Ученые научились слышать деревья

Исследователи из Германии разработали компьютерную программу, которая позволяет отличать друг от друга различные виды растений на основании их эхосигналов. Ученые надеются, что их работа поможет лучше понять, как летучие мыши ориентируются в пространстве. Свои выводы они опубликовали в журнале PLoS Computational Biology.

Летучие мыши, зрение которых очень слабо, легко находят нужные им фруктовые деревья, даже если они растут в окружении многих других. Для ориентации в пространстве летучие мыши используют процесс эхолокации. Они посылают в пространство звуковые сигналы и ловят отраженный звук. Команда ученых под руководством Ганса-Ульриха Шнитцеля из Университета Тюбингена задалась целью разработать искусственную систему, копирующую естественные свойства рукокрылых.

Исследователи составили звуковой "портрет" пяти видов растений. Они замерили время, которое необходимо для возвращения звука, и частоту полученного сигнала. Эти характеристики меняются в зависимости от количества и размера веток и листьев каждого дерева.

Отраженный от деревьев звук представляет собой сложную комбинацию, составленную из отраженых сигналов от всех листьев, веток и ствола дерева. Расшифровка такого сигнала чрезвычайно сложна, поэтому в своей работе ученые решили разработать упрощенный алгоритм, который не учитывает всех отраженных звуков. Несмотря на это, итоговая программа позволила отличать растения "с неожиданно высокой точностью".

Работа исследователей показывает, что принципы, которые летучие мыши используют для определения необходимых объектов, существенно проще, чем считалось ранее. Полученные результаты должны помочь в проведении дальнейших поведенческих экспериментов с летучими мышами. Кроме того, работа немецких ученых может оказаться востребованной для практических целей.

В настоящее время не существует систем, которые могли бы обеспечить надежную ориентацию в темноте и в сумерках. Приборы, основанные на использовании инфракрасного излучения, не обеспечивают необходимого разрешения. По мнению основного исполнителя эксперимента Йосси Йовеля, разработка систем, основанных на использовании звука, позволит решить эту проблему.

Муравьи начали выращивать грибы 50 миллионов лет назад

Энтомологи из Музея естественной истории при Смитсоновском институте проследили за эволюцией способностей к сельскохозяйственной деятельности у муравьев-листорезов и выяснили, что предок современных муравьев, который впервые начал выращивать грибы, появился около 50 миллионов лет назад. Работа ученых опубликована в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences.

Из всех изученных видов живых существ способность к сельскохозяйственной деятельности обнаружена только у четырех из них: люди, короеды, термиты и муравьи. Среди муравьев, занимающихся сельским хозяйством, лучше всего изучены муравьи-листорезы. Они не питаются листьями, а используют их для выращивания грибов, которые и употребляют в пищу. Муравьи вырезают куски листьев, пережевывают их и удобряют почву, в которой растут грибы.

На основании анализа последовательности ДНК, ученые построили эволюционное дерево муравьев-"фермеров". Им удалось установить, что предок листорезов, который первым начал заниматься сельским хозяйством, появился около 50 миллионов лет назад, во времена глобального потепления. За последующие 25 миллионов лет муравьи развили четыре различных "подхода" к сельскому хозяйству.

Так, одна из групп муравьев около 20 миллионов лет назад научилась выращивать грибы тех видов, которые они употребляют в пищу. Из этой группы "фермеров" около 10 миллионов лет назад произошли муравьи-листорезы.

Ученым удалось не только проследить эволюционную цепочку муравьев, практикующих сельское хозяйство, но и обнаружить недостающее звено этой цепи. Эволюционную брешь заполнил один из видов муравьев, распространенных в Южной Америке.

Исследование ученых-энтомологов заняло около 15 лет. Ученые собрали генетический материал 91 вида муравьев, 65 из которых занимаются выращиванием грибов. Для составления эволюционного дерева ученые определили последовательности ДНК муравьев. На основании полученных данных, исследователи с помощью нескольких современных алгоритмов анализа смогли оценить временные интервалы, разделяющие разные группы муравьев, выращивающих грибы.