Хорошо известно, что многие животные, включая перелетных птиц, бабочек и даже рыб, используют Солнце для навигации. Однако ночным животным приходится сложнее, поскольку траектория движения Луны гораздо более изменчива. Но новое исследование, опубликованное в журнале Current Biology, показало, что ночные муравьи-быки (Myrmecia midas) не только используют Луну в качестве компаса, но и способны учитывать изменения скорости ее движения.

Использование Солнца и Луны в качестве указателей направления

Хотя каждый день происходят небольшие изменения, траектория движения Солнца по небу гораздо стабильнее, чем траектория движения Луны. Как известно большинству людей, Луна проходит через ежемесячные фазы, резко меняя свое положение на небе в течение месяца и полностью исчезая с ночного неба на некоторое время. Дополнительные колебания скорости еще больше усложняют ситуацию. Из-за этого было неясно, могут ли ночные животные точно предсказывать сложное движение Луны для навигации.

Некоторые дневные насекомые, например, некоторые виды муравьев и пчел, используют солнечные компасы с компенсацией времени , которые корректируются с учетом суточного движения солнца. Предыдущие исследования показали, что некоторые ночные насекомые используют лунные или поляризованные световые ориентиры, но не показали, используются ли они для навигации по Луне с компенсацией времени.

«Поскольку азимутальное движение небесных тел ускоряется во время подъема и замедляется во время спуска, точная компасная навигация зависит от компенсации времени на основе часов. Хотя ночные животные могут полагаться на лунные ориентиры для управления своим движением, остается неизвестным, могут ли они предсказывать сильно изменчивую траекторию движения Луны для векторной навигации. По сравнению с Солнцем, Луна представляет собой гораздо большую навигационную проблему, поскольку время ее восхода, фаза и траектория резко меняются в течение лунного месяца», — объясняют авторы исследования.

Линейная экстраполяция и «шаг скорости»

Исследователи решили проверить ночные навигационные способности муравьев-быков. Для этого они отслеживали пути муравьев после того, как сначала подвергли их воздействию ночного неба, чтобы накопить их интеграторы пути (ИП). Затем муравьев либо держали в условиях постоянного визуального доступа к небу (контрольная группа), либо в темноте, когда луна ускорялась или замедлялась. После этого муравьев выпускали в различных условиях.

Исследователи обнаружили, что группа муравьев, имевших визуальный доступ к Луне, правильно корректировала свои показатели импульса (ПИ) по мере ускорения Луны. Однако изменения ПИ у муравьев, содержавшихся в темноте, зависели от условий. У «муравьев, наблюдавших ускорение Луны» наблюдалось значительное смещение в сторону движения против часовой стрелки, что означает, что они недооценивали ускорение Луны, в то время как у муравьев, содержавшихся во время замедления Луны, наблюдалось значительное смещение в сторону движения по часовой стрелке, что означало, что они переоценивали движение Луны. Исследователи предполагают, что это означает, что муравьи предсказывали лунную дугу, используя последнюю скорость, которую они наблюдали до того, как их поместили в темноту.

Команда исследователей утверждает, что направления движения муравьев во время ускорения и замедления луны соответствуют своего рода правилу линейной экстраполяции. Муравьи предсказывают движение Луны, сочетая линейную экстраполяцию с быстрым «шагом скорости», когда Луна находится в своей наивысшей точке на небе — на лунном апексе. Однако они также обнаружили, что ошибки в предсказаниях муравьев достигают пика примерно в момент «шага скорости» из-за изменчивости траектории движения Луны от ночи к ночи. Тем не менее, это, по-видимому, сложные навигационные способности, демонстрирующие параллели с созданными человеком навигационными системами.

Подсказки о горизонте

Исследователи также провели эксперименты, чтобы проверить, используют ли муравьи ориентиры на линии горизонта для обновления своего лунного компаса и поддержания курса. Муравьев собирали, когда луна медленно поднималась, а затем держали в руках. Команда выпускала их во время ускорения лунного движения в различных условиях. К ним относились: знакомый горизонт, незнакомый горизонт, однородный горизонт (где не видно никаких ориентиров), идентичный однородный горизонт под знакомым пологом леса и темнота.

«Когда фуражиры находились в поле зрения с полным обзором неба, как со знакомой, так и с незнакомой линией горизонта, они точно корректировали свой индекс ориентации (PI), ориентируясь на свой истинный вектор. Напротив, фуражиры, находившиеся под однородным горизонтом, под знакомым пологом деревьев или в темноте, демонстрировали устойчивое отклонение от истинного вектора в направлении против часовой стрелки, находясь под ускоряющейся луной», — пишут авторы исследования.

Это означает, что муравьям требуется периодическая калибровка с использованием ориентиров на горизонте для точной навигации. Команда отмечает, что прогнозы лунного компаса муравьев пересчитываются в течение каждой ночи, а не между ночами, чтобы учесть постоянные изменения.

Исследование показывает, как животные могут адаптироваться к трудностям ночной навигации, используя небесные ориентиры и частые перенастройки — метод, ранее не наблюдавшийся. Пока неясно, используют ли другие виды именно этот механизм, поскольку были исследованы только муравьи-самцы. Также остается неясным, используют ли эти муравьи или другие животные звезды для определения направления. Это может быть правдоподобно, поскольку луна не всегда видна. Авторы исследования говорят, что это «интригующая возможность», но необходимы дальнейшие исследования.