючи на те, що вони долають сотні метрів у пошуках їжі, вони повертаються до входу в гніздо з надзвичайною точністю. Їхні зигзагоподібні вихідні візерунки перетворюються на прямі лінії після повернення. Це відкриття проливає світло на еволюційну різноманітність магніторецепції. Мурахи, бджоли та оси, усі члени загону перетинчастокрилих, демонструють унікальні сенсорні пристосування.

«Той факт, що пустельні мурахи використовують інший механізм магніторецепції, ніж інші комахи, відкриває нові шляхи для вивчення еволюції чуттєвого сприйняття в тваринному світі», — зазначив Флейшман.

Наслідки для майбутніх досліджень

Розуміння магнетичного відчуття пустельних мурах не тільки поглиблює наші знання про навігацію комах, але й висвітлює складну еволюцію сенсорних систем. Це дослідження прокладає шлях для подальшого дослідження того, як різноманітні види адаптуються до свого середовища, використовуючи магнітне поле Землі як орієнтир.

Детальніше про пустельних мурах

Пустельні мурахи відрізняються не лише своїм магнетичним чуттям; вони також є майстрами адаптації. Вони процвітають у деяких із найекстремальніших середовищ світу, витримуючи температури, що можуть перевищувати 50°C (122°F). Ці мурахи мають спеціалізовані білки теплового шоку, які дозволяють їм пережити таку сильну спеку. Крім того, їхнє сріблясте волосся на тілі відбиває сонячне світло, що допомагає їм підтримувати нижчу температуру тіла.

Іншим захоплюючим аспектом пустельних мурах є їхня залежність від інтеграції шляху для навігації. Вони використовують комбінацію підрахунку кроків і небесних сигналів, таких як положення сонця, щоб обчислити своє точне місцезнаходження.

Це дозволяє їм знайти дорогу назад до свого гнізда, навіть якщо їхня подорож включає складні звивисті маршрути. Пустельні мурахи також демонструють вражаючу командну роботу. Вони співпрацюють, щоб транспортувати великі харчові продукти назад до гнізда та адаптувати свої стратегії відповідно до екологічних проблем. Ці риси виживання роблять їх чудовою моделлю для вивчення поведінкової екології та еволюційної біології. Дослідження опубліковано в журналі Current Biology.