Ветер систематически преобразует запахи, помогая животным ориентироваться
AI Изображение создано с помощью ИИ и носит иллюстративный характер
Пчела летит к цветку дикого бергамота, но путь к нему не так прост: воздух превращает запах в сложный, постоянно меняющийся сигнал. Исследователи Университета Колорадо в Боулдере выяснили, что ветер систематически преобразует структуру запаха, и эти изменения могут быть ключом к навигации животных. Работа опубликована в журнале PRX Life и выполнена в рамках международного проекта Odor2Action, объединяющего 16 институтов. Данную информацию сообщает портал Phys.org.
Ученые описали три фундаментальных способа, которыми турбулентность искажает запаховый сигнал: отсеивает одни частоты, рассеивает другие и порождает новые. Аналогия с музыкой: как люди узнают песни по характерным частотам, так и животные могут определять направление по частотному содержанию запаха. Например, шлейф от цветка дикого бергамота под действием вихрей растягивается в нити, которые складываются, распространяются и перемешиваются.
Когда шлейф достигает пчелы, сигнал становится сложным и динамичным. Возможны всплески запаха, короткие вдохи, а затем пустой воздух. По словам ведущего автора Элле Старк, животные каким-то образом обрабатывают эту информацию, чтобы добраться до источника. Этот процесс называется обонятельной навигацией.
Гипотеза команды состоит в том, что животные используют систематические изменения частот между моментом выхода запаха и его попаданием в нос. Соавтор исследования Джон Кримальди отмечает, что эти преобразования, вероятно, важны для определения расстояния и направления. Понимание того, как ветер меняет запаховые сигналы, поможет воспроизвести такую навигацию в технологиях — от поисково-спасательных работ до обнаружения утечек опасных химикатов, добавляет Старк.
Для визуализации невидимых запаховых шлейфов группа использует компьютерное моделирование и лабораторные эксперименты. В аэродинамической трубе ученые создают реальные шлейфы и подсвечивают их лазером — на видео процесс похож на столб дыма от потухшей свечи. Это позволяет не только увидеть поток, но и превратить изображения в количественные данные о динамике шлейфа.
Исследователи надеются, что понимание каждого этапа обработки запаха позволит создать искусственные системы, которые не просто определяют наличие химического вещества, но и находят его источник. Современные электронные носы обычно не способны на это. Как говорит Кримальди, к моменту попадания запаха к животному воздушный поток уже преобразовал сигнал, и следующая задача — понять, как нервная система использует эту информацию.
