Исследователи из Университета Джонса Хопкинса использовали ночное видение и технологии искусственного интеллекта для того, чтобы зафиксировать движение каждой из восьми ног паука во время плетения паутины в темноте. Ученые выяснили, что членистоногие полагаются на общий набор движений для построения геометрически точных структур.
Один из авторов работы бихевиористский биолог университета Эндрю Гордус рассказал, что исследователям удалось определить весь комплекс движений паука для создания паутины. Ученый отмечает, что паучьи сети являются физической записью аспектов поведения членистоного.
В своем эксперименте научная группа использовала особей пауков Uloborus diversus, поскольку они остаются активными в течение всего года и имеют небольшой размер. Исследователи собрали членистонигих на побережье залива Хаф-Мун в Калифорнии и разместили в теплице на территории кампуса в Мэриленде. Пауков кормили плодовыми мушками раз в неделю. Ученые изучали исключительно особой женского пола, поскольку самцы редко плетут паутину.
Ученые спроектировали арену из оргстекла в лаборатории, которая была покрыта бумагой по краям для того, чтобы мотивировать пауков создавать сети. Установка оснащена инфракрасными лампами и камерами. Uloborus diversus является ночным пауком, предпочитающим плести паутину в темноте. Научная группа разместила шесть особей на арене и записывала их деятельность в течение 24 часов.
Все действия пауков следовали четко определенному плану. Сперва членистоногие изучали пространство перед созданием протопаутины, которая не будет включена в готовый вариант сети. В процессе построения прототипа паутины особи делали долгие перерывы, вплоть до 8 часов.
Авторы работы говорят, что возведение протопаутины является частью исследовательской фазы, во время которой паук изучает окружение и определяет точки привязки окончательной сети.
Затем членистоногое приступает к построению радиусов и рамки паутины. После этого оно строит вспомогательную спираль, на это действие у него уходит несколько минут. Данное строение также является временным перед возведением заключительной спирали.
Когда паук заканчивает строительство паутины, то размещается в ее центре на несколько дней, ожидая попадания в сеть добычи.
При помощи программного обеспечения машинного зрения, которое разработали специально для наблюдения за пауками, ученые смогли отследить миллионы движений отдельных ног. ПО позволяет кадр за кадром фиксировать изменение поз паука, чтобы впоследствии это было задокументировано. Исследователи говорят, что просматривать каждый фрагмент слишком сложно.
Ученые выяснили, что все шесть особей демонстрировали схожее поведение при плетении паутины. Однако исследователи отмечали и некоторые различия в движениях. Авторам работы удалось определить, какую именно часть паутины возводят членистоногие по положению их ног. В процессе создания сетей задействована некоторая память, что приводит к вопросу, где эти возможности хранятся.
Гордус говорит, что несмотря на отличие окончательной структуры сетей, правила используемые пауками при строительстве одинаковы. Это доказывает, что алгоритм закодирован в мозгу членистоногих. Теперь ученые будут изучать эти правила на уровне нейронов.
