Пустынные муравьи ориентируются по геомагнитному полю

Пустынные муравьи (Cataglyphis) проводят первые недели жизни исключительно в гнезде, ухаживая за маткой и потомством, роя туннели и наводя порядок. Затем они начинают карьеру фуражиров.

Калибровка навигации

Перед началом фуражировки муравей калибрует свою навигационную систему. Для этого он совершает «обучающие прогулки» у входа в гнездо, длящиеся 2–3 дня. Во время них насекомое совершает пируэты вокруг вертикальной оси тела. Высокоскоростная видеосъёмка показывает, что муравей периодически останавливается, и в самую длинную паузу всегда смотрит в сторону входа в гнездо, который не видит.

Исследователи из Вюрцбургского университета обнаружили, что в этот момент пустынный муравей использует для ориентации магнитное поле Земли. Ранее эта способность у данного вида известна не была.

Эксперименты летом 2017 года провели Паулин Флейшманн и Робин Гроб из группы профессора Вольфганга Ресслера. В работе также участвовали профессор Рюдигер Венер из Цюрихского университета и физик Валентин Мюллер из Вюрцбургского университета. Результаты опубликованы в журнале Current Biology.

Эксперимент в Греции

Гипотезу о магнитной навигации проверили в естественной среде обитания муравьёв на юге Греции. Учёные использовали пару катушек Гельмгольца высотой 1,5 м. Пропускаемый через них заданный ток создавал почти однородное магнитное поле с известными параметрами. Это позволило изучить поведение муравьёв во время обучающих прогулок в контролируемых условиях.

Неожиданный результат

Результат был однозначным: когда учёные меняли ориентацию магнитного поля, муравьи смотрели уже не на реальный вход в гнездо, а на предсказуемое новое место — «фиктивный» вход.

«Их путь интегрирования предоставляет им новый вектор к гнезду на основе информации о магнитном поле», — объясняет Вольфганг Ресслер.

Учёные признают, что этот результат их удивил. Хотя известно, что некоторые виды муравьев реагируют на изменения магнитного поля, столь явная необходимость и влияние на навигацию у Cataglyphis оказались неожиданными.

Новые вопросы

Это открытие ставит новые вопросы:

1. Когда муравьи используют магнитное чувство? Возможно, в первые недели жизни под землёй в полной темноте.
2. Как и переключаются ли они между разными ориентирами: положением солнца, наземными метками и магнитным полем? Опытные фуражиры совершают повторные обучающие прогулки при изменении обстановки у входа, но непонятно, используют ли они при этом магнитное поле или солнечный компас.
3. Где находится сенсор магнитного поля и как он работает? Это вопрос из области исследований ориентации и навигации у насекомых.

Как сравнительно маленький мозг муравья хранит информацию о положении солнца, магнитном поле, наземных метках и интегрирует её с данными о пройденном расстоянии от «шагомера»? По мнению Ресслера, этот вопрос выходит далеко за рамки поведенческих исследований и нейронаук и представляет большой интерес для информатики и робототехники.