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沙漠長腳螞蟻如何在無特征的環境中找到自己回家的路

作者:曾經年少不自知

長腳沙漠螞蟻生活在貧瘠鹽堿地上,當他們在平坦、明亮、不熟悉的環境中尋找食物時,他們總是能夠在最短的路線上找到回到巢穴的路。他們有一個内部導航系統。螞蟻通過記錄他們已經走過了多少步來測量他們已經走過的距離,并且通過自己的内部生物鐘使用太陽進行方向定向。

沙漠長腳螞蟻如何在無特征的環境中找到自己回家的路

螞蟻的行為與野生動物一樣。由弗雷堡大學的研究小組開發了一種小型跑步機,在實驗室測試模型動物的空間定位和導航的機制以及神經基礎 ,他們将螞蟻放在虛拟世界中,并将某些變化納入其中,以了解它們如何反應。預期實驗産生的資訊将在自主機器人以及其它領域的發展中發揮作用。

沙漠長腳螞蟻如何在無特征的環境中找到自己回家的路

螞蟻跑步機就像一個球,昆蟲可以在其周圍走動,有點像輪子裡的倉鼠。對螞蟻,它就像在正常的環境中行走 --雖然它不真的去任何地方。該團隊開發的這種球形跑步機,使得即使在快速移動和改變方向時,螞蟻也能使用自然步态行走。球形跑步機包含了類似電腦滑鼠中的光學傳感器 ,能準确記錄螞蟻的方向和速度。

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無論是在田間還是在實驗室中,,螞蟻最初離巢後前進了大約十米,以采集關于它走過的路徑的資訊。然後研究人員把它放在跑步機上。螞蟻然後移動,尋找回巢穴的路。在最初,它盡可能采用直線回巢。一旦它到達巢的附近區域,螞蟻切換到搜尋模式,采取曲折的路徑,以便找到确切的位置。即使它們并不知道在虛拟的環境中是找不到巢穴的,但是它們依舊按記憶中的路徑來搜尋回巢的路。生物學家已經觀察到,螞蟻調整它們的速度以适應他們旅程的不同階段 , 初始快速地行走回巢,然後在搜尋階段緩慢行走。通過跑步機内的虛拟旅程路徑與地面上的必要旅行路徑之間的比較顯示昆蟲具有高精度導航系統。

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