Kredit:CC0 Public Domain
En ny studie hjälper till att förklara ett dåligt karakteriserat men ändå vanligt beteende bland djur och visar att födosökande däggdjur drar fördel av fysiken om hur dofter rör sig i luften och längs marken.
De flesta känner till att se en kanin som pausar och står på bakbenen för att nosa i luften eller en hund som växlar mellan att nosa i marken och luften. Men att dechiffrera varför djur ägnar sig åt dessa beteenden är en utmaning för forskare.
"Vi använde det vi vet om hur doft bärs av vinden och på marken för att bättre förstå varför djur engagerar sig i detta beteende", förklarar medförfattaren Nicola Rigolli, postdoktor vid Machine Learning Genoa Centre, Dept Civil Chemical Miljöteknik, Universitetet i Genova, Italien. "Vi använde sedan maskininlärningstekniker för att identifiera den optimala strategin för att lokalisera källan till en doft."
I sina experiment skapade teamet datorsimuleringar av hur dofter rör sig i en turbulent miljö. De modellerade sedan för- och nackdelarna med olika tillvägagångssätt ett djur kan ta för att spåra en lukt. Modellerna visar att ett datorsimulerat djur designat för att minimera tiden det tar att spåra en doft skulle växla mellan att nosa på luften och kasta längs markytan för att hitta lukten.
När ett djur befinner sig långt i vinden från doften, kommer de att pausa och resa sig för att lukta oftare eftersom de är mer benägna att fånga en avlägsen doft i luften. När de närmar sig källan till lukten kommer djur att nosa längs marken oftare och pausa för att nosa i luften mer sällan.
"Luftburna dofter är sparsamma och svårare att spåra än dofter längs marken, men de rör sig snabbare och över längre avstånd. Fördelarna med att nosa nära marken eller i luften varierar därför beroende på djurets avstånd från doftens källa", förklarar. medförfattare Gautam Reddy. Reddy genomförde studien som postdoktor vid NSF-Simons Center for Mathematical and Statistical Analysis of Biology vid Harvard University i Cambridge, Massachusetts.
Teamets upptäckter kan också gälla havsdjur som krabbor eller blötdjur, som också verkar flytta sina kroppar på olika höjder samtidigt som de spårar en potentiell födokälla. Men författarna varnade för att modellen är en förenklad version av det verkliga livet. Den tar inte hänsyn till alla möjliga variabler som kan påverka djurens beteende. Djur kan till exempel ha en mer begränsad förmåga att komma ihåg information än en dator, och deras minnesbegränsningar kan påverka deras beteende.
"Vi hoppas att våra resultat inspirerar andra forskare att utföra experiment med hundar, gnagare och vattenlevande djur som kan hjälpa oss att lära oss mer om dessa beteenden i verkliga miljöer", avslutar seniorförfattaren Massimo Vergassola. Vergassola ledde studien medan han arbetade först vid University of California, San Diego som professor i fysik, och sedan vid Laboratoire de physique de l'École Normale Supérieure, Sorbonne Université, Paris, i samarbete med andra seniorförfattare, Agnese Seminara, en professor i vätskedynamik vid universitetet i Genua.
Forskningen publicerades i eLife . + Utforska vidare
