Непредсказуемость движений повышает выживаемость двуногих пустынных грызунов
Новое исследование показывает, что внезапные изменения направления, походки и скорости помогают двуногим пустынным грызунам — тушканчикам — ускользать от хищников. Это, вероятно, дает им конкурентное преимущество перед их четвероногими соседями.
Измерение непредсказуемости в 3D
- Ученые разработали метод измерения непредсказуемости движений животных в трехмерном пространстве, чтобы изучить побег у нескольких видов пустынных грызунов.
- Они заимствовали из теории информации метрику случайности — энтропию — и впервые количественно охарактеризовали наземную локомоцию в 3D.
Уникальность тушканчиков
- Тушканчики — единственная группа, у которой наблюдаются три различных типа походки на длинных задних лапах: прыжки (hopping), скачки (skipping) и бег (running).
- Исследование не выявило значимой разницы между средней скоростью для каждой походки. Вместо этого тушканчики демонстрируют частые шаг за шагом изменения походки, что вызывает изменения длины шага, направления и скорости.
- Их маневры уклонения включают мгновенные рывки ускорения, зигзагообразное движение и акробатические прыжки (более 0.5 м в высоту, что более чем в 10 раз превышает высоту их бедра).
Полевые эксперименты и результаты
- В полевых экспериментах в северо-западном Китае сравнивали двуногих тушканчиков и четвероногих, похожих на песчанок, полевок (jirds).
- Двуногие тушканчики оказались значительно более непредсказуемыми, чем четвероногие полевки. Эта повышенная непредсказуемость, вероятно, возникает из-за их уникального использования походки.
- Эксперименты по измерению тигмотаксиса (стремления к укрытиям) показали, что тушканчики свободно исследовали всё пространство, в то время как полевки держались у стен. Это подтверждает гипотезу, что двуногий способ передвижения связан с снижением "тревоги открытого пространства" и большей способностью уклоняться от хищников.
Значение исследования
- Эволюционная биология: Повышенная неуловимость дает тушканчикам преимущество в "гонке вооружений" между хищником и жертвой. Более того, бипедальность у пустынных грызунов могла эволюционировать, чтобы ограничить межвидовую конкуренцию и увеличить разнообразие животных.
- Биомеханика: Методы исследования помогают перенести количественную биомеханику из лаборатории в естественную среду, где животные реагируют на ситуации "жизни и смерти".
- Робототехника: Внедрение непредсказуемого и изменчивого движения может улучшить производительность биомиметических роботов, предназначенных для передвижения по сложной местности, например, в пустынях или на других планетах.
Исследование опубликовано 5 сентября в журнале Nature Communications.