Учёные выяснили, как шмели находят своё гнездо среди цветов и ароматов

Как шмели находят дорогу домой среди буйства красок и запахов? На этот вопрос попытались ответить исследователи Билефельдского университета в Германии в своем новом исследовании.

У шмелей отличное зрение: у них есть пара сложных глаз, способных различать ультрафиолет и большинство цветов, кроме красного, а также три дополнительных простых глаза, специализирующихся на обнаружении поляризованного света. Обоняние насекомых гораздо тоньше, чем у человека: оно примерно в 100 раз более чувствительно и способно вынюхивать даже запрещенные наркотики или взрывчатые вещества в аэропортах, подтверждать беременность у женщин или обнаруживать рак и диабет у пациентов на ранних стадиях.

В своей работе ученые показали, что шмели  могут использовать обоняние и для того, чтобы найти свое  гнездо. Это особенно важно, когда ландшафт резко меняется – например, когда знакомые визуальные ориентиры сдувает ветром.

«Шмели полагаются на свои собственные запаховые метки. Их они оставляют у входа в  гнездо, отправляясь на поиски пищи, чтобы вернуться домой, когда визуальные подсказки недостаточно надежны», — отметила первый автор работы Соня Эккель.

Эккель с коллегами изучили в лаборатории хоуминг-поведение  Bombus terrestris (земляной шмель). В природе они гнездятся в заброшенных мышиных норах, спрятанных под травой или листьями. В ходе исследования  насекомые находили вход в свое гнездо, опознавая “местность” по двум наборам ориентиров внутри круглой закрытой летной арены диаметром 150 см и высотой 85 см. Первый набор состоял из трех черных вертикальных полос шириной 12 см и длиной 85 см каждая на белом фоне стен арены. Второй – из трех цилиндров, каждый шириной 2,5 см и высотой 15 см, расположенных треугольником вокруг входного отверстия.

Пол арены не давал визуальной информации, поскольку был покрыт случайным красно-белым узором, который для шмелей представлялся черно-белым. После некоторой практики насекомые летели прямо ко входу, когда возвращались из посещения внешней кормовой камеры, где им давали пыльцу и нектар.

У шмелей есть несколько ароматических желез, которые распределяют химические вещества по всему телу. Предыдущие исследования показали, что всякий раз, когда они касаются любой поверхности, например, входа в гнездо, они оставляют пассивные запаховые следы. Исследователи зафиксировали эти ароматические метки, поместив стеклянное кольцо вокруг входа, через которое шмели проходили, выходя из гнезда или возвращаясь в него.

Потом ученые “обманули” шмелей, резко изменив расположение наборов визуальных ориентиров независимо друг от друга. Теперь они давали противоречивую информацию о местонахождении входа и не указывали правильное место. Настоящий вход был перекрыт и спрятан — судя по всему, успешно, так как ни один из вернувшихся собирателей нектара впоследствии не нашел его.

Исследователи измерили, как долго и на каком расстоянии вернувшиеся шмели зависали вокруг любого из ложных мест входа, основываясь на противоречивых ориентирах. Они предположили, что чем дольше насекомое зависал вокруг какого-либо места и чем меньше среднее расстояние полета до него, тем больше шмель  сосредоточивался на этом месте как на лучшем кандидате на место входа.

В результате экспериментов ученые пришли к выводу, что шмели в поисках дороги домой используют свои обоняние и зренией, особенно когда визуальная информация противоречива.

«В то время как визуальная информация воспринимается на больших расстояниях и ведет шмелей к приблизительному местоположению гнезда, запаховые метки используются для определения точного местоположения входа в гнездо на близком расстоянии. Скорее всего, для идентификации запаха необходим физический контакт, — отмечает  Эккель. – Наш химический анализ показал, что этот аромат представляет собой букет из углеводородов, жирных кислот и других веществ, таких как сложные эфиры и спирты. Известно, что многие из этих веществ используются шмелями в других поведенческих контекстах, а также другими видами насекомых».

 Результаты работы опубликованы в Frontiers in [[Behavioral Neuroscience]] .