Посвящено этологическим механизмам коадаптаций в консорциях — системах, формирующихся вокруг видов-«инженеров», преобразующих среду. На модели сообществ с доминированием муравьев Formica s.str. изучаются эволюционно стабильные связи между видами, особое внимание уделяется пограничным формам взаимодействий (переход от конкуренции к хищничеству, от мутуализма к клептопаразитизму). Разрабатывается концепция сочетания поведенческой, социальной и когнитивной специализаций, позволяющая разным фракциям популяций получать адаптивные преимущества в изменчивой среде.
Фокусируется на функциональной структуре надорганизменных систем разного уровня — от семей общественных насекомых до колоний птиц и субпопуляций млекопитающих. Универсальным методическим подходом выступает оценка сложности поведенческих стереотипов на основе теории информации, дополненная полевыми и лабораторными экспериментами. На примере муравьев прослеживается специфика сигнальных связей от индивидуального уровня до интегральных реакций семьи и многовидовых сообществ.
Результаты направлены на создание интегральной концепции организации сообществ и решение практических вопросов антропогенного воздействия на биотические отношения.
Исследованы и обобщены данные о межвидовой изменчивости поведенческих последовательностей охотничьего поведения у систематически близких видов подсемейств Cricetinae, Arvicolinae, Deomyinae, Gerbillinae и Murinae с целью оценить степень специализации и дивергенции охотничьих стереотипов. Проанализированы этограммы и выявлены количественные различия в составе элементов поведения и порядке их совершения в охотничьем стереотипе у 21 вида мышеобразных грызунов: 3 представителя Murinae, 5 — Cricetidae, 8 — Arvicolinae, 4 — Gerbillinae и 1 — Deomyinae.
Проанализированы соотношения долей выпадения элементов поведения «укус» и «захват лапами» во всех поведенческих последовательностях охот. У охотившихся каирских мышей (Deomyinae) и красных полёвок (Arvicolinae) выпадения элементов «укус» и «захват лапами» не выявлено. Среди Murinae у серой крысы выпадал только элемент «укус», у полевой мыши — только «захват лапами», а у акациевой крысы отмечены единичные случаи выпадения обоих элементов.
У представителей Arvicolinae чаще всего выпадал элемент «захват лапами», и только у отдельных особей восточноевропейской и тувинской полёвок наблюдались случаи выпадения элемента «укус». У Cricetinae у хомячка Кэмпбелла и монгольского хомячка выпадал только элемент «укус», тогда как у хомячков Роборовского, джунгарского и Эверсманна могли выпадать «укус» и «захват лапами» (по отдельности). У всех исследованных Gerbillinae выпадал только элемент «укус».
Оценка силы филогенетического сигнала показала наличие значимых связей внутри подсемейств (λ = 0,5), однако в целом уровень сигнала оценивается как слабый, особенно между подсемействами. Можно полагать, что филогения играла роль на ранних этапах формирования охотничьего поведения у исследованных мышеобразных, однако дальнейшие эволюционные изменения у отдельных видов, вероятно, в большей степени определялись экологическими факторами.
Доля выпадений элементов поведения «укус» в охотах у отдельных особей Murinae, Arvicolinae, Cricetinae и Gerbillinae. Чем ближе значение к единице, тем чаще выпадал элемент укус, а чем ближе к 0 – тем чаще выпадал захват лапами.
Новиковская А.А., Левенец Я.В., Пантелева С.Н.
Источник финансирования - базовый (FWGS-2021-000).
Экспериментальное изучение транспортировки расплода у рыжих лесных муравьёв: от индивидуального к групповому решению задачи
Представлены предварительные результаты апробации оригинальных методов изучения разделения труда в группах рабо-чих муравьёв разной численности при переносе расплода в укрытие на модельном виде Formica aquilonia (Yarrow, 1955). Вы-полнение задачи зависело от размера группы: при соотношении расплод:рабочие около 4 и выше доля успешных тестов была максимальна (86 %) у групп из 10 и 30 особей, 58 % у пары особей и 29 % у одиночных рабочих. Выделены следующие такти-ки поведения внутригнездовых рабочих особей: транспортировка расплода в укрытие (17 (14, 25) % группы), забота за распло-дом внутри укрытия (47 (40; 70) %) и вне укрытия (20 (0; 39) %), отсутствие контактов с расплодом (9 (3; 13) %). Задача по транспортировке расплода в основном (92–100 %) выполнялась малым числом переносчиков с высокой активностью (11 (7; 25) % группы). Есть основания полагать, что эффективность выполнения задачи (% перенесенного в укрытие расплода) была сходной в групповом и парном тестах. Парные тесты могут применяться для анализа влияния поведенческой тактики и опыта рабочих на выполнение ими задачи. На принятие решения о транспортировке расплода могут оказывать влияние социальные сигналы (серии быстрых выпадов). В контексте задач по уходу за расплодом предлагаемые методы оказались достаточно чув-ствительными к различиям в индивидуальном и групповом поведении муравьев и эффективными для оценки роли ключевых особей и коммуникации в коллективном решении задачи.
И.К. Яковлев. Iakovlev I.K. (2024). Experimental study of brood transport in red wood ants: from individual to group task performance // Euroasian Entomological Journal, 23(5): 261-266. https://doi.org/10.15298/euroasentj.23.05.04 (Scopus Q4).
Рис. Экспериментальные установки для изучения организации транспортировки и ухода за расплодом в групповых (10 рабочих, 40 куколок) и парных (2 рабочих, 10 куколок) тестах.
Обобщен многолетний опыт исследовательской группы в применении методов теории информации к анализу поведения и коммуникации животных. Основные направления исследований связаны с поиском закономерностей в поведенческих стереотипах и принципиально новым для биологии использованием идей теории информации как основы экспериментов для изучения коммуникации животных. Разработан метод поиска закономерностей в поведенческих стереотипах с применением архиваторов, позволяющий сравнивать разные виды по степени сложности их поведения, а также различать врожденные паттерны и поведение, основанное на обучении, не прибегая к трудоемким этологическим экспериментам. В многолетних исследованиях “языка” муравьев применены новые эксперименты, которые помогли открыть символический язык у высоко социальных видов.
Разработано новое направление когнитивных исследований, состоящее в детальном математическом анализе факультативных стереотипов поведения и выявления в них стабильных и изменчивых фрагментов, возможно, регулируемых разными генами. Авторы трактуют феномен рекомбинации фрагментов поведенческих последовательностей на этологическом уровне и полагают, что фрагментированными могут быть различные стереотипы. Продемонстрирована ценность охотничьх паттернов как модели для исследования эволюционных и когнитивных аспектов поведения. Обсуждается гипотеза о рекомбинации и/или потере отдельных фрагментов стереотипов как основе эволюции охотничьего поведения грызунов. Имея в своем репертуаре отдельные фрагменты сложного стереотипа, животные могут достроить их до целостных на основе распределенного социального обучения.
Доля нападений, начавшихся с укуса, в полных стереотипах успешных охотников. Цифры указывают на виды: (1) монгольская песчанка (n = 30), (2) жирнохвостая песчанка (n = 21), (3) тувинская серебристая полевка (n = 39), (4) плоскоголовая полевка (n = 30), (5) олхонская горная полевка (n = 71), (6) восточноевропейская полевка (n = 7), (7) узкоголовая полевка (n = 11), (8) карликовый хомячок Кэмпбелла (n = 8), (9) джунгарский хомячок (n = 11).
Reznikova Z., Panteleeva S., Novikovskaya A., Levenets J., Lopatina N., Litvinov Y., 2022. Flexibility and rigidity in hunting behaviour in rodents: is there room for cognition? // Animal Cognition. 25: 731–743. WoS Q1. https://doi.org/10.1007/s10071-021-01588-z
Индивидуальные особенности муравьев и их зависимость от способов поиска пищи: перспективы исследований
д.б.н. Резникова Ж.И.
Впервые исследованы и выявлены “личностные” качества особей в муравейнике. Изучение “личности” (“personality”) - дискуссионная и бурно развивающаяся область этологии. В отличие от широкого понятия в психологии, в этологии изучается поведенческий фенотип: сохранение у индивидуумов в разных обстоятельствах устойчивого сочетания разных поведенческих свойств - таких как смелость, подвижность, агрессивность, исследовательская активность, а также когнитивные способности. У общественных насекомых множество работ посвящено «персональным» свойствам, проявляющимся на уровне семьи, как результирующая действий членов сообщества. «Личностные» качества особей до сих пор почти не изучались. В статье дается новая классификация типов фуражировки в контексте индивидуальных особенностей и профессиональной специализации муравьев. У большинства видов разведчик, обнаружив источник пищи, оставляет на пути к гнезду пахучий след и направляет по нему фуражиров. Каждый муравей может участвовать в фуражировке и как временный разведчик, и как мобилизуемый член семьи. Значительно меньшее число видов обладает системой мобилизации, опирающейся на взаимодействие лидеров и небольших «временных» коллективов. Свойствами лидеров обладают лишь особи, имеющие склонность к такой деятельности, но их роль не постоянна. Система, основанная на действиях «интеллектуальной элиты» - лидеров-разведчиков, проявляется лишь у высоко социальных видов, в честности, у рыжих лесных муравьев. Разведчики взаимодействуют с постоянными по составу рабочими группами фуражиров и передают им точную информацию о координатах цели. Об эффективности сложной системы коммуникации и когнитивной специализации в семьях рыжих лесных муравьев говорит биологический прогресс Formica s.str: они распространены во всей бореальной зоне и являются одной из самых многочисленных групп наземных насекомых.
Research Perspectives // Frontiers in Ecology and Evolution. 9: 661066.
Рис. У муравьев существует четыре основных категории стратегий привлечения новых особей: массовое привлечение, совместный бег, групповое привлечение и поиск лидера.
В лабораторных экспериментах у трех видов травоядных полевок были выявлены и описаны целенаправленные хищнические взаимоотношения с движущимися насекомыми: восточноевропейской полевкой, узкоголовой полевкой и тувинской серебристой полевкой. Появление полного охотничьего стереотипа у этих видов не требует предварительного опыта, что указывает на его врожденную природу. Охотничье поведение тувинской серебристой полевки отличалось от поведения восточноевропейской полевки и узкоголовой полевки, что, вероятно, отражает филогенетические связи между этими видами.
Novikovskaya A., Kizilova E., Levenets J., Panteleeva S., Lopatina N., Litvinov Y., Reznikova Z., 2021. Hunting Behaviour in Arvicoline Rodents // IOP Conference Series: Earth and Environmental Science. 908: 012021. https://doi.org/10.1088/1755-1315/908/1/012021
Узкоголовая полевка L. gregalis (А) и тувинская серебристая полевка A. tuvinicus (B) поедают свою добычу -а таракан-омар N. cinerea.
Программа ФНИ государственных академий наук на 2013–2020 гг., No VI.51.1.10 (АААА- А16-116121410120-0 и АААА-А16-116121410119-4): Поведенческая экология сообществ животных на разных уровнях социальной организации: адаптивный потенциал и динамика численности (ИСиЭЖ СО РАН, 2017-2020, руководитель Ж.И. Резникова).
РФФИ № 20-04-00072 “Индивидуальная изменчивость поведенческих стереотипов и когнитивных характеристик как основа адаптивных стратегий: экспериментальные исследования на примере муравьев, грызунов, чайковых и воробьиных птиц” (Резникова)
РФФИ № 19-14-50033 “Эволюция поведенческих стереотипов и представлений о них” (Экспансия; Резникова).
РФФИ № 18-34-00119 Экспериментальное исследование изменчивости охотничьего поведения мышевидных грызунов с помощью оценки сложности поведенческих стереотипов (мол_а Левенец).
РФФИ № 18-34-00498 Экспериментальное изучение пластичности «персоналий» у птенцов озёрной чайки (мол_а Минина).
РФФИ № 18-34-00444 Экологические аспекты взаимодействия мухоловок-пеструшек с рыжими лесными муравьями: полевые эксперименты и изотопный анализ (мол_а Маслов).
РФФИ № 17-04- 00702 «Когнитивные механизмы оптимизации фуражировочных стратегий: экспериментальные исследования на примере насекомых, грызунов и воробьиных птиц» (2017-2019 гг., руководитель Резникова Ж.И.)
РФФИ № 14-04- 01252 «Физиологические механизмы регуляции агрессивного и социального поведения муравьев: роль морфологических факторов, сенсорных и нейротрансмиттерных систем» (2014-2016 гг., руководитель Яковлев И.К.)
Проект РНФ № 14-14- 00603 «Экспериментальные исследования когнитивной и поведенческой специализации в популяциях и сообществах» (2014-2016 гг., руководитель Резникова Ж.И.)
Блок текста
Блок текста
Блок текста