Этология - наука о поведении животных. Данная дисциплина раскрывается в изучении четырех главных вопросов: 1) изучение физиологических механизмов поведения; 2) онтогенеза поведения; 3) эволюции поведения и 4) функций поведения, обеспечивающих выживание животных в их естественной среде.
В последние годы ученые из различных областей научного знания все больше уделяют внимание поведению животных. Физиологи и психологи исследуют поведение животных и человека, применяя при этом весьма разнообразные методы и подходы. Зоологам изучение поведения животных, в частности, их ориентации, необходимо как при изучении таксономических различий, так и для понимания механизмов адаптации к экологической нише. Особенности поведения играют ведущую роль при одомашнивании животных. (Трут,1978, 1981; Фабри, 1993).
Результаты исследований поведения животных используются для математического моделирования и создания сложных современных кибернетических устройств. Например, самые простые устройства, обладающие некими чертами поведения животных, - модель двух черепах английского ученого Грея Уолтера, знаменитая «мышь» Клода Шеннона. Изучение поведения животных в значительной степени служит той базой, на которой выросла бионика.
Существуют разные виды поведения - пищевое, половое, оборонительное и др. Однако, значительную роль играет исследовательское поведение, так как оно необходимо для адаптации к меняющимся условиям среды. Определений этому понятию существует много. Одно из наиболее распространенных формулируется следующим образом: это поведение, направленное на сбор информации об окружающей среде и ее свойствах. Когда животное помещают в незнакомую обстановку (например, в лабиринт), исследовательское поведение направлено на то, чтобы собрать сведения о его размерах и связях между коридорами лабиринта. Эта форма поведения за последние годы привлекает все больше внимания, так как в ней проявляется способность животного к изменению поведения и его «интеллектуальные» способности. В результате исследовательского поведения формируется так называемая «когнитивная карта» исследуемой среды. Она позволяет животному быстрее находить в уже знакомой среде источники пищи и т.д.
Одним из способов изучения исследовательского поведения является использование простых лабиринтов, например, крестообразных. В такого рода установке проводятся эксперименты в основном с грызунами. В результате этих экспериментов показано, что грызунам свойственно так называемое спонтанное чередование: животные стараются заходить в такой коридор, который не посещался дольше всех. При этом грызуны могут руководствоваться различными зрительными ориентирами, а при их отсутствии в однородном лабиринте запоминают последовательность своих перемещений (Lanke et al., 1993).
Большинство экспериментов по спонтанному чередованию в лабиринте проводились на крысах. Одним из исключений является работа, проведенная с крабами (Ramey, 2009). Рыбам уделялось недостаточное внимание. Эти животные, несмотря на простоту своей организации, являются важным звеном в эволюционном развитии всех позвоночных.
С рыбами в подобных лабиринтах изучали только общие свойства исследовательского поведения, а именно, общую двигательную активность, частоту посещения коридоров. Практически единственным исключением является недавно проведенное исследование спонтанного чередования у плотвы. Это редкий пример изучения чередования у рыб. Было показано, что у рыб этого вида последовательность посещений коридоров в лабиринте без ориентиров не отличается от случайной (Осипова и др., 2016). Однако, результаты, полученные с одним видом рыб недостаточны для характеристики рыб в целом.
Чтобы подробнее изучить эту проблему, мы провели эксперименты с расборой звездной Danio margaritatus,данио рерио D. rerioи синцом Ballerus ballerus (Cyprinidae).
Научная проблема состоит в следующем: способны ли рыбы, также, как грызуны, к спонтанному чередованию, указывающему на способность запоминать пройденный путь в однородном лабиринте без ориентиров, позволяющих отличить один коридор от другого.
Актуальность: большинство подобных экспериментов проведено на млекопитающих (грызунах); очень мало известно о способности к спонтанному чередованию у представителей более древних таксонов. В частности, неизвестно, насколько подобное чередование свойственно рыбам. Является ли способность запоминать свой путь свойством только высших позвоночных (млекопитающих), или же она имеется и у таких низших позвоночных, как рыбы. Поэтому наша работа поможет выяснить организацию исследовательского поведения представителей семейства Cyprinidae, а также больше узнать об эволюции поведения позвоночных животных.
Новизна: подобные исследования редко проводились на рыбах. В литературе этот вопрос очень плохо освещен. У рыб в лабиринтах, как правило, изучалась только выработка условных пищедобывательных реакций, а также влияние на двигательную активность различных веществ, вызывающих или подавляющих стресс. Нами впервые получены данные о конкретных алгоритмах поведения, проявляющихся у рыб в незнакомом лабиринте.
Цель работы: изучение организации исследовательского поведения карповых рыб в крестообразном лабиринте.
Задачи:
1) выяснить, существуют ли у расборы звездной Danio margaritatus, данио рерио D. rerio,синца обыкновенного Ballerus ballerus (Cyprinidae) стереотипные стратегии последовательных посещений коридоров и описать их;
2) определить, существует ли в поведении D. margaritatus, D. rerio, B. ballerusтенденция к спонтанному чередованию в однородном лабиринте, где нет ориентиров, позволяющих различать разные коридоры;
3) оценить различия в исследовательском поведении между перечисленными видами рыб с одной стороны и млекопитающими (грызунами) - с другой;
4) на примере D. rerioвыяснить, как влияет на спонтанное чередование и стереотипные стратегии длина коридоров лабиринта;
5) на примере D. margaritatusопределить, как влияет на алгоритмы исследовательского поведения зрительный ориентир красного цвета.
1. У исследованных видов карповых рыб наблюдаются стереотипные последовательности посещения коридоров - челночные передвижения между двумя коридорами, а также обходы коридоров по часовой стрелке или в противоположном направлении. У синца обыкновенного серии челночных движений были выражены сильнее, чем серии обходов, а у данио - серии обходов, как в коротких, так и в длинных коридорах. Это может свидетельствовать о том, что, возможно, рыбам свойственно повторять уже совершенное действие, которое первоначально могло быть выполнено по случайным причинам.
2. По крайней мере у части особей D. rerio, D. margaritatusи B. ballerusсуществует тенденция к спонтанному чередованию в крестообразном лабиринте. Однако, средний уровень чередования у расборы и синца статистически значимо ниже случайного, а у данио - не отличается от случайного.
3. В отличие от грызунов, исследуемые нами рыбы не пользовались памятью о пройденном пути, обследуя коридоры лабиринта. Чтобы поворачивать в одну и ту же сторону ли возвращаться в предыдущий коридор, требуется память только о предыдущем действии, а не всем пройденном пути. На это указывает статистически значимая положительная корреляция уровня чередования с обходами и отрицательная - с челночными движениями. Высокий уровень чередования, все же наблюдавшийся у некоторых особей, можно объяснить высокой долей обходов у этих же особей.
4. На примере D. rerioвыяснено, что длина коридора не влияет на уровень спонтанного чередования. Как в коротких, так и в длинных коридорах уровни чередования статистически значимо не отличались ни от случайного уровня, ни между собой. Однако короткие коридоры рыбами посещались чаще, чем длинные. На это указывает статистически значимые различия в среднем числе посещенных каждой рыбой коридоров (коротких и длинных) за все время опыта (25 минут).
5. У D. margaritatusобнаружено избегание красного ориентира.
Помощь студентам и аспирантам в выполнении работ от наших партнеров
