Думают ли пауки?

Паутина содержит ключи к решениям паука.

Источник: Уильям Эберхард, используется с разрешения.

Паутина может быть красивой, запутанной и смертельной, но что они могут сказать нам о пауках, которые их строят?

В мире насчитывается более 3100 видов паукообразных пауков размером от одного до нескольких сантиметров. Они обычно встречаются в садах, полях и лесах, где они создают спиральные сети в форме колеса.

Ранние натуралисты пришли к выводу, что создание веб-сферы было очень стереотипным. Они отметили, что эти пауки не нуждаются ни в каком опыте или обучении, чтобы построить совершенные шары, и общий порядок, в котором строятся различные части шара, неизменен.

Это представление о ткачах сфер как о маленьких автоматах, неспособных приспособить свое запрограммированное поведение к изменившимся обстоятельствам, долгое время преобладало. Тем не менее, более недавние исследования показали, что ткачих сфер могут быть гибкими во многих отношениях. Они приспосабливают свое поведение при создании сети к различным типам стимулов, включая их запас шелка, размер открытого пространства, в котором можно строить, ориентацию сети относительно силы тяжести, ветра и собственный размер паука и вес.

«Такая гибкость порождает вопрос о том, являются ли корректировки результатом предварительно запрограммированных инструкций и выполняются ли они автоматически или являются ли они результатом более сложных процессов, таких как« понимание »или« понимание », – говорит Уильям Эберхард, ученый из Смитсоновского института Тропический научно-исследовательский институт.

Веб-серфинг

Сферические сети состоят из серии концентрических кругов, начиная с самого маленького в центре, известного как центр, и излучая наружу. Круги разделены на сектора линиями шелка, как кусочки пирога. При создании паутины паук сначала строит каркас с помощью липкого шелка, а затем добавляет заключительную липкую линию, которая проходит по спирали внутрь от внешних краев ступицы.

Интересно, что ткачихи-шары выполняют этот процесс вслепую: они не могут видеть линии в своей паутине, и обычно строительство происходит в темноте. Вместо этого они полагаются на свое чувство осязания.

«Паук стучит одной ногой, как слепой человек с тростью, к месту, где скорее всего будет внутренняя петля липкой линии», – говорит Эберхард. «Как только он касается этой линии, он немедленно поворачивается, чтобы присоединить новую производимую линию, а затем переходит к поиску следующего радиуса и созданию следующего вложения. Внутренняя петля, таким образом, служит своего рода ограждением, а паук создает дополнительные петли липкой линии ».

Работая постепенно внутрь от внешнего края шара и используя эту тактильную подсказку, паук избегает пересечения предыдущей липкой петли. Это можно считать правилом «не пересекай».

Положение линий в сети представляет собой конкретные, точные записи о сотнях поведенческих решений паука. Прослеживая линии, которые делает паук, можно сделать вывод, когда он не использует правило «не скрещивать».

Правило выключатели

В новой статье Eberhard использует преимущества этих аспектов паутины для оценки поведенческой гибкости у двух видов пауков- плетений – Zosis geniculata и Uloborus diversus . Он проанализировал, когда пауки использовали правило «не скрещивать» при создании новых сетей с нуля и при ремонте существующих сетей.

Эберхард показывает, что эти пауки гибки в том, используют ли они это правило, чтобы вести липкую спиральную конструкцию, особенно при ремонте.

«Обычно они очень редко нарушают правила, только один раз в несколько тысяч решений», – говорит Эберхард. «Но они обычно ломали его, когда оказывались« нарисованными в углу », когда большая часть паутины не имела липких линий, и единственный способ достичь этой части – нарушить правило».

Периодически игнорируя правило «не скрещивайся», пауки получили доступ к другим недоступным частям своих сетей. Например, пауки Z. geniculata, восстанавливающие полотна одним поврежденным сектором, никогда не нарушали правило «не скрещивать», но те, кто ремонтировал полотна с двумя или тремя отверстиями, нарушали это правило примерно в два раза.

Думать как паук

Традиционно, гибкость поведения у крошечного животного, такого как ткач шар, приписывается либо обучению, либо заранее запрограммированным, врожденным инструкциям. Обучение маловероятно по нескольким причинам, включая часто существенное время, затрачиваемое между решениями по строительству и влиянием добычи в сети, что затрудняет связывание событий.

Также гипотеза запрограммированных инструкций не может объяснить наблюдения в этом исследовании. Временное нарушение правила «не скрещивать» было лишь одним из нескольких различных способов, которыми пауки входили в недоступные в других местах части своих тканей во время липкой спиральной конструкции. Кроме того, подробности ситуаций, когда правило нарушалось, и изменения в поведенческих корректировках (например, резкость поворотов) также указывают на то, что врожденный ответ маловероятен. Должно быть много разных заранее запрограммированных поведений, чтобы иметь дело со многими различными контекстами, в которых было нарушено правило.

«Результаты заставляют меня подозревать, что эти пауки имеют какое-то« понимание »(хотя, очевидно, не совсем то, что испытывает человек) физического местоположения участков в сфере, где есть открытые пространства, еще не покрытые липкими линиями, и того, как чтобы достичь таких мест, нарушив правило «не пересекаться», которое в противном случае сильно влияет на то, где они проводят липкие линии », – говорит Эберхард.

Как пишет Эберхард в статье: «В какой-то момент становится все менее убедительным придумывать все более сложные объяснения, основанные на заранее запрограммированных ответах, чем предполагать, что животное использует простые когнитивные способности для решения проблем».

Spidey Sense

По словам Эберхарда, самая большая проблема, а также самый захватывающий аспект его работы – это работа с животным, чей сенсорный мир так сильно отличается от нашего.

Он поделился одним особенно приятным опытом, наблюдая за тем, как женщина-ткач пытается запустить шар. Он так хорошо понимал ее поведение, что мог понять, что она пытается сделать, и напрямую ей помочь. В ветреное утро, когда поблизости было мало опор, паук совершал повторные спуски, а затем поднимался по одной линии после того, как построил только одну горизонтальную линию. Эберхард интерпретировала это поведение как бесплодные попытки найти дополнительную поддержку для своей сети, открыв новую строку.

«Я должен был быть одной из очень избранных групп людей, которые могли бы прямо и сознательно участвовать в создании сети сфер, хватая свободный конец линии, которую она производила, и цепляя ее за ближайшую опору», – говорит он.

«Паук немедленно прошел по линии к этой опоре, укрепил привязанность, а затем немедленно приступил к следующим шагам в создании шара».

Для Эберхарда полезно иметь возможность сделать вывод о том, что сделал паук и почему он это сделал (то есть, о том, что он, вероятно, использовал) из фотографий паутины сфер. Его работа предполагает, что традиционное предположение о том, что поведенческая гибкость паука предварительно запрограммирована, неверно.

«Большим сюрпризом в этой статье является то, что такое маленькое,« простое »животное может иметь что-либо, даже приближающееся к пониманию или пониманию», – говорит он.

Рекомендации

Эберхард, WG (2019). Адаптивная гибкость в подсказках, определяющих конструкцию паутины и ее возможные последствия для познания паука. Поведение 156 (3-4). DOI: https://doi.org/10.1163/1568539X-00003544.