Комбинация между биология, робототехника и поведение животных Это порождает эксперименты, которые еще недавно казались научной фантастикой. Один из самых поразительных — использование роботизированная гремучая змеяРазработан для решения вопроса, который десятилетиями циркулирует в научном сообществе: действительно ли погремушка отпугивает хищников и как разные виды воспринимают её звук?
Чтобы ответить на этот вопрос, международные исследовательские группы обратились к... высокоточные роботизированные копии Эти модели имитируют как форму, так и характерный звон колокольчика. Они позволяют исследователям оценить, не подвергая животных опасности, в какой степени страх перед звуком колокольчика является приобретенной реакцией или выученной реакцией. инстинкт, глубоко укоренившийся в генетике птиц и млекопитающих.
Роботизированная гремучая змея, напечатанная на 3D-принтере, для исследования страха.
В одном из самых детальных проектов группа ученых начала с... чучела западной ромбовидной гремучей змеи для создания дистанционно управляемой роботизированной модели. Животное было отсканировано в трех измерениях, и на основе этого файла была создана копия примерно... 15,5 сантиметров в длинуДостаточно реалистичный, чтобы в глазах других животных сойти за маленькую змею.
Чтобы сделать робота убедительным, исследователи Они покрасили сооружение, имитируя природный узор. Они использовали кожу и добавили настоящие погремушки, собранные на дорогах и в сельской местности, где обитают эти змеи. Идея заключалась в том, чтобы издаваемый звук был максимально похож на звук, издаваемый настоящей змеей, избегая цифровых уловок, которые могли бы исказить восприятие животного.
Внутри модели они установили Печатная плата, извлеченная из игрушечной машинки.подключенный к небольшому вибрационному двигателю. Эта система дистанционного управления позволяла активировать звонок на расстоянии до 40 метров, незаметно и без видимого присутствия человека, гарантируя, что реакции были вызваны самим роботом, а не другими внешними факторами.
Все электронные компоненты остались на месте. скрытый внутри напечатанного на 3D-принтере корпусаЖивотные видели лишь то, что казалось неподвижной змеей или змеей, лишь слегка двигавшейся в ответ на окружающую обстановку. Единственным изменением между экспериментальными условиями был звук погремушки, что позволило легче выделить влияние этого звукового сигнала.
Как был организован эксперимент с роботизированной змеей
После завершения разработки модели исследователи протестировали её в различных условиях. Одно из наиболее масштабных испытаний было проведено в зоопарк, где млекопитающие и птицы из разных регионов жили вместе.В исследовании участвовали животные всех видов, от крупных кошек до приматов и мелких млекопитающих. Цель заключалась в систематическом измерении реакции этих животных на присутствие роботизированной змеи и, прежде всего, на звук её погремушки.
Для этого каждый участник был подвергнут воздействию трех различных ситуаций: во-первых, без каких-либо роботов поблизостичтобы ученые могли наблюдать за их обычным поведением при приближении к пище; затем, с помощью неподвижная роботизированная змея, помещенная рядом с едойно не включая звук; и наконец, с Погремушка раздалась как раз в тот момент, когда животное приблизилось. к модели. Эта последовательность позволила сравнить реакцию на простое визуальное присутствие «змеи» с воздействием звона погремушки.
Наблюдаемое поведение было классифицировано в соответствии с четырехуровневая шкалаОтсутствие реакции, легкое беспокойство (сомнение или настороженность), явный испуг и явное бегство с быстрым уходом с места происшествия. Два независимых эксперта зафиксировали все реакции, чтобы обеспечить согласованную интерпретацию поведения и избежать предвзятости при анализе данных.
Дальнейшие исследования развили эту идею дальше, показав, что... роботизированные копии гремучих змей в естественной среде обитания за пределами контролируемых условий. Это позволило исследователям выяснить, реагируют ли птицы, мелкие млекопитающие и другие животные аналогичным образом, когда сталкиваются с устройством в открытой среде, без клеток или закрытых помещений.
Сильные реакции страха даже без опыта общения с колокольчиками.
Результаты совпали по нескольким ключевым пунктам. Согласно собранным данным, Звук погремушки вызывал гораздо более сильную реакцию страха. что само присутствие робота или отсутствие каких-либо раздражителей имело значение. Другими словами, простое наблюдение за силуэтом пластиковой змеи практически не меняло поведение большинства видов, в то время как погремушка вызывала почти мгновенную реакцию тревоги.
В ходе экспериментов, проведенных в зоопарке, в выборку были включены животные, принадлежащие к следующим группам: 38 разных видовСреди них были африканские львы, ягуары, муравьеды и борнейские орангутаны. Когда рядом с едой раздавался треск погремушки, многие особи резко прекращали кормиться, принимали защитные позы, удалялись от источника звука или просто убегали из этого места.
Особенно показательной частью исследования стали образцы из регионы, где гремучие змеи обитают в дикой природеНесмотря на то, что они провели всю свою жизнь в неволе, ни одно из этих животных никогда не имело прямого контакта с настоящими гремучими змеями, но даже в этом случае их реакция на шум была более интенсивной: некоторые роняли еду, которую держали во рту, другие отступали на несколько метров, а некоторые явно предпочитали убегать.
Интересно, что даже животные районы планеты, где никогда не существовало колоколов Они проявляли страх, хотя и в несколько меньшей степени. Наблюдались реакции испуга, перерывы в активности и предупреждающие знаки внутри группы, такие как вокализация или изменение позы, что указывает на то, что звук погремушки функционирует как своего рода биологическая «сирена», которую многие животные интерпретируют как сигнал тревоги. предупреждение о серьезной опасностидаже не узнав об этой ассоциации заранее.
Унаследованный страх или приобретенное поведение?
Первоначально исследователи выдвинули две гипотезы об эволюционной роли гремучей змеи: с одной стороны, что она могла бы выступать в качестве... приманка для привлечения мелкой добычиа с другой стороны, что оно будет функционировать как защитный сигнал для предупреждения крупных животных и избегать наступания на них или нападения. Данные, собранные с помощью роботизированной гремучей змеи, явно склонялись ко второму варианту.
На основе проведенных экспериментов было высказано предположение, что Повышенная чувствительность к звуку гремучей змеи может иметь наследственную основу.Подобная реакция наблюдается даже у особей, которые никогда не жили рядом с ядовитыми змеями, что позволяет предположить, что в процессе эволюции предпочтение отдавалось животным, способным распознавать этот акустический сигнал и быстро убегать в безопасное место, тем самым увеличивая свои шансы на выживание.
Исследование подтверждает идею о том, что определенные Слуховые стимулы функционируют как биологические триггеры. состояния максимальной бдительности. Подобно тому, как некоторые высокочастотные или резкие звуки почти незаметно для нас вызывают напряжение, дребезжание погремушки является акустическим «кодом», закодированным в мозге многих видов, который активирует инстинктивные реакции избегания еще до того, как вмешается предыдущий опыт.
В этом контексте погремушка интерпретируется как высокоспециализированная эволюционная адаптацияМногие неядовитые змеи вибрируют хвостом при угрозе, но у гремучих змей это поведение со временем эволюционировало в сложный звуковой механизм, способный генерировать то, что команда исследователей описала как "Сенсорная перегрузка для всех«Это ясный и трудноигнорируемый сигнал, который заставляет любого, кто его услышит, насторожиться».
Применение роботизированной гремучей змеи в охране природы.
Использование роботизированной гремучей змеи не ограничивается разрешением академических споров. Авторы этих исследований подчеркивают, что эта технология открывает двери для новые инструменты для управления дикой природойЕсли мы знаем, какие типы звуков вызывают естественное отторжение или бегство, мы можем разработать акустические системы, которые будут отпугивать животных от опасных мест, не отлавливая их и не причиняя им вреда.
К числу возможных областей применения относятся: дороги с высокой смертностью диких животныхВ промышленных зонах, на железнодорожных линиях или в сельскохозяйственных угодьях, где столкновения диких животных и деятельности человека приводят к конфликтам, вместо ограждений или смертельных методов можно использовать устройства, издающие сигналы, похожие на погремушку, или другие отпугивающие звуки, адаптированные к каждому целевому виду.
Кроме того, роботизированная змея представлена как этический инструмент для изучения поведенияЗамена живых особей в потенциально стрессовых ситуациях снижает риск как для диких животных, так и для исследователей. Робототехника позволяет контролировать такие параметры, как движение, звук и расстояние, а также повторять тесты столько раз, сколько необходимо — чего очень сложно добиться с настоящими змеями.
В дальнейшем участвующие команды планируют усовершенствовать эксперименты, чтобы изолировать эффект... визуальная форма змеи Вопрос в том, зависит ли сдерживающий эффект исключительно от звука, внешнего вида или от их сочетания. Для определения этого можно протестировать модели без погремушки, устройства, издающие только шум без силуэта змеи, или варианты с различными моделями движения.
Взятые вместе, все эти работы с роботизированная гремучая змея Это меняет наше понимание коммуникации между хищниками и потенциальной добычей. Полученные данные указывают на то, что погремушка действует как универсально эффективный предупреждающий сигнал, способный вызывать инстинктивные реакции страха даже у видов, которые никогда не имели прямого контакта с этими рептилиями, и в то же время предоставляет исследованиям и охране природы универсальный и относительно простой технологический инструмент для внедрения.
