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Science:德国科学家揭示蚂蚁有双导航系统

摘要 : 2016年9月9日,国际顶尖学术期刊《Science》杂志上在线发表了德国乌尔姆大学Matthias Wittlinger研究员的一篇研究论文,研究报告称,蚂蚁不但会计步,而且还会在它们穿行于周围环境时用视觉追踪物体的移动,旨在确定它们走过的距离。

 2016年9月9日,国际顶尖学术期刊《Science》杂志上在线发表了德国乌尔姆大学Matthias Wittlinger研究员的一篇研究论文,研究报告称,蚂蚁不但会计步,而且还会在它们穿行于周围环境时用视觉追踪物体的移动,旨在确定它们走过的距离。这种对运动的追踪被称作光流;有若干种昆虫都会运用这种能力,但人们过去认为,蚂蚁很少使用光流法。

如今,Sarah Elisabeth Pfeffer 和 Matthias Wittlinger的研究结果表明,蚂蚁在迷路时,仅靠光流就可以找到回巢之路。他们对Cataglyphis双色沙蚁进行了研究,这种沙蚁的巢常常以卫星巢穴的形式分散于四周。有经验的觅食蚁会携带巢内工蚁往返于不同的卫星巢穴,这些工蚁对巢外环境的熟悉度甚小。先前的研究揭示,这些蚂蚁能根据其走过的步数来计算穿行的距离,即它们主要依赖其内置的里程计机制。为探索这些蚂蚁如何用光流提示来导航,研究人员用一个步行通道将相邻蚁巢的2个入口连接起来。一旦觅食蚁携其巢友在某个方向行进了10米时,它们会被分开,而被携带的巢内工蚁会被放置在相同距离之外,但方向相反。在被分开地点进行最初搜寻之后(假定是为了寻找失踪的伙伴觅食蚁),被携带的巢内工蚁最终会开始返巢之旅,它们会在其期待的蚁巢周围来回搜寻,其长度范围接近10米。然而,一组作为对照的被携工蚁如在分开和释放时被“蒙住眼睛”,它们就无法找到蚁巢,这表明,它们是用光流提示来估算距离的。进一步的实验揭示,光流和里程计是以独立方式测算的,这赋予蚂蚁2种独特的导航系统。

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图Cataglyphis双色沙蚁的眼部被腹测蒙住

原文链接:

Optic flow odometry operates independently of stride integration in carried ants

原文摘要:

Cataglyphis desert ants are impressive navigators. When the foragers roam the desert, they employ path integration. For these ants, distance estimation is one key challenge. Distance information was thought to be provided by optic flow (OF)—that is, image motion experienced during travel—but this idea was abandoned when stride integration was discovered as an odometer mechanism in ants. We show that ants transported by nest mates are capable of measuring travel distance exclusively by the use of OF cues. Furthermore, we demonstrate that the information gained from the optic flowmeter cannot be transferred to the stride integrator. Our results suggest a dual information channel that allows the ants to measure distances by strides and OF cues, although both systems operate independently and in a redundant manner.

来源: Science 浏览次数:1

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