ISEA ИСиЭЖ СО РАН
630091 Фрунзе, 11
Новосибирск, Россия

Тел/Факс: +7 (383) 2170 973
Header picture

 

Проект Российского Научного Фонда № 14-14-00603

Экспериментальные исследования когнитивной и поведенческой специализации в популяциях и сообществах

Experimental investigation of cognitive and behavioural specialisations in populations and communities

Содержание проекта

Аннотация
В изменчивой среде, особенно при глобальных изменениях, вызванных деятельностью человека и климатическими катаклизмами, преимущества могут получать попеременно разные группы особей в популяциях. Фракционирование на основе индивидуальной изменчивости поведения повышает устойчивость популяций и социальных группировок. Критическая численность особей с определенной поведенческой и когнитивной специализацией может существенно сказываться на демографических показателях и численности популяций.
Для поведенческой и эволюционной экологии и когнитивной этологии остро актуальны вопросы о том, при каких условиях происходит фракционирование популяций на основе поведенческих и когнитивных характеристик; как дифференциация экологических ниш и пространственно-этологическая структура популяций связана со специализацией особей; какие факторы способствуют, а какие препятствуют освоению меняющегося нишевого пространства отдельными группами особей, сходными по ключевым поведенческим и когнитивным признакам.
Основной проблемой, решаемой в проекте, является формирование новой концепции фракционирования популяций и сообществ и оценка адаптивной и биоценотической значимости когнитивной и поведенческой специализации.
В конкретные задачи входит выявление ключевых поведенческих и когнитивных характеристик модельных видов животных с различными типами нервной системы и разными уровнями социальной организации (муравьи, жужелицы, воробьинообразные и чайковые птицы, мышевидные грызуны); разработка критериев индивидуальной специализации животных в популяциях и социальных системах; формирование на основе экспериментальных данных представлений об оптимальных сочетаниях поведенческой, когнитивной, а для общественных животных- и социальной специализаций; разработка на основе этой концепции практических рекомендаций по восстановлению целостных экосистем в условиях природных и техногенных катаклизмов.
Методические подходы основаны на применении разрабатываемого членами группы математического метода оценки сложности биологических «текстов» и на оригинальных схемах полевых и лабораторных экспериментов по выявлению характера исследовательской и пищедобывательной активности животных, основных параметров их внутрипопуляционного и (или) социального взаимодействия, комплекса когнитивных характеристик и сопутствующих физиологических параметров.
По результатам проекта планируется публикация 8 статей с общим импактом 19.8 в 2014 г., 12 статей с общим импактом 23.1 в 2015 и 13 статей с общим импактом 36.0 в 2016 г, а также монография в издательстве Springer.

Основные направления исследований по проекту
1. Выделение факультативных и облигатных стереотипов фражировочного, родительского, защитного и поискового поведения у модельных видов животных с одиночным (несколько видов полевок, полевые мыши), семейным (монгольская песчанка), колониальным (чайки и крачки), а также социальным (муравьи нескольких видов) образом жизни. Исследование онтогенетических траекторий облигатных и факультативных поведенческих стереотипов. Экспериментальное исследование и математический анализ фрагментации факультативных и облигатных стереотипов, оценка их сложности с помощью нового метода, основанного на идеях теории информации (Колмогоровская сложность) и математической статистики. Формирование концепции «персоналий» у животных с разными типами нервной системы и разными уровнями социальной организации.
2. Проверка гипотезы амбивалентной фуражировки: в условиях охоты на привлекательную, но опасную добычу (муравьи) животные выбирают не большее (как отмечено в многочисленных работах по оптимальной фуражировке), а меньшее количество добычи. В основе принятия решений лежит вовлечение когнитивных ресурсов: способность к оценке количества объектов. Оценка на этой основе адаптивной роли поведенческой специализации в популяциях.
3. Исследование социальной специализации у животных на разных уровнях социальной организации: семейных структур у монгольских песчанок и крыс, колониальных поселений чайковых птиц и семей муравьев разных видов с различной глубиной профессионального разделения труда (Formica s.str., Serviformica, Myrmica). Выявление факторов, влияющих на развитие социальной специализации в сообществах и закономерностей, связывающих поведенческую и социальную специализацию.
4. Исследование индивидуальной изменчивости когнитивных способностей животных с разными типами нервной системы и разными уровнями социальной организации. Выявление «когнитивных специалистов» в сообществах и исследование закономерностей, связывающих когнитивную, поведенческую и социальную специализации.
5. Оценка адаптивной и биоценотической значимости поведенческой, когнитивной, а для общественных животных- и социальной специализаций, формирование общей концепции оптимального сочетания специализаций. Разработка практических рекомендаций по восстановлению целостных экосистем в условиях природных и антропогенных катаклизмов.

Иллюстрации результатов исследований

2015

2014

 

Состав группы

Руководитель проекта Резникова Жанна Ильинична
Основные исполнители:
Друзяка А.В.
Новгородова Т.А.
Задубровский П.А.
Пантелеева С.Н.
Минина М.А.
Маслов А.А.
Левенец Я.В.
Яковлев И.К.
Рябко Б.Я.
Роговая А.А.

Отчет за 2015 год

Скачать полный текст отчета по проекту за 2015 год.

Выполнен весь объем запланированных полевых и лабораторных экспериментов и математического анализа поведения на модельных видах животных животных (одиночные и общественные насекомые, мелкие млекопитающие, чайковые и воробьинообразные птицы). Эксперименты были направлены на формирование представлений о фракционировании популяций на основе поведенческой, социальной и когнитивной специализаций особей. В части проекта, посвященной анализу адаптивной роли фракционирования популяций объем выполненных исследований превысил запланированный.
Оборудована экспериментальная лаборатория, содержащая звукоизолированную камеру, с современным приборным оснащением и программным обеспечением для изучения поведения и когнитивных характеристик грызунов. Оборудование аналогичной лаборатории для исследования поведения птиц находится в стадии завершения. Разработаны оригинальные методики для исследования когнитивных и поведенческих характеристик птенцов чайковых птиц (см. раздел иллюстраций к отчету). Разработана батарея тестов для изучения поведенческой специализации у грызунов, жужелиц и муравьев. Получены новые экспериментальные результаты на модельных видах видах насекомых, грызунов и птиц.
Опубликовано и принято к печати 15 статей (из них в WOS 7, scopus 9), сдано в печать 3 статьи (WOS), подготовлено к публикации и будет сдано в ближайшее время 5 статей (3 WOS), в стадии подготовки находятся 11 статей (WOS) и одна монография “Studying an animal language without translation: an insight from ants” ( Springer ). При частичной поддержке РНФ проведена Всероссийская конференция с международным участием «Биогеосистемная экология и эволюционная биогеография», декабрь 2015 г. Новосибирск. Участниками проекта сделаны 8 докладов на 3 международных конференциях (4 устных и 4 стендовых), 8 докладов на 2 Российских конференциях с международным участием (1 пленарный), 7 докладов на 4 Российских конференциях (1 приглашенный). Подготовлена при частичной поддержке РНФ к защите докторская диссертация (защита в феврале 2016). Готовится к защите в 2016 кандидатская, выполненная полностью при поддержке фонда. Члены команды уделяли большое внимание популяризации результатов проекта: чтение лекций, интервью, популярные статьи, участие в просветительских проектах. Презентации и публикации, а также детальная информация о выполнении проекта размещены на веб - странице проекта: http://eco.nsc.ru/rsf_reznikova.html
Получены следующие конкретные результаты.
Поведенческая специализация Исследованы факультативные стереотипы охотничьего поведения нескольких видов грызунов в сравнении с облигатным охотничьим стереотипом у насекомоядных. С помощью нового метода, основанного на сочетании идей теории информации и математической статистики проанализирована сложность этограмм - показатель, соответствующий степени «специализированности» стереотипов. Получен неожиданный результат : зерноядные полевые мыши, хомячки Кэмпбелла и даже зеленоядные узкочерепные полевки демонстрируют столь же лаконичное и высоко стереотипное охотничье поведение, что и насекомоядные. Однако у полевок доля особей, проявляющих охотничье поведение при первом предъявлении добычи, существенно меньше, чем у всех остальных видов. У серой крысы охотничье поведение обладает наибольшей сложностью, вследствие его большой гибкости и непредсказуемости. По предварительным данным, крысята обладают врожденным стереотипом охотничьего поведения, почти столь же лаконичным и «специализированным», как у остальных исследованных видов, а с возрастом он «размывается» и становится более гибким. Подготовлена к печати статья о применении нового метода сжатия данных к анализу этограмм в Animal Behaviour (импакт 3.4), статья в этот же журнал об охотничьих стереотипах у грызунов планируется к сдаче в апреле 2016.
У колониальных чайковых (черная крачка, озерная чайка) исследованы индивидуальные стратегии взаимодействия птенцов с родителями и корреляции между показателями роста, исследовательской активностью и другими особенностями поведения. «Выбор» птенцом того или иного варианта обеспечения себя кормом осуществляется под влиянием следующих условий: старшинство в выводке, стартовые размеры при выклеве, размеры в ключевые периоды жизни, интенсивность контактов со старшими соседями. Детальный анализ поведения выпрашивания у черной крачки показал, что длительность сигнала выпрашивания определяется главным образом индивидуальной историей получения корма в предыдущие визиты родителя, нарастая по принципу положительной обратной связи – «покормили-проси ещё». Вместе с тем, у старшего и наиболее обеспеченного кормом птенца интенсивное получение пищи за небольшой промежуток времени может повлечь уменьшение длительности сигнала. Такая стратегия — «обеспеченные честнее» — впервые описана для птиц, имеющих выводок из нескольких птенцов-конкурентов. Готовится к сдаче в апреле статья в Journal of Avian Biology (импакт 1,97).
Впервые выявлен поведенческий синдром у жесткокрылых, связывающий исследовательскую активность и агрессивность. Исследованы связи между индивидуальными реакциями хищных жужелиц Pterostichus magus в (1) в тесте открытого поля с укрытием, (2) в процессе взаимодействия с сородичем в ситуации конкуренции за пищу, (3) при взаимодействии с «врагами» (рыжими лесными муравьями). Обнаружена корреляция между подвижностью, «смелостью» и «пугливостью» жуков. Особи, использующие активную защиту против муравьев, отличались более высокой подвижностью и высоким уровнем исследовательской активности по сравнению с теми, кто использует тактику пассивной защиты. Статья принята к печати в Евразиатском энтомологическом журнале.
Социальная специализация
Обобщены данные о соотношении социального обучения и “культуры” у животных и на примере социального обучения у муравьев подтверждена гипотеза распределенного социального обучения Статья опубликована в Журнале общей биологии (WOS; популярный синопсис на “Элементах” http://elementy.ru/genbio/synopsis?discuss=458&return=1 ).
С помощью полевых экспериментов, сопровождающихся индивидуальным и групповым мечением муравьев составлены “поведенческие портреты” представителей разных функциональных групп (фуражиры, няньки, охотники, охранники, разведчики, транспортировщики) в семьях муравьев нескольких видов. Сравнительный анализ организации сбора пади у муравьев 12 видов показал, что специализация в группах сборщиков пади тлей носит факультативный характер, при этом уровень специализации определяется видовой спецификой, размером семьи, сезонностью, доступностью ресурсов, а также возможностью непосредственного контакта с симбионтами. Установлено, что схемы взаимодействия с тлями лежат в небольшом диапазоне вариантов разной сложности, которые используются муравьями в соответствии с потребностями семьи. Статья опубликована в журнале Eur. J. Entomol. (импакт 0.975)
Впервые для муравьев исследовано развитие коммуникации в раннем имагинальном онтозенезе на примере Myrmica rubra. В докладе, сделанном на Европейском мирмекологическом симпозиуме проведена аналогия с легендой об "эксперименте" фараона Псамметиха с маленькими детьми: что и как будут (и будут ли) "лепетать" муравьи, воспитанные в изоляции от общества? Анализ видеозаписей контактов молодых рабочих, взрослых рабочих и самок с помощью системы Нолдус выявил существенные различия в поведении и в характере коммуникации молодых муравьев между собой, со взрослыми и с самками. Молодые муравьи значительно более "разговорчивы", чем взрослые, они более привлекательны для взрослых в процессе коммуникации, и есть основания предполагать, что обучение играет роль в формировании коммуникации у муравьев. Подготовлена рукопись в журнал PLOS One, будет сдана в январе.
Экспериментально продемонстрировано, что в колониях озерной чайки плотность и сроки гнездования являются существенными факторами, направляющими сценарии социальной и поведенческой специализаций в колонии. Статьи опубликованы в Зоологическом журнале и в Журнале общей биологии (WOS; популярный синопсис на “Элементах” )
На примере болотной крачки получены новые данные о связи стратегий взаимодействия птенцов с родителями и социальным положением птенца. Сравнили размеры «активных» и «обычных» птенцов, а также их исследовательскую активность и уровень неофобии с помощью «Открытого поля», впервые адаптировав стандартный тест для применения в поле на колонии чаек. Установлено, что птенцы, позже получающие пищу от родителей во время кормления, медленнее растут, но при этом они смелее и активнее исследуют новую среду. Замедленный рост и высокая активность птенца в «Открытом поле» коррелировали с частотой перемещений вокруг гнезда. Возможно, что у части птенцов озерной чайки подавление страха перед новой средой и ускоренное развитие исследовательской активности может служить реакцией на голодание и отставание в росте, однако, оно не дает полной компенсации недостатка заботы родителей. Предварительные данные опубликованы в журнале “Современные проблемы науки и образования”, рукопись в Journal of Ornithology (impact 1.9) будет сдана в апреле 2016.
Когнитивная специализация
Экспериментально проверяется гипотеза амбивалентной фуражировки: в условиях охоты на привлекательную, но опасную добычу животные выбирают не большее, а меньшее количество добычи. Получены данные по когнитивным аспектам амбивалентной фуражировки у большой синицы. В экспериментах птицы охотились в “пищевых пятнах” с варьируемым количеством опасной (живые муравьи) и безопасной (личинки мух) добычи. При предъявлении безопасной добычи поведение синиц соответствовало известной теореме о пороговой ценности пищевого пятна: они продолжали фуражировку до истощения ресурса. При предъявлении опасной добычи они выбирали ее меньшее количество. Найден порог численности опасной добычи, при которой синицы перестают охотиться. Результаты опубликованы в ДАН РАН (scopus). Продолжаются исследования амбивалентной фуражировки у грызунов. Разработана лабораторная установка для безальтернативного выбора безопасной добычи, усиливающего мотивацию консумента (“взялся – ходи”). Статья, обобщающая результаты по грызунам и птицам и впервые представляющая гипотезу амбивалентной фуражировки в международной печати, планируется к сдаче в печать PLOS One (импакт 3.2) в апреле 2016.
С помощью специально разработанной батареи тестов проведено сравнение способностей к запоминанию пути в лабиринте представителей разных функциональных групп в семье рыжих лесных муравьев. Установлено, что разведчики быстрее запоминают путь и дольше его помнят, чем мобилизуемые ими фуражиры и сборщики пади. Результаты доложены на Международной этологической конференции. Рукопись статьи в журнал Frontiers in Psychology (импакт 2.6) готовится к сдаче в апреле.
С помощью модифицированного для грызунов теста на различение множеств визуальных стимулов получены новые результаты и обобщены ранее полученные данные о способности полевых мышей Apodemus agrarius к количественным оценкам. Показано, что полевые мыши из природных популяций способны сравнивать существенно разные множества элементов (5 и 10), оценивать количество элементов в пределах «субитайзинг-диапазона» (2 и 3), а также определять абсолютное число элементов с точностью до единицы, за пределами «субитайзинга» (5 и 6, 8 и 9 геометрических фигур разного размера), что говорит об их способности к «прото-счету». Таким образом, полевые мыши проявили когнитивные способности, превышающие таковые у псовых и приближающиеся к врановым и приматам. Значительно скромнее оказались способности джунгарских хомячков. К различению множеств при том же режиме тестирования, что и полевые мыши, оказались способны лишь 2 хомячка из 30 (p < 0,05). Обучения к различению треугольника и круга, а также различению визуальных стимулов «с пятном» и «без пятна» не показал ни один зверек из 10, включая и тех двух, которые обучились выбирать большее множество. Однако, изменив режим тестирования, с одного в день до 7-15 в день, мы достигли лучших результатов в решении по крайней мере такой простой задачи как различение стимулов «с пятном» и «без пятна»: обучились 4 хомячка из 5. Это говорит, по крайней мере, о том, что у хомячков «короткая память». Статья по “способностям к счету” у полевых мышей готовится к сдаче в журнал Animal Cognition (импакт 2.58), с грызунами остальных видов исследования будут продолжены.
На примере птенцов трех видов чайковых (барабинская чайка Larus barabensis и крачки - черная Chlidonias niger и речная Sterna hirundo ) в полевых условиях исследовано поведение в проблемных ситуациях для выявления когнитивной специализации и получены первые данные. Разработана батарея тестов: конкуренция за ресурс, поиск и самостоятельный сбор корма, реакция на вторжение взрослого (чучело — интрудер), поиск выхода из замкнутого пространства (специально сконструированные лабиринты), спопобность к социальному обучению (использование птенцов - «актеров» в лабиринте). Статья будет подготовлена в апреле 2016 г. в Journal of Ornithology (impact factor 1.9)
Адаптивная и биоценотическая значимость поведенческой, когнитивной и социальной специализаций
На основании концепции фракционировании популяций, основанном на сочетании поведенческой, когнитивной и социальной специализаций, в соавторстве с математиком Д. Рябко (INRIA, France), предложено новое объяснение эволюционных процессов, ведущих к формированию разнообразных сексуальных предпочтений у биологических видов, включая человека. Гипотеза справедлива для любых больших популяций, в которых достаточно строгий половой отбор осуществляется для каждого из полов. Идея состоит в том, что отсутствие демонстрируемого интереса у выбирающего к претендующему на выбор представителю противоположного пола может быть интерпретировано этим претендентом как сигнал о популярности выбирающего и, таким образом, как свидетельство его репродуктивного успеха. Этот процесс стимулируется самоиндуцируемым механизмом “фишеровского убегания”, и в популяции появляется генерализованный признак: отсутствие интереса к противоположному полу. Если интерес направляется на другие цели, то в популяции возникают разнообразные сексуальные предпочтения. Предложенная гипотеза обсуждается в контексте анализа многочисленных статей и монографий, посвященных сексуальным предпочтениям животных и человека. Несмотря на огромный интерес исследователей к проблеме эволюционного происхождения сексуальных предпочтений, до сих пор не было предложено ни одного удовлетворительного объяснения. Предложен ряд критериев, позволяющих эмпирически проверить гипотезу для любого исследуемого вида животных. Таким образом, начато формирование общей концепции оптимального сочетания специализаций. Статья опубликована в журнале Frontiers in Psychology (импакт 2.6)
Исследованы различные аспекты межвидовых взаимодействий как арены формирования поведенческих адаптаций. В качестве модельной ситуации выбраны взаимодействия различных гильдий (мелкие млекопитающие, воробьиные птицы) с рыжими лесными муравьями, известными как инженерная группа видов, не только существенно изменяющими среду обитания для многих животных, но и играющих роль мощного биотического фактора для формирования новых форм поведенческой и когнитивной специализации у разных видов.
С помощью исследований содержания тяжелых изотопов азота и углерода (?15N и ?13С) получены новые данные о роли рыжих лесных муравьев Formica aquilonia в трофической структуре сообщества смешанных лесов. Несмотря на всеядный характер питания и облигатные трофобиотические отношения с тлями, сравнение величин ?15N свидетельствует о том, что рыжие лесные муравьи занимают в сообществе трофическую позицию не ниже хищников первого порядка. Статья находится на рецензии в журнале Ecological Entomology (импакт-фактор 1.699). Совместно с коллегами из МГУ и ИПЭЭ им. А.Н. Северцева исследованы численность и видовое разнообразие дрожжевых грибов в муравейниках Formica aquilonia.Показано, что в гнездах муравьев формируются высокоспецифические дрожжевые сообщества, отличающиеся от сообществ в окружающей почве. Выявленные различия являются примером средообразующей деятельности муравьев. Мы полагаем, что причиной расцвета дрожжевых сообществ в муравейниках является в значительной степени обилие глюкозы, поступающей в муравейник вместе с падью тлей. В свою очередь обилие дрожжей, возможно, привлекает мелких млекопитающих. Эта гипотеза нуждается в проверке. Статья будет опубликована в 1-м номере журнале Микробиология (WOS) в 2016 г.
Обобщены данные многолетних исследований пространственно — этологического взаимодействия рыжих лесных муравьев и мелких млекопитающих. Ранее о взаимодействии этих столь биоценотически значимых гильдий ничего не было известно.В целом, рыжие лесные муравьи и мелкие млекопитающие связаны многоплановыми отношениями, включающими трофические взаимодействия, элементы топической конкуренции и синойкию. Межвидовые взаимодействия этих животных подвержены существенной сезонной трансформации. Есть основания предположить наличие поведенческих коадаптаций у мелких млекопитающих и рыжих лесных муравьев. Статья получила положительные отзывы рецензентов в Журнале Общей биологии и будет опубликована в 2016 г. На основе интеграции многолетних данных готовится к сдаче в апреле статья в журнал Behavioural Ecoology and Sociobiology (импакт 2.35).
Начаты исследования взаимодействия рыжих лесных муравьев и воробьиных птиц. Выяснено, что видовой состав воробьиных птиц в кустарниковом и травянисто-кустарниковом ярусах на территории, контролируемой муравьями, включает виды, характерные для исследуемых местообитаний. Искусственные гнездовья как на экспериментальном, так и на контрольном участках, занимает исключительно мухоловка-пеструшка. На экспериментальном участке птенцы вылупляются достоверно раньше. Можно полагать, что активность муравьев в кронах деревьев оказывает влияние на процесс гнездования и выведения птенцов. Статья опубликована в журнале «Современные проблемы науки и образования». Исследовано влияние крупного поселения рыжих лесных муравьев на сроки гнездования мухоловок-пеструшек и особенности питания их птенцов с помощью данных анализа стабильных изотопов углерода и азота. Населяемый муравьями участок леса оказался более привлекательным для гнездования и выведения птенцов, чем контрольный участок со сходной растительностью, но без муравьев. Это отличает мухоловок от других мелких воробьиных птиц, которые стремятся избегать занятые рыжими лесными муравьями участки. Птенцы из гнезд, расположенных на муравьиной территории, отличались более низкими значениями ?15N, чем птенцы из контрольного участка, что указывает на различное соотношение фитофагов и хищных насекомых в их рационах. Можно полагать, что привлекательность участка с муравьями для гнездования мухоловки-пеструшки связана с большей доступностью насекомых-фитофагов (гусениц и разводимых муравьями тлей), предпочитаемых родителями для выкармливания птенцов. Статья принята к печати в журнале Доклады РАН (scopus).
В целом, вырисовывается картина предпосылок поведенческих коадаптаций рыжих лесных муравьев, воробьиных птиц и мелких млекопитающих, требующих когнитивных ресурсов. В частности, становятся ясны экологические предпосылки описанной выше амбивалентной фуражировки, основанной на способности животных к оценке множеств.

Отчет за 2014 год

Скачать полный текст отчета по проекту за 2014 год.

Выполнен весь объем запланированных полевых и лабораторных экспериментов и математического анализа поведения на модельных видах животных (одиночные и общественные насекомые, мелкие млекопитающие, чайковые и воробьинообразные птицы). Эксперименты были направлены на формирование представлений о поведенческой, социальной и когнитивной специализациях в популяциях и сообществах и выяснение роли индивидуальной изменчивости и фракционирования популяций в формировании адаптивных стратегий.
В качестве поведенческих моделей использованы факультативные и облигатные стереотипы охоты на разные типы добычи, территориальное поведение, исследовательская активность, взаимодействие детей и родителей. Прошли испытания новые экспериментальные установки для изучения когнитивных аспектов фуражировки у грызунов и воробьинообразных птиц и для исследования территориального поведения чайковых птиц. Для птенцов чайковых адаптирован и впервые применен тест открытого поля. Разработана система лабораторных тестов для изучения поведенческой специализации муравьев и впервые применен изотопный анализ к исследованию этологических аспектов функциональной организации семьи.
Для всех исследованных видов животных и форм их поведения разработана классификация поведенческих актов. Для ряда модельных видов выявлены этологические механизмы фракционирования популяций. Есть основание полагать, что фракционирование популяций лежит в основе формирования множественных стратегий территориального, фуражировочного, исследовательского и родительского поведения и способствует более полному освоению нишевого пространства. Среди полученных результатов отметим следующие.

Поведенческая специализация
Проведена типизация психофизиологических реакций грызунов 4 видов и на примере полевой мыши в группе животных выделены 4 фракции с устойчивым различным сочетанием показателей эмоционального и исследовательского поведения. С помощью нового метода анализа этологических “текстов” выяснено, что факультативные охотничьи стереотипы у серых крыс при охоте на подвижную добычу характеризуются большей сложностью, чем при охоте на малоподвижную добычу; при этом структура факультативного охотничьего стереотипа у крыс близка к таковому у муравьев и отличается от соответствующего стереотипа у полевых мышей, полевок и бурозубок. Это позволяет предположить наличие нескольких “бродячих сюжетов” охотничьего поведения, реализующихся у филогенетически далеких групп животных.Выявлена поведенческая специализация внутри колоний озерной чайки в области территориальных отношений: (1) ранний захват обширных территорий и раннее размножение и (2) малоконфликтное встраивание в сложившуюся территориальную структуру, с отложенным размножением.
Выяснено, что у черной крачки конкуренция между сибсами за порцию корма осуществляется посредством различной ориентировочной реакции на родителя, что является предпосылкой для поведенческой специализации в популяциях.

Социальная специализация
Онтогенетические исследования показали, что у муравьев рода Мирмика, серых крыс и когтистых песчанок в популяциях есть “прирожденные охотники”, у которых охотничий стереотип проявляется по принципу “все и сразу” и особи, у которых стереотип нуждается в дозревании на основе проб и ошибок. У социальных песчанок и муравьев “прирожденные охотники”, по-видимому, служат “катализаторами” для быстрого распространения стереотипа в группировках на основе социального обучения. Сформулирована гипотеза распределенного социального обучения.
На основе полевых исследований 12 видов муравьев показано, что глубина специализации фуражиров определяется видовой спецификой, размером семьи и потребностями в углеводной пище, а также доступными пищевыми ресурсами. Углубление специализации в группах муравьев, посещающих колонии тлей, проявляется с увеличением размера семьи, как на межвидовом, так и на межсемейном уровнях.

Когнитивная специализация
Получены первые результаты экспериментального исследования способности мелких грызунов к различению количества абстрактных визуальных стимулов, основанного на выборе с пищевым подкреплением. На больших выборках с двойным слепым контролем получены достоверные данные о способности грызунов к различению количества геометрических фигур (с выровненной площадью и меняющимся взаиморасположением) при хорошо различающихся множествах (5 и 10), при малых множествах, различающихся на единицу (2 и 3, 3 и 4, т.н. субитайзинг) и больших множествах, различающихся на единицу (6 и 7, 7 и 8, т. н. прото-счет).
Предложена концепция амбивалентной фуражировки, основанная на двойственном отношении консумента к добыче: пищевая ценность привлекает, а опасность отталкивает. В лабораторных экспериментах исследовали охотничье поведение синиц по отношению к опасной (агрессивные муравьи) и безопасной добыче. Оказалось, что если добыча не представляет опасности (личинки мух или небольшое количество муравьев), синицы совершали случайный выбор и вели себя в “пищевом пятне” в соответствии с “правилами” оптимальной фуражировки, переходя к поиску нового по мере истощения ресурсов в старом. При соотношении опасных насекомых 10:25 птицы в большинстве случаев выбирали большее. Можно полагать, что в основе амбивалентной фуражировки лежат когнитивные способности к оценке риска и выгоды на основе количественного соотношения единиц опасной добычи.

Публикации по проекту

И. А. Максимова, А. М. Глушакова, А. В. Качалкин, И. Ю. Чернов, С. Н. Пантелеева, Ж. И. Резникова (2016) ДРОЖЖЕВЫЕ СООБЩЕСТВА МУРАВЕЙНИКОВ FORMICA AQUILONIA. Микробиология. Файл PDF

Новгородова Т.А. (2016) Организация сбора пади тлей в семьях муравья-рабовладельца Formica sanguinea Latreille, 1798 (Hymenoptera, Formicidae). Евразиатский энтомологический журнал. Т. 15, Вып. 2.

Яковлев И.К. (2016) Корреляция между подвижностью, исследовательской активностью и защитным поведением у жужелиц Pterostichus magus (Mannerheim). Евразиатский энтомологический журнал . Т. 15, Вып. 2.

Яковлев И.К., Маслов А.А., Резникова Ж.И. (2016) Влияние рыжих лесных муравьев на сроки гнездования и питание птенцов мухоловки – пеструшки. Доклады Академии наук. Файл PDF

Zh.I. Reznikova, A.A. Maslov, S.N. Panteleeva (2015) Experimental Study of Cognitive Aspects of Ambivalent Foraging as Exemplified by the Great Tit. Doklady Biological Sciences. Vol. 465, pp. 282–284. Файл PDF

Маслов А.А., Пантелеева С.Н. (2015 ) ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ РЫЖИХ ЛЕСНЫХ МУРАВЬЕВ И ВОРОБЬИНЫХ ПТИЦ. Современные проблемы науки и образования. Файл PDF

Новгородова Т.А. (2015) ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ И ЭТОЛОГИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ МУРАВЬЕВ С ТЛЯМИ И АФИДОФАГАМИ НА РАЗНЫХ УРОВНЯХ СОЦИАЛЬНОЙ ОРГАНИЗАЦИИ. Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора биологических наук.

A. V. Druzyaka, M. A. Minina, and Z. V. Chasovskikh (2015) The early development of aggressive behavior and rapid growth of chicks in the black headed gull (Larus ridibundus) in conditions of diffused nesting. Biology Bulletin. Файл PDF

Минина М.А., Друзяка А.В. (2015) ИСПОЛЬЗОВАНИЕ МЕТОДА «ОТКРЫТОЕ ПОЛЕ» ДЛЯ ВЫЯВЛЕНИЯ МЕХАНИЗМА ФОРМИРОВАНИЯ СТРАТЕГИЙ КОРМОВОГО ПОВЕДЕНИЯ ПТЕНЦОВ ОЗЁРНОЙ ЧАЙКИ В ЗАВИСИМОСТИ ОТ РАННЕЙ ОБЕСПЕЧЕННОСТИ КОРМОМ. Современные проблемы науки и образования. Файл PDF

Daniil Ryabko, Zhanna Reznikova (2015) On the evolutionary origins of differences in sexual preferences. Front. Psychology, 6:628. Файл PDF

Novgorodova T.A. (2015) Organization of honeydew collection by foragers of different species of ants (Hymenoptera: Formicidae): Effect of colony size and species specificity. Eur. J. Entomol. 112(4) doi: 10.14411/eje.2015.077 Файл PDF

Резникова Ж.И., Маслов А.А., Пантелеева С.Н. (2015) Экспериментальное исследование когнитивных аспектов амбивалентной фуражировки на примере большой синицы. ДАН, Т. 465. №2. С. 255-257. Файл PDF

Резникова Ж.И. (2015) Сравнительно-психологические аспекты онтогенетического развития поведения: экспериментальные исследования. Экспериментальная психология, т.. 8, № 2. С. 77–104. Файл PDF

Друзяка А. В. (2015) Уменьшение разнообразия индивидуальных программ заселения колонии у озерных чаек (Larus ridibundus) ведет к снижению репродуктивного успеха. Журнал общей биологии, т. 76, № 5, с. 339–354. Файл PDF

Популярный синопсис статьи «В тесноте, да не в обиде».

Резникова Ж.И. (2015) И даман поманил за собой. Наука из первых рук, № 3, с. 112-117. Файл PDF

Друзяка А. В., Минина М. А., Часовских З. В. (2015) Раннее развитие агрессивного поведения и ускоренный рост птенцов озерной чайки (Larus ridibundus) в условиях разреженного гнездования. Зоологический журнал, том 94, № 1, с. 76–89. Файл PDF

Резникова Ж.И., Пантелеева С.Н. (2015) Возможные эволюционные механизмы "культуры" у животных :гипотеза распределенного социального обучения. Журнал общей биологии, т. 76 (4), 309 - 323. Файл PDF

Популярный синопсис статьи "Лучший "учитель" для животных — генетическая предрасположенность".

Резникова Ж.И., Пантелеева С.Н., Левенец Я.В. (2014) Анализ поведенческих стереотипов на основе идей колмогоровской сложности: поиск общего методического подхода в этологии и психологии. Экспериментальная психология, T. 7. No 3. С. 112–125. Файл PDF

Презентации на международных и российских конференциях

Доклады на Всероссийской конференции с международным участием «Биогеосистемная экология и эволюционная биогеография», декабрь 2015 г. Новосибирск:

Резникова Ж.И. “Муравьи как фактор адаптогенеза” (пленарный) Файл PDF

Друзяка А.В. “Внутри- и внесемейные факторы индивидуального развития птенцов колониальных чайковых” (устный) Файл PDF

Левенец А. В., Пантелеева С.Н., Резникова Ж. И. “Сравнительное исследование охотничьего поведения мелких млекопитающих с помощью метода сжатия данных” (устный) Файл PDF

Задубровский П.А. "Поведение двух видов скальных полевок (Alticola strelzowi и A. tuvinicus) в тесте “открытое поле” (устный) Файл PDF

Маслов А.А. “ Экологические и этологические аспекты взаимодействия рыжих лесных муравьёв и воробьиных птиц” (устный) Файл PDF

Маслов А.А. “Экологические и этологические аспекты взаимодействия рыжих лесных муравьёв и воробьиных птиц”. Доклад на XIV Международной орнитологической конференции Северной Евразии, Казахстан, 2015.

Задубровский П.А. “Сравнительный анализ поведения красной полевки (Myodes rutilus) и восточноазиатской мыши (Apodemus peninsulae) в тесте «oткрытое поле»” Доклад на Третьей Всероссийской научно-практической конференции, посвященной 15-летию организации Тигирекского заповедника "Горные экосистемы Южной Сибири: изучение, охрана и рациональное природопользование", Барнаул, апрель 2015. Файл PDF

Левенец Я.В., Пантелеева С.Н., Резникова Ж.И., Рябко Б.Я. Применение нового метода, основанного на Колмогоровской сложности, к анализу биологических «текстов» на примере охотничьих стереотипов мелких млекопитающих . Всероссийская конференция «Нелинейная динамика в когнитивных исследованиях-2015», Нижний Новгород, 21-25 сентября 2015. Файл PDF

Друзяка А.В. Social interactions independently affect chick growth in Black Terns Chlidonias niger. Доклад на 10-й конференции Европейского орнитологического общества, август 2015, Бадайоз, Испания. Файл PDF

Маслов А.А. “Экологические и этологические аспекты взаимодействия рыжих лесных муравьёв и воробьиных птиц. Доклад на Всероссийской конференции молодых ученых, посвященной 115 летию Н.В. Тимофеева – Ресовского, Екатеринбург, апрель 2015.

Роговая А.А. Фуражировочное поведение грызунов при альтернативном выборе по отношению к безопасной добыче. Доклад на Всероссийской конференции молодых ученых, посвященной 115 летию Н.В. Тимофеева – Ресовского, Екатеринбург, апрель 2015. Файл PDF

Левенец Я.В., Пантелеева С.Н. Сравнительное исследование охотничьего стереотипа грызунов и обыкновенной бурозубки. Доклад на Всероссийской конференции молодых ученых, посвященной 115 летию Н.В. Тимофеева – Ресовского, Екатеринбург, апрель 2015. Файл PDF

Левенец Я.В., Пантелеева С.Н. Применение Колмогоровской сложности для сравнения поведения животных. Доклад на Всероссийской конференции молодых ученых, посвященной 115 летию Н.В. Тимофеева – Ресовского, Екатеринбург, апрель 2015. Файл PDF

Статья о наших докладах на конференции “Behaviour 2015”, Кэрнс, Австралия.

Резникова Ж.И., Ацаркина Н.В., Яковлев И.К. Scouting ants as the cognitive elite of the ant-hill. Доклад на конференции “Behaviour 2015”, Кэрнс, Австралия, август 2015 Файл PDF

Маслов А.А., Пантелеева С.Н., Резникова Ж.И. Cognitive aspects of risky foraging: great tits go for less. Доклад на конференции “Behaviour 2015”, Кэрнс, Австралия, август 2015 Файл PDF

Пантелеева С.Н., Левенец Я.В., Резникова Ж.И. Look who behave like true insect hunters: voles and mice. Доклад на конференции “Behaviour 2015”, Кэрнс, Австралия, август 2015 Файл PDF

Яковлев И.К., Резникова Ж.И. Encounters with enemies uncover personality in ground beetles. Постер на конференции “Behaviour 2015”, Кэрнс, Австралия, август 2015.

Левенец Я.В., Пантелеева С.Н., Резникова Ж.И. Evaluating the complexity of animal behavioral patterns based on the notion of Kolmogorov complexity, with small mammals’ hunting behavior as an example. Постер на конференции “Behaviour 2015”, Кэрнс, Австралия, август 2015.

Резникова Ж. И., Ацаркина Н.В., Пантелеева С.Н. Доклад на 6 – м Центрально – Европейском мирмекологическом симпозиуме, Дебрецен, Венгрия, июль 2015 Файл PDF

Резникова Ж.И. Лекция на IV полевой школе по почвенной зоологии и экологии, Карасук, сентябрь 2015.

Новгородова Т.А. Защищают ли муравьи тлей от энтомопатогенных грибов? Доклад на Евроазиатском симпозиуме по перепончатокрылым насекомым, Нижний Новгород, сентябрь 2015

Новгородова Т.А., Рябинин А. В. Влияние различных факторов на широту спектра трофобиотических связей с тлями у муравьев разных видов. Доклад на Евроазиатском симпозиуме по перепончатокрылым насекомым, Нижний Новгород, сентябрь 2015

Яковлев И.К., Тиунов А.В., Резникова Ж.И. Доклад на Евроазиатском симпозиуме по перепончатокрылым насекомым, Нижний Новгород, сентябрь 2015 Файл PDF

Рябинин А.С., Новгородова Т.А. Влияние муравьев на афидофауну, XVII Всероссийское совещание по почвенной зоологии «Проблемы почвенной зоологии». Сыктывкар, сентябрь, 2014. Устный доклад.

Ж. Резникова, С. Пантелеева. Сложные взаимодействия грызунов и рыжих лесных муравьев. 14 Международная конференция «Грызуны и пространство». Лиссабон, 28 июля — 2 авг. Устный доклад.

С. Пантелеева. Ж. Резникова. Полевые мыши охотятся на муравье и поедают субстрат муравейников. 14 Международная конференция «Грызуны и пространство». Постерный доклад.

Просветительская деятельность по теме проекта

1. Фестиваль науки в Новосибирске EUREKA!FEST 2014.
Лекция Резниковой "Что мы думаем об интеллекте животных"
Видео
Лекция Пантелеевой и научная палатка нашей лаборатории в Городке Архимеда

2. Фестиваль науки в Новосибирске EUREKA!FEST 2015.
Резникова - эксперт фестиваля
Лекция Резниковой "Язык животных"
Маслов - ведущий игры для старшеклассников "Биоконструктор"

3. Интервью Резниковой по статье "On the evolutionary origins of differences in sexual preferences"
Новости НГУ
Новости STRF.RU

4. Интервью Резниковой журналу Кот Шредингера

5. Выступление Резниковой на канале Культура в авторских передачах Т.В. Черниговской "Встречи на вершине": Люди и (или) животные?
Серия 3
Серия 5

6. Участие Резниковой, Пантелеевой, Яковлева в фильме канала Россия - 2. Эволюция. Основной элемент. Мир муравьев.

7. Научно-популярное ток-шоу "Разберем на атомы", Новосибирск.
Лекция Пантелеевой на тему "Весна и любовь"
Статья
Видео
Лекция Яковлева на тему "Дорожные пробки"
Статья
Видео

8. Новости НГУ: "Новосибирские биологи блеснули на пятом континенте" (статья о наших докладах на конференции “Behaviour 2015”, Кэрнс, Австралия).

9. "ГЕНЕТИЧЕСКАЯ ПРЕДРАСПОЛОЖЕННОСТЬ – ЛУЧШИЙ УЧИТЕЛЬ" популярная статья по публикации Резниковой и Пантелеевой в Журнале обще биологии, 2015.

10. Интервью Резниковой на ПОЛИТ.РУ: "Муравьи говорят и считают?"

11. Интервью Резниковой на проекте XXII ВЕК: "Мир, в котором муравьи умеют считать, прежним уже не станет"

12. Выступление Резниковой на конференции TEDx: "Мы не одиноки на этой планете: язык и интеллект муравьев (май 2015, Новосибирск).
Файл PDF
Видео

English page

Russian Science Foundation: Project 14-14-00603
Institute of Systematics and Ecology of Animals Siberian Branch of Russian Academy of Sciences

Experimental investigation of cognitive and behavioural specialisations in populations and communities

Key words: individual variability, specialisation, behaviour, cognition, populations, communities, insects, rodents, birds, information theory, ecosystems, evolution.

Abstract
In changeable environment, in particular under global changes caused by profound impacts of humans and climatic cataclysms different groups within populations and communities can get advantages alternately. Fractionating of populations and social groups on the base on behavoioural variability increases their steadiness. Critical number of individuals possessing certain behavioural and cognitive specialisations may dramatically influence demographic parameters and population numbers.
There are certain topical problems in behavioural and evolutionary ecology and cognitive ethology: what are key conditions for fractionating populations on the base of behavioural and cognitive features; what are connections between niche differentiation and spatial-behavioural population structure and individual specialisations; which factors favor and which stem expansion of changeable niche space by certain groups of individuals with similar key behavioural and cognitive features.
The main goal of the project is the development of the new paradigm of fractioning of populations and communities and the estimation of adaptive and ecological meanings of cognitive and behavioural specialisation.
The concrete problems include revelation of the key behavioural and cognitive features of modal species with different types of nervous systems and different social modes of life (ants, carabids, passerine birds, gulls, small rodents); elaboration of criteria of individual specialisation within populations and communities; the development of the concept of optimal combination of behavioural, cognitive and social specialisations on the base of experimental data; and elaboration of practical recommendations of restoration of the whole ecosystems under conditions of natural and technological cataclysms.
Methodological approaches are based on the new method of estimation of complexity of biological “texts” elaborated by members of the group, as well as original field and laboratory experimental paradigms in which the main features of exploratory and foraging activity, patterns of social interactions, cognitive and related physiological features are planned to reveal.
We promise to publish a book in Springer; 8 papers with the sum impact 19.8 in 2014, 12 ones (23.1) in 2015, and 13 ones (36.0) in 2016.

Team

Zhanna Reznikova - team leader
Alexey Druzyaka
Tatiana Novgorodova
Pavel Zadubrovskiy
Sofia Panteleeva
Maria Minina
Alexey Maslov
Yan Levenets
Ivan Iakovlev
Boris Ryabko

Report 2015

All planned field and laboratory experiments have been accomplished as well as mathematical analysis of behavior of animals and birds. The model species included single and social insects, small mammals, larine and passerine birds. The experiments were aimed at the development of the concept of fractioning populations on the base of behavioral, social and cognitive individual specialization. The part of the project devoted to the adaptive role of population fractioning has been surpassed. The new experimental laboratory with soundproof camera and modern equipment and soft has been organized for studying behavioral and cognitive characteristics in rodents, and the same laboratory for birds is coming soon. We have developed novel methods for studying cognitive and behavioral characteristics of larine chicks and the battery of test for studying personalities in rodents, beetles and ants. The new experimental data obtained in model species of insects, rodents and birds. 15 papers (WOS 7, scopus 9) have been published or accepted. 3 papers (WOS) are completed, 5 (3 WOS) are going to be sent to journals, and 11 papers (WOS) are in preparation, together with the monograph “Studying an animal language without translation: an insight from ants” ( Springer ). The Russian conference with foreign participation “ Biogeosystem ecology and evolutionary biogeography” has been organized in Novosibirsk (December) partly supported by RSF. The members of the team gaved 4 reports and 4 posters at the three International conferences, 8 reports at the two Russian conferences with foreign participation (one of them is plenary), and 7 reports at the four Russian conferences (one of them is invited lecture). One doctor thesis and one PhD thesis are going to be defended in 2016. There are lots of popular lectures, interview, popular papers have been devoted in 2015 to our project. The following concrete results have been obtained.

Behavioral specialization

Optional behavioral stereotypes of hunting behavior in several rodent species have been investigated in comparison with obligate stereotype in insectivores. Applying the new method based on ideas of Information Theory and Mathematical Statistic we analyzed the complexity of ethograms which is corresponding to a level of specialization. Surprisingly, herbivorous and granivorous rodents turned out to possess highly stereotypic hunting behavior similar with insectivores. However, the number of individuals displaying hunting behavior is essentially less in herbivorous voles than in other species. Norway rats demonstrate the most flexible, unpredictable and complex hunting behavior. Young rats possess innate hunting stereotype which is rather laconic and specialized. It is likely that hunting behavior become more flexible with age in this species. In colonial larine birds (black-headed gull, black tern) individual strategies of parents-chicks inter-relation were studied in parallel with characteristics of growing, exploration behavior and other behavioral features. The following factors influences a chick's choice of a foraging strategy: priority in a hatch, starting size just after hatching and during crucial periods of life, and frequency of contacts with neighbors. Detailed analysis of begging behavior in black tern showed that the elder chick is better provided by parents, it received food more frequently, and begs less. As far as we know this is the first description of the strategy “More wealthy – more honest” in birds. Firstly the behavioral syndrome in beetles has been revealed based on exploratory activity and aggression. Carabid beetles displayed correlation between agility, boldness and exploratory behaviour.

Social specialization

Long term data on social learning and culture in animals are generalized, and the hypothesis of distributive social learning is proved in ants. In several ant species “behavioral profiles” of members of different functional groups (nurses, foragers, hunters, guards, carriers, scouts) have been obtained. Types of honeydew collecting strategies depend on colony size and food need in different ant species. Firstly for ants the development of the communication in early age has been studied in Myrmica rubra as an example. Young naive ants are much more “talkative” than adults, and they are more attractive for adults to communicate with. One can suggest that ants somehow learn to communicate. Field experiments demonstrated that nest density and periods of nesting influence essentially scenario of social and behavioral specialization in colonies of black-headed gull. In black tern as an example new data on relation between the strategy of parents-chicks relations and chick's social rank has been obtained. Chicks which receive food from parents later grow slower; however, they explore new space more actively and boldly. This possibly compensates insufficient care of parents.

Cognitive specialization

The hypothesis of ambivalent foraging is currently examining experimentally, that is, when hunting for attractive but dangerous prey, animals go for less. Data on cognitive aspects of ambivalent foraging in great tits have been obtained. When facing safe prey, great tits behaved in accordance with the known Marginal Value Theorem: they continued foraging until the resourced had been exhausted. When the prey was dangerous, great tits went for less, and they withdrew under a certain level of number of dangerous items. We are continuing investigations of ambivalent foraging in rodents. Using a specially developed battery of tests we compared abilities for learning in mazes within members of different functional groups in red wood ants. It turned out that scout learn better and remember longer than foragers and aphid milkers. With the use of tests for distinguishing numbers of visual stimuli specially modified for rodents, we obtained new results and generalized previous ones concerning abilities of striped field mice to distinguish quantities and “count”. Counting ability in this species appeared to be close to dogs, crows and primates. They not only distinguish between sets, for example, 5 and 10, but accomplished “proto-counting”, that is, distinguished between 5 and 6 and 7 and 8. Djungarian hamster demonstrated much more modest cognitive abilities. In experiments similar with striped field mice only 2 individuals from 30 learned to distinguish between 5 and 10 small geometric figures. Being tested 7-15 times per day instead of 2-3, 4 from 5 individuals learned to distinguish between cards with and without spot.This means that hamsters are able to learn and demonstrate rather short memory. We are planning to continue comparative investigations in several species of rodents. We applied new field tests for stadying spatial intelligence in three larine species: Larus barabensis, Chlidonias niger and Sterna hirundo, and obtained first results on chicks' behavior in problem situations and their ability to social learning.

Adaptive and ecological significance of behavioral, cognitive and social specializations

A novel explanation of the evolutionary process leading to the appearance of differences in sexual preferences is proposed in co-authorship of Daniil Ryabko (INRIA, France). The explanation is fully general: it is not specific to any particular type of sexual preferences, nor to any species or population. It shows how different sexual preferences can appear in any large group-living population in which sexual selection is sufficiently strong in each sex. The main idea is that the lack of interest toward a member of the opposite sex may be interpreted as a signal of popularity, and thus of reproductive success. It is then boosted by the Fisher runaway process far beyond the point where it becomes costly, resulting in a generalized trait—lack of interest toward the opposite sex. If the interest diverts toward other targets then different sexual preferences emerge. This hypothesis is placed into the context of other works on different sexual preferences in animals; supporting evidence from the literature is reviewed and additional research needed to confirm or refute the hypothesis in any given species is outlined. Different aspects of interspecies relations as a ground of shaping of behavioral adaptations have been investigated, with inter-relations between guilds such as small mammals, passerine birds, red wood ants as examples. Using the method of stable isotopes (?15N и ?13С) new data were obtained about trophic position of red wood ants. Number of populations and species diversity of yeasts in ant – hills were investigated in co-authorship of colleagues from MSU and from A.N. Severtsov Institute of Ecology and Evolution. There are very specific yeasts communities within ant-hills, likely because of abundance of glucose there carried by ants as plenty of honeydew. It is also possible that yeasts attract small mammals to ants' nests. Long term data on spatial-ethological relations between small mammals and red wood ants have been generalized. Members of these two guilds are connected with complex relations including trophic competition, predation, space competition and synoikia. These relations change during seasons oa a year. All these enable us to suggest behavioral coadaptations between small mammals and red wood ants. With the use of the method of stable isotopes (?15N и ?13С) we investigated influence of red wood ants on periods of nesting in fly catchers as well as peculiarities of chick feeding. The ant territory appeared to be more attractive for nesting of this species than the control plots. This sets the fly catcher apart other passerine birds which try to avoid territories occupied by red wood ants. The characteristic feature of chicks raised on ants territories is less values of ?15N in comparison with chicks raised on control plots. This is possibly because of different part of phytophagous invertebrates in their food. In general, a picture of behavioral adaptations between red wood ants, small mammals and passerine birds starts to clear up.

Report 2014

All planned field and laboratory experiments have been conducted as well as mathematical analythis of behavioural patterns. The first data concerning behavioural, social and cognitive specialisations in animal communities have been obtained on the model species with different types of nervous systems and different social modes of life (ants, carabids, passerine birds, gulls, small rodents).
Our methodological approaches are based on the new method of estimation of complexity of biological “texts” elaborated by members of the group, as well as original field and laboratory experimental paradigms in which the main features of exploratory and foraging activity, patterns of social interactions, cognitive and related physiological features are explored. We have elaborated criteria of individual specialisation within populations and communities and began to develop the concept of optimal combination of behavioural, cognitive and social specialisations basing on new data on obligate and facultative behavioural stereotypes and their ontogenetic trajectories. For several species of insects, rodents and birds we have already evaluated the proportion of individuals with certain behavioural and cognitive specialisation which is important for demographic parameters of populations and communities.

Publications

Zh.I. Reznikova, A.A. Maslov, S.N. Panteleeva (2015) Experimental Study of Cognitive Aspects of Ambivalent Foraging as Exemplified by the Great Tit. Doklady Biological Sciences. Vol. 465, pp. 282–284. PDF

A. V. Druzyaka, M. A. Minina, and Z. V. Chasovskikh (2015) The early development of aggressive behavior and rapid growth of chicks in the black headed gull (Larus ridibundus) in conditions of diffused nesting. Biology Bulletin. PDF

Novgorodova T.A. (2015) Organization of honeydew collection by foragers of different species of ants (Hymenoptera: Formicidae): Effect of colony size and species specificity. Eur. J. Entomol. 112(4) doi: 10.14411/eje.2015.077 PDF

Daniil Ryabko, Zhanna Reznikova (2015) On the evolutionary origins of differences in sexual preferences. Front. Psychology, 6:628. PDF

Conferences

Zhanna Reznikova, Natalia Atsarkina, Sofia Panteleeva. MYRMICA ANTS ARE TALKATIVE WHEN YOUNG. 6th Central European Workshop of Myrmecology Debrecen, 24–27 July 2015 University of Debrecen. PDF

Zhanna Reznikova, Natalia Atsarkina, Ivan Iakovlev. Scouting ants as the cognitive elite of the ant hill. 34th International Ethological Conference 2015 9th - 14th August 2015 Cairns, Queensland. PDF

Sofia Panteleeva, Zhanna Reznikova, Jan Levenets. Look who behave like true insect hunters: voles and mice. 34th International Ethological Conference 2015 9th - 14th August 2015 Cairns, Queensland. PDF

Alexei Maslov, Sofia Panteleeva, Zhanna Reznikova. Cognitive aspects of risky foraging: great tits go for less. 34th International Ethological Conference 2015 9th - 14th August 2015 Cairns, Queensland. PDF

Zhanna Reznikova, Ivan Iakovlev. Encounters with enemies uncover personality in ground beetles. 34th International Ethological Conference 2015 9th - 14th August 2015 Cairns, Queensland.

Sofia Panteleeva, Jan Levenets, Zhanna Reznikova. Evaluating the complexity of animal behavioral patterns based on the notion of Kolmogorov complexity, with small mammals’ hunting behavior as an example. 34th International Ethological Conference 2015 9th - 14th August 2015 Cairns, Queensland.

Alexey Druzyaka. Social interactions independently affect chick growth in Black Terns Chlidonias niger. EOU 2015, 10th Conference of the European Ornithologists' Union, Spain, Badajoz, 24 - 28 August 2015. PDF