Живут группами. Антилопы гну, например, собираются в огромные стада, чтобы вместе отправиться в далекое путешествие на поиски богатых кормом пастбищ. Грифы собираются стаями, чтобы расправиться с добычей. Есть другие группы с более строгой организацией. Рыбы сбиваются в большие стаи, чтобы помешать хищникам охотиться за ними, поскольку из плотной стаи труднее выхватить отдельную рыбу.
Многие птицы также образуют большие стаи, чтобы было легче защищаться от хищников. Однако существуют еще более организованные группы, в которых каждое животное играет свою особую роль и выполняет определенные функции, служащие на пользу всему сообществу.
Семейные группы животных
Обитающие в пустынях Южной Африки сурикаты объединяются несколькими семьями в группы из 10-30 животных. Они поселяются в одних жилищах с другими видами виверровых и бурундуками. Семейные союзы очень прочные, и все их члены помогают друг другу в повседневной жизни. Один член семейства всегда следит за нападением хищников с воздуха, а другой - за наземными хищниками. Все члены семьи принимают участие в добывании пищи и вместе нападают на врага.
Жизнь в стае
Волки, собираясь стаями, могут нападать даже на более крупных, чем они сами, травоядных животных. Каждый член стаи во время охоты выполняет определенную задачу. Как правило, в стаю объединяется довольно много волков. Однако там, где травоядных мало и волки вынуждены питаться более мелкими животными, стаи бывают небольшими и состоят лишь из нескольких животных.
Еще недавно в умеренных климатических зонах не было хищников более распространенных и опасных, чем волки. Их можно было встретить на североамериканском континенте от Аляски до Мексики и повсюду в Европе и в России. Многолетнее преследование этих животных привело к тому, что они оказались на грани исчезновения. Но теперь в Йеллоустонском парке в США, куда их завезли, снова можно услышать их вой. Волки - хищники, питающиеся практически любыми животными, живущими на их территории, от мелких грызунов до крупных травоядных, будь то лоси, олени или даже овцебыки. Тактика охоты волков зависит от животного, на которого они охотятся. Порой стая прочесывает местность в поисках полевых мышей и кроликов, порой организуется погоня за крупным зверем с применением различных уловок. Чем больше крупной добычи приходится на каждого члена стаи, тем меньше охраняемая волками охотничья территория. Из своего логова волки громким воем оповещают соседей о размерах стаи и о своей силе.
Гиеновая собака
Родичи волков и собак гиеновые собаки живут в саваннах на востоке и юге Африки. Как и волки, они объединяются в стаи, чтобы вместе охотиться на гну, газелей и другие виды антилоп. Они гонят их перед собой до тех пор, пока выбившееся из сил животное упадет. Так же как у волков, лишь одна пара гиеновых собак заводит детенышей. Другие родичи доминирующего животного не размножаются и только помогают растить щенят. Когда стая отправляется на охоту, одна из "теток" остается в убежище, чтобы охранять щенят.
Колонии у животных
Некоторые виды животных собираются вместе только во время спаривания. Они организуют большие колонии, которые сразу после выполнения своей задачи вновь распадаются. В таких колониях распределения ролей не существует. Однако, особенно у менее развитых видов животных, существуют сохраняющиеся на всю жизнь сообщества, члены которого ведут себя так, словно составляют единый живой организм.
Коралловые полипы
Коралловые полипы - просто устроенные организмы, каждый из которых имеет длину лишь около 2 миллиметров. Вместе, однако, они строят огромные известняковые образования, которые постоянно разрастаются. В зависимости от вида кораллов их колонии выглядят совершенно по-разному (внизу слева). Некоторым из них уже более тысячи лет. Самый большой коралловый риф в мире, Большой Барьерный риф, также состоящий из мельчайших полипов, находится вблизи Австралии.
Физалия
Родственная медузам и кораллам физалия, называемая также португальским корабликом, представляет собой не одиночное животное, а группу мелких живых организмов (зооидов). Каждый из них выполняет определенную задачу. Некоторые зооиды имеют ротовой аппарат, и они длинными щупальцами ловят мелкую рыбешку, которой питается вся колония. Другие превращаются в наполненные воздухом пузыри и удерживают всю колонию у поверхности воды. Отвечающие за размножение организмы выделяют сперматозоиды и яйцеклетки.
Колонии пингвинов
Императорские пингвины в брачный сезон собираются в большие колонии на льду Антарктиды. Там насчитывается более 30 гигантских колоний пингвинов, большей частью на паковом льду, который в течение долгой зимы представляет собой единый монолит. Почему в столь негостеприимном крае именно в это время собирается такое количество пингвинов, может показаться загадкой. Однако императорские пингвины высиживают птенцов именно зимой, чтобы они вылупились к весне, когда появляется много корма.
Шествие гусениц
Гусеницы походных шелкопрядов собираются вместе, чтобы добывать пищу и защищаться от врагов. Они плетут огромные паутинные гнезда в верхушках елей и в дневные часы прячутся в них. Ночью они выползают из гнезд и длинной процессией, растягивающейся порой до 10 м, во главе с предводителем отправляются на поиски пищи.
Гнезда на скалах
Олуши - широко распространенные морские птицы. Их шумные колонии располагаются по возможности в отдаленных местах, например на мелких прибрежных островах. Несмотря на то что эти элегантные птицы живут тесно друг с другом, они очень агрессивны и никого не допускают на свою территорию, которая редко бывает больше их гнезда. Хищникам бывает трудно нападать на такие огромные агрессивные скопления птиц.
Разнообразие форм, цветов и размеров существ, населяющих нашу планету, превосходит даже самое богатое воображение. Мы рады представить вам самых необычных животных мира . Некоторые из них выглядят будто персонажи фантастического фильма о Марсе, другие словно пришли из другого измерения, но все они живут на Земле и созданы матушкой природой.
25. Осьминог Думбо
Открывает хит-парад удивительных созданий забавный осьминог. Он живет на больших глубинах (от ста до пяти тысяч метров) и занимается преимущественно поиском ракообразных и червеобразных на морском дне. Свое название, напоминающее о слоненке с большими ушами, осьминог получил благодаря двум плавникам необычной формы.
24. Нетопырь Дарвина
Существа из семейства нетопыревых встречаются в водах вокруг Галапагосских островов. Они ужасные пловцы и вместо этого научились ходить дна океана на своих плавниках.
23. Китайский водяной олень
Это животное получило прозвище «Олень-вампир» за свои выдающиеся клыки, которые используются в битвах за территорию.
22. Звездонос
Небольшой североамериканский крот получил свое название благодаря кругу из 22 розовых, мясистых щупалец в конце рыла. Они используются для идентификации еды звездоноса (червей, насекомых и ракообразных) на ощупь.
21. Ай-ай
На этом фото — одно из наиболее необычных животных мира с названием «ай-ай» или «руконожка». Этот уроженец Мадагаскара отличается своим уникальным методом поиска пищи; он стучит на деревьях, чтобы найти личинки, а затем прогрызает отверстия в древесине и вставляет удлиненный средний палец, чтобы вытащить добычу.
20. «Живой камень»
Pyura Chilensis — это живые, дышащие организмы, обитающие на чилийских пляжах. Их внешний вид позволяет им избегать хищников. Интересно, что эти существа имеют как мужские, так и женские органы и могут размножаться без помощи партнера.
19. Рыба паку
Пресноводные рыбы с человеческими зубами водятся в реках в бассейнах Амазонки и Ориноко, а также в Папуа-Новой Гвинее. Кошмар местных рыбаков, которые боятся плавать в воде из-за того, что паку путают мужские яички с орехами, падающими с деревьев в воду.
18. Рыба-капля
Одно из самых странных животных мира. По внешнему виду этого существа можно сказать, что оно — воплощенное уныние. Обитает в глубоких водах у берегов Австралии и Тасмании.
Рыба-капля живет в глубинах и ее плоть являет собой гелеобразную массу с плотностью немного меньше, чем у воды. Это позволяет «унылому» созданию оставаться на плаву.
17. Восточная длинношеяя черепаха
Этих черепах можно найти по всей Австралии. Их замечательные шейки могут достигать в длину до 25 см.
16. Суринамская пипа
Листоподобный внешний вид суринамской пипы является естественной защитой от хищников. Эти жабы имеют уникальный метод размножения: самка мечет яйца, а самец одновременно выпускает сперму. Самка ныряет вниз и яйца попадают ей на спину, в ячейки, где и находятся, пока молодым пипам не придет пора родиться.
15. Краб-йети
В «волосатых» клешнях этого ракообразного, обитающего в глубинах южной части , содержатся множество нитчатых бактерий. Они нужны для нейтрализации ядовитых минералов из воды и, возможно, служат своему носителю пищей.
14. Бородач
Эти красивые птицы обитают на Эвересте, в Гималаях и других горных районах в Европе и Азии. Они были почти уничтожены, потому что люди опасались, что бородачи будут атаковать животных и детей. Сейчас на Земле их осталось только 10 тысяч.
13. Щучья морская собачка
Обитают в водах у западного побережья Америки, могут вырасти до 30 см в длину и имеют устрашающе большие рты. Их щучьи морские собачки демонстрируют друг другу, как будто целуются. У кого рот больше, тот и главнее.
12. Украшенный древесный змей
Оживший кошмар многих людей: змея, которая лазает по деревьям, а затем прыгает вниз. Перед прыжком рептилия сворачивается спиралью, а потом резко разворачивается и бросается в воздух. В полете она вытягивается и плавно приземляется на нижнюю ветку или другое дерево. К счастью, на людей летучие змеи не обращают внимания, им интереснее летучие мыши, лягушки и грызуны.
11. Североамериканский какомицли
Родина этого симпатичного зверька из семейства енотовых — засушливые районы Северной Америки. Какомицли так легко приручить, что шахтеры и поселенцы когда-то держали их в качестве компаньонов и дали прозвище «кошка шахтера».
10. Полосатый тенрек
Обитает только в тропических лесах Мадагаскара. Тенрек несколько похож на дикобраза, а иглы в центральной части спины могут вибрировать. С их помощью животные устанавливают местонахождение друг друга.
9. Розовый морской огурец
Выглядит как персонаж фантастического фильма, а на деле — безобиднейшее существо. И больше напоминает медузу, чем своих сородичей голотурий. Вокруг его красного рта находятся щупальца, которые выкапывают съедобную грязь со дна моря. Оттуда она попадает в кишечник существа.
8. Ринопитеки
Знаменитый телеведущий и натуралист Дэвид Аттенборо однажды заметил, что эти изумительные обезьяны с носом-обрубком и синей «маской» вокруг глаз выглядят как «эльфы». А можно, глядя на них, сказать, что « пластическая хирургия зашла слишком далеко». Ринопитеки живут в Азии, на высотах до 4000 метров и редко встречаются людям.
7. Рак-богомол
Красочный ротоногий или рак-богомол проводит большую часть своей жизни прячась в норах. Способен пробить стенки аквариумах путем перемещения со скоростью до 80 км в час. Во время брачных игр раки-богомолы активно флуоресцируют, причем длина волны флуоресценции соответствует длине волны, которую могут воспринимать пигменты в их глазах.
6. Панда-муравей
В число самых необычных животных планеты входит пушистое существо с окраской панды. На самом деле это не муравей, а бескрылая оса, обитающее в Южной Америки. Она очень похожа внешне на муравья, но, в отличие от него, имеет мощное жало.
5. Листохвостый геккон
Мастер маскировки родом с Мадагаскара. Благодаря своему хвосту в форме листа он может вписаться в «интерьер» местных джунглей.
4. Геренук
Трудно поверить, что это длинношеяя очаровашка — не мини-жираф, а настоящая африканская газель. Для того, чтобы дотянуться до высоких ветвей, геренуку не хватает только длины шеи. Приходится еще вставать на задние ноги.
3. Китайская гигантская саламандра
Может вырасти до 180 см длиной и массой до 70 кг. Если будете в Китае и увидите в местном водоеме такое существо, то знайте, вода в этом водоеме очень чистая и холодная.
2. Ангорский кролик
Выглядит как результат эксперимента по скрещиванию снежного человека с котенком. Ангорские кролики были исключительно популярны в 17-м и 18-м веках среди европейской знати. Их не ели, а держали в качестве домашнего животного.
1. Акула-гоблин (она же акула-домовой)
Первым номером нашего топ-25 странных существ идет редкая акула, которую иногда называют «живым ископаемым». Это единственный сохранившийся представитель семейства скапаноринховых, в родословной которого около 125 миллионов лет. Акулы-гоблины обитают по всему миру на глубинах более 100 м, поэтому не опасны для пловцов.
Птицы, обезьяны, волки, многие другие животные живут стаями, сообществами, где четко выделяется лидер, вожак стаи. Среди других животных устанавливается надолго довольно четкая иерархическая структура, которая и определяет взаимоотношения внутри данной группировки.
Очевидно, такая устойчивая система рангов выработалась веками эволюции. Социально-этологические факторы (этология - наука о поведении животных) объединяют членов стаи и в то же время несколько изолируют их от другой стаи, от других групп животных; они определяют поведение каждого индивидуума, его возможные миграции, «перебежки» в другие стаи. Тем самым эти отношения связаны с обменом генами внутри популяции животных и влияют на распространение тех или иных генетических признаков.
Как поддерживается иерархия в стае? Известно утверждение Дарвина, что важнейшую роль в доведении животных играет уровень их рассудочной деятельности, их способность улавливать простейшие закономерности окружающей среды и строить в соответствии с этим свое поведение.
В настоящее время физиология животных располагает достаточно точными методами, которые позволяют ученым оценить «мудрость» того или иного животного. Один из тестов на элементарную рассудочную деятельность (опыты Л. В. Крушинско-го 50-х годов) , насколько животное способно экстраполировать направление движения предмета, насколько оно способно «домыслить» траекторию, если видно было только начало движения. Классический пример: охотничья собака безошибочно направится к подстреленной утке даже в том случае, когда добыча при падении скрылась за деревьями и кустарником.
Очевидно, что даже среди животных одной стаи всегда найдутся более или менее способные к экстраполяции.
Эксперименты по определению элементарной рассудочной деятельности были проведены на беспородных крысах-самцах: им нужно было I подбежать к кормушке (налево или направо), увидев только начало перемещения пищи. Пробежки, животных оценивали так: правильные ответы во всех десяти опытах-Н 10 баллов, все неправильные -10 и соответственно три ошибки, семь удач- 4 балла.
После оценки способностей жив-отных, ранее не имевших контактов друг с другом, рассаживали по вольерам. В каждую экспериментальную группу включали 3-4 самцов и 2 самок. В течение нескольких недель исследователи наблюдали за поведением животных, за формированием рангов внутри группировки. При этом регистрировались агрессивные проявления (схватки, нападения, угрозы), половое поведение, реакция на постороннего самца.
По социальным рангам животных можно было разделить на доминантов, субдоми-нантов и подчиненных. Доминанты -это самые агрессивные самцы, они нападают на подчиненных и редко на субдоминан-тов. Субдоминанты никогда не нападают на доминантов, зато изредка проявляют агрессию к нижестоящим на иерархической лестнице. Последние, очевидно, ни на кого не осмеливаются нападать. Когда в клетку подсаживали «чужака», подчиненные избегали контактов с ним, а доминанты встречали его агрессивно.
Сравнив в решении экстра-поляционных задач с социальным рангом животного, ученые пришли к таким выводам. Все животные с высоким уровнем рассудочной деятельности попали в элитарную группу-они стали либо доминантами, либо субдоминантами. С другой стороны, группа доминантов совсем не однородна, среди лидеров есть животные с высокими оценками (+ 10) и с совсем низкими -(- 3). Очевидно, у крыс для достижения высшего ранга агрессивность, сильный тип нервной системы, устойчивость к стрессам - наиболее важные качества.
Значит ли это, что способность к рассудочной деятельности всегда играет второстепенную роль при установлении иерархии отношений между животными? Совсем нет. Об этом говорят работы этологов с млекопитающими более высокого уровня развития, чем крысы. Исследования, проведенные на молодых волках, показали, что вожак стаи, как правило, обладает лучшими способностями, у него более всех развито исследовательское поведение. У обезьян на передний план выступает то животное, которое способно быстро ориентироваться в новой ситуации.
Попробуем решить систему уравнений, типа
Решение подобных систем неразрывно связывают с формулой приведения матрицы к треугольному виду. Это наглядно, красиво и никогда не дает сбоев. Есть только одно но, нужно делать очень много ручной работы и использовать понятия ранга матрицы
Нет никаких сомнений подвергать выверенную веками технологию, но есть не менее красивое решение используя векторное произведение . Информации по ним на январь 2019 года в интернете нет, поэтому скромно назовемся первооткрывателем.
Это решение конечно же не оптимально (по быстродействию), так как при вычислении векторного произведения, надо вычислять определитель матрицы, а это так или иначе вычисление треугольной матрицы.
Но решение красиво и наглядно, кроме этого легко видеть критерий при котором система не имеет решений.
В чем же суть методики?
Решая эту систему как произведение двух векторов, мы получим
А следоватетельно, корни системы равны
Для тех кто не верит, это легко проверяется подстановкой
Такой же нехитрый прием используется и при системах где количество переменных может быть и пять и десять.
Рассмотрим, как же решаются такие системы с помощью векторных произведений.
Итак, у нас есть исходная система
Приведем её вот в такой вид
У нас получилось 6 столбцов.
На этом этапе не будем вводить новых сущностей и не используем в своей работе понятия ранга матрицы. Мы просто видим что уравнений 3, а переменных 5-ть. Следовательно общее решение будет использовать 5-3=2 независимых переменных.
На этом же шаге, мы можем определить, какие же из переменных будут свободными. Так как фантазии ноль, то те из переменных, которые будут правее всех, те и станут свободными.
То есть свободными у нас будут две переменных
А теперь за три шага определяем фундаментальное решение исходной системы
Шаг1.
Шаг 2.
Шаг 3.
Нет необходимости подробно рассказывать откуда мы берем данные. Это очевидно
Интереснее то, что мы с этими "векторами" делать будем.
Разделим их на -81
получаем следующие три вектора
Таким образом фундаментальное решение принимает вид
Великолепно! Не правда ли....
Хочется еще что то решить.... Еще один пример
Это интересное уравнение, так вектора в любом сочетании будут давать ноль.
Это говорит нам о том, что одно из уравнений "лишнее". Согласимся с этим и уберем его. Например последнее.
Тогда нам надо выбрать две свободных переменных, пусть это будут переменные с индексами 2 и 4.
Тогда вектора находятся как
Разделим на -3 и наше общее решение будет иметь вид
Не каждому сразу становиться ясно откуда у нас появляются нули и единицы в нашем стройном вектором ряде. Это связано с тем, что мы свободные переменные выбрали как нашей душе угодно, а не самые крайние правые.
Если бы мы взяли переменные с индексами 3 и 4 как свободные то решение бы мы переписали так как нам бы выдала машина.
В начале статьи мы упомянули о критерии неразрешимости той или иной системы уравнений. В классической версии для этого исползуется правило Кронекера-Копелли, здесь же просто анализируется результат векторного произведения.
Если результирующий вектор имеет вид
где , а среди всех оставшихся есть хотя бы один не нулевой, то такая система решений не имеет
Примеры, неразрешимых систем уравнений
В группах второго типа иерархия и доминирование обычно отсутствуют. Животные держатся вместе в силу инстинкта стайности. Если иерархические группы можно наблюдать почти у всех классов позвоночных, то стаи без доминирования в основном имеют место и особенно распространены в классе рыб. В какой-то степени их можно предполагать в стаях воробьиных птиц. Однако наиболее пристально они изучались именно в классе рыб. Дело в том, что стайные рыбы представляют особую ценность в хозяйственном отношении. Кроме того, изучать стайное поведение, механизмы этого поведения наиболее удобно на стаях рыб, помещенных в аквариумы и бассейны, да и просто в водоемах с применением современной техники (акустическая локация, авианаблюдения, подводные наблюдения и киносъемка). Интенсивные исследования стайного поведения рыб проводил в лаборатории Д. В. Радаков, который на основе своих работ написал интересную монографию «Стайность рыб как экологическое явление» . В этой книге он дает свое определение стаи рыб как «временной группы особей обычно одного вида, которые находятся (все или большей частью) в одной фазе жизненного цикла, активно поддерживают взаимный контакт и проявляют или могут проявлять в любой момент организованность действий, биологически полезную, как правило, для всех особей данной группы. Внешний облик стаи может часто и сильно изменяться в зависимости от состояния рыб и условий, в которых они находятся».
Основные типы структуры стаи пелагических рыб доказаны на схеме. Большое внимание Радаков уделил механизмам согласованности (или организованности) действий рыб в стае, что представляет интерес особенно в связи с отсутствием постоянных вожаков в стае рыб. В этом отношении стаю рыб, говоря языком кибернетики, следует рассматривать, как пример самоуправляемой системы без центрального управления. Опыты Радакова над некоторыми видами стайных рыб подтвердили вывод о том, что в стаях большинства рыб постоянные вожаки отсутствуют. При этом рыбы, идущие в головной части стаи, постоянно заменяются новыми из основной массы данной стаи. Расшифровка кадров киносъемки движущихся стай в экспериментальных бассейнах показала, как рыбы, движущиеся в головной части, даже при прямолинейном движении, постепенно отстают и оказываются в середине стаи, а при повороте на 180 градусов передние начинают поворот, но в поворот включаются все особи и в результате идущие в задней части оказываются впереди (см. рис.). Эти эксперименты также показали, что роль «вожака» на каждый данный момент выполняет достаточно большая по численности часть стаи. Так, для молоди сельди и карповых рыб было доказано, что изменение поведения и движения всей стаи определялось соответствующим изменением части стаи в том случае, если эта часть по своей численности составляла не менее 30- 40% от общего количества особей стаи. Сигнализация в данном случае заключается в передаче особенностей поведения и скорости движения определенной части стаи, выполняющей в этот момент функцию инициатора поведенческой реакции, остальным членам стаи.
Кроме того, экспериментируя в бассейнах Института океанологии Академии наук Республики Куба со стаями атериноморуса (Atherinomorus stipes Muller a. Troshel), Д. В. Радаков установил при помощи киносъемки, что в случае локального испуга у рыб, составляющих незначительную часть стаи, по всей стае пробегает «волна возбуждения». Это быстро перемещающаяся по стае сигнальная зона, в которой рыбы мгновенно реагируют на действия соседей измененном позы тела. Сами рыбы при этом почти не двигаются, но подгибают хвост, как бы готовясь к броску, а передвижение «волны возбуждения» достигает скорости 11, 8- 15, 1 м/сек, т. е. она в 10-15 раз превышает максимальную (бросковую) скорость плавания атериноморусов (рис. 28). Таким образом, сигнал испуга обычно передается по стае атериноморуса быстрее, чем за секунду. Далее этот сигнал может или затухнуть или вызовет «поток движения» всей стаи или ее части. «Поток движения» наблюдался в стаях почти всех исследованных видов рыб. В свою очередь, возникнув у части стаи, он может затухнуть или превратиться в «лавинообразный поток» всей стаи, что зависит от реактивности рыб, количества их в «потоке», скорости его движения и расстояния между «потоком» и остальными рыбами стаи. В большой степени общая реакция стаи зависит и от силы и направления пугающего раздражителя.
Защитное значение стаи.
Для животных, находящихся в естественных условиях, там, где они, как правило, окружены врагами, скопление в многочисленные группы, казалось бы, должно было увеличить их способность к обороне, если сами эти группы не имеют оборонительных способностей. Но поскольку в группах (стаях, стадах, колониях) держатся (по временам или постоянно) животные, относящиеся к весьма различным таксонам, невольно приходит мысль о том, что именно такие группы представляют собой конвергентные оборонительные адаптации, служащие для сохранения численности популяции вида.
И, действительно, исследования выявляют все больший «арсенал» оборонительных возможностей организованной группы животных. Прежде всего, группа животных, которая ведет «тактику кругового обзора», замечает своего врага на значительно большем расстоянии, чем одна особь. Поэтому хищнику намного труднее приблизиться к группе животных на расстояние броска. Одиночные гольяны легче становились добычей щуки. В стаях большинства позвоночных животные могут более спокойно отдыхать или питаться, поскольку часть из них (случайно или даже специально) выполняет роль «часовых» и при появлении опасности движениями или звуками настораживает всю группу. Затем следуют различные оборонительные действия всей группы.
Животные ряда видов, объединившись в группы, активно обороняются от врагов и даже нападают на них. Такое поведение известно для копытных животных (быков, вилорогов и овцебыков). Эти животные при нападении волков и некоторых других хищников часто образуют каре, и, спрятав телят в середину, становятся рогами наружу, организуя круговую защиту. Морские чайки, так же как и вороны, объединившись в гнездовые колонии, часто нападают на хищников и прогоняют их. Следует вспомнить, что активные способы групповой защиты существуют и в ветви первичноротых, где ряд видов общественных перепончатокрылых активно защищают свои гнезда и колонии коллективно, нападая на врагов и пуская в ход свое «оружие».
Такая активная защита - нападение характерна для тех животных, ведущих групповой образ жизни, которые по тем или иным причинам не могут спасаться от врагов бегством, будучи приуроченными к постоянным местам (гнезда с потомством, колонии перепончатокрылых, слабый молодняк) и в то же время имеют различные возможности нападения.
Многие стайные животные спасаются от хищников, убегая, улетая или уплывая от них тесной группой. Казалось бы, увеличенное количество особей в стае увеличивает возможность их поимки хищником, но данные научных исследований показывают обратное: в ряде случаев рыбы, птицы и млекопитающие, так же как и некоторые другие животные, держась в стаях, оказываются менее доступными или даже совсем недоступными для хищников. Даже рыбы, питаясь беспозвоночными (например, дафниями), находящимися в плотных скоплениях, поедают их менее интенсивно, чем при более разреженных концентрациях. Такое явление называют «эффектом смущения» хищника многочисленностью жертв. В погоне за стаей рыб дневной хищник как бы «дезориентируется» большим количеством мелькающих рыбешек, его погоня становится менее целеустремленной, броски следуют один за другим и их подавляющее большинство оканчивается промахами. В то же время погоня за одной рыбкой проходит очень направленно и завершается одним удачным броском». Это дало основание назвать описываемое явление «дезориентацией хищника» вследствие многочисленности жертв.
Дезориентация хищника еще более увеличивается в результате особых защитных «маневров» стаи. Эти маневры неоднократно наблюдал и фиксировал Д. В. Радаков киносъемкой для целого ряда морских и пресноводных рыб, как в отношении живых хищников, так и их моделей. «Маневрирование» заключается в том, что при броске хищника на стаю, находящуюся в состоянии кругового обзора, рыбы ближайшей части стаи рассыпаются от хищника веером вперед и в стороны, создавая перед мордой хищника постоянную «пустоту», и, немного проплывая, тут же заворачивают к хвосту хищника против направления его броска. При этом часто стая, разделившись на две части, снова соединяется и следит за удаляющимся хищником. Этот маневр, если его нанести на бумагу, похож на букву Ф, причем путь хищника составляет вертикальную часть этой буквы (см. рис. А). За это сходство называют такой маневр стаи условно «Ф-маневром». Такое маневрирование было зафиксировано для целого ряда рыб в экспериментах в больших бассейнах. Они были отмечены при погоне кефали и морского налима за стаями атерины (Atherina mochon pontica Euch.), саргана (Belone belone (L.)) за стаями хамсы (Engraulis encrasicholus (L.)), ставриды (Trachurus mediterraneus ponticus Aleev), за стаями мальков кефали, щуки, за стаями верховок и в ряде других случаев.
для стаи песчанки (Ammodytidae), преследуемой пловцом. В момент внезапного испуга (например, бросок хищника) стая мелких рыб часто рассыпается веером, что также дезориентирует хищника. Рассеявшаяся таким образом стая обычно снова быстро восстанавливается. Следует заметить, что картина реагирования стаи пелагических рыб на хищника и специфика ее маневрирования в значительной степени зависят также от соотношения направлении движения стаи и движения хищника.
Указанные особенности стайного поведения рыб в условиях дневной освещенности значительно затрудняют охоту хищников за рыбами, находящимися в стае. Эксперименты, проведенные Д. В. Радаковым и его сотрудниками, показали примерно одно и то же: рыбы в стаях при нападении хищников оказывались для них значительно менее доступными, чем одиночные особи, и истреблялись в 5-6 раз медленнее. Это было доказано как на морских, так и на пресноводных рыбах. Как пишет Радаков, «хищник, нападая на стаю, не преследует какой-нибудь одной рыбки до тех пор, пока не поймает ее. Погнавшись сначала за одной и упустив се, он устремляется за другой, за третьей, пока, наконец, ему удается схватить одну из жертв. В результате, на ее поимку уходит больше времени, чем, если в аквариуме находится одиночная рыбка, погоня за которой получается более целеустремленной».
Обычно голодные хищники,
помещенные при достаточной освещенности вместе со стайкой рыб-жертв, в первые
минуты начинали энергичную погоню и за это время иногда успевали схватить
несколько рыбок. За эти первые минуты в результате пугающего воздействия
хищника стая уплотнялась, принимая «оборонительную» структуру (см. рис. Б). Это
в еще большей степени снижало эффективность охоты, соответственно его пищевая
активность уменьшалась, а в ряде случаев прекращалась совсем. Можно считать,
что прекращение охоты связано с том, что энергия, затрачиваемая хищником на
погоню, оказывается значительно большей, чем энергия, получаемая от пищи. Таким
образом, охота становится энергетически невыгодной.
При изучении оборонительного значения стайного поведения рыб особый интерес представляет их химическая защитная сигнализация. Впервые эту сигнализацию обнаружил Фриш , установивший, что при ранении одного гольяна вся стайка становилась испуганной, разбегалась или уходила в сторону. Фриш показал, что такое же действие оказывает на стаю экстракт из кожи только что убитого гольяна. Эти исследования, продолженные Фришем и другими исследователями, показали, что в коже целого ряда видов рыб находятся специальные колбовидные клетки, не имеющие связи с поверхностью и содержащие вещества, которые при ранении кожи выходят в воду и немедленно вызывают у рыб данного вида сильнейшую реакцию испуга. Это вещество названо «веществом испуга», и установлено, что оно воспринимается при помощи обоняния даже в очень небольших концентрациях. Фриш в опытах с гольянами подсчитал, что пороговая концентрация этого вещества в воде равнялась примерно 1, 4 10 10 г/л. «Вещество испуга» (иногда его называют «феромоном тревоги») и соответствующие реакции были обнаружены у подавляющего большинства рыб отряда карпообразных (Cyprinifornies) и у некоторых видов из других отрядов. Это действие у рыб разных экологических групп проходило по-разному: рыбы, обитающие в зарослях и у других укрытий, состаивались и четко ориентировались на источник запаха, а затем затаивались или уходили в укрытия; придонные рыбы после кратковременного состаивания и броска от источника запаха затаивались у дна на длительное время; рыбы, обитающие в толще воды и у поверхности, реагировали уходом или бросками, а затем снижали активность с образованием плотной защитной стайки. Таким образом, можно сделать вывод, что при воздействии «вещества испуга» образуются определенные экологические стереотипы оборонительного поведения рыб.
Весьма близко к указанной сигнализации стоит явление «запаха страха», установленное для грызунов. Запах, оставленный раненой живой домовой мышью, отпугивает от данного места се сородичей. Было отмечено, что поскольку пятна крови и остатки шерсти мышью не оказывают такого отпугивающего действия на других мышей, то можно думать, что «запах страха» выделяется соответствующими железами испуганного зверька. Наличие таких сигналов, приносящих пользу всей стае, или популяции, еще раз подчеркивает правоту вывода Радакова о том, что групповая жизнь животных, и в частности стайное поведение, - это явление, характерное для надорганизменного уровня, это - групповая защитная адаптация, которая могла создаться в результате группового, а не индивидуального отбора.
Защитное значение стаи известно и для ряда птиц. Ориентолог В. Э. Якоби пишет, что плотные и быстроманеврирующие стаи скворцов, а также некоторых болотных птиц мешают хищникам, и в частности соколу-сапсану, прицельноиуспешно атаковать и схватить определенную птицу. Поэтому хищные птицы при нападении на стаю, прежде всего, стараются отбить от стаи одну особь, а потом уже хватают ее. Часто же при нападении ястреба на стаю мелких птиц он не может схватить ни одной из них.
Для некоторых копытных животных стайное скопление имеет определенное защитное значение также по отношению к кровососущим насекомым. Летом при обилии гнуса (оводов, комаров, кровососущих мух) северные олени собираются в плотное стадо. Кровососы обычно облепляют оленей, находящихся в наружных рядах, и почти не проникают в глубь стада. Поэтому животные в центре стада спокойно стоят или лежат, а внешние ряды оленей ведут себя беспокойно и постепенно передвигаются вокруг центра стада. Чем активнее ведут себя кровососы, тем больше внешних рядов стада оленей находятся в движении, но их число обычно не превышает пяти. Время от времени крайние олени, измученные гнусом, силой прорываются в центр, расталкивая соседей. Учитывая количество оленей в стаде и количество оленей во внешних (беспокойных) рядах, подсчитано, что при 500 оленях в стаде, защищено от кровососов 56% стада, при 2000-77%, а при 4000-83%.
Говоря о защитном
значении группового поведения, следует отметить и защиту животных от
неблагоприятных абиотических факторов среды. В целом ряде работ можно найти
данные о том, что животные, собравшись в группу, тем самым как бы влияют здесь
на микроклимат и потому легче переносят ветры, метели, чрезмерную низкую или
высокую температуру. Взаимное обогревание и коллективную регуляцию температуры
в группах животных самых разных таксонов отмечали большое количество исследователей.
Оно известно и в колониях общественных насекомых (пчелы, муравьи), и при
ночевках некоторых птиц и для ряда стадных млекопитающих. Неоднократно описаны
скопления пингвинов во время морозных ураганов. Эти антарктические птицы
образуют плотные тысячные стаи, в которых птицы со стороны постепенно
передвигаются на подветренную. При этом огромная их масса постоянно «ползет»,
подгоняемая ветром. Такое движущееся скопление пингвинов иногда называют «черепахой».
Сходно ведут себя во время снежных буранов стада овец, лошадей, антилоп и
северных оленей. В степях и пустынях в летние жаркие дни овцы также образуют
скопления, пряча свои головы в тени, отбрасываемой сочленами стада. Наконец,
многие рыбы, змеи и некоторые млекопитающие, впадая в зимнюю спячку, также
образуют большие зимовочные скопления, в которых значительно снижается уровень
обмена веществ.
Значение стаи при питании.
Значение стаи (пли вообще группирования) животных при питании также довольно разнообразно. Прежде всего, в группах животные легче находят скопления пищи. Как показали опыты, проведенные с молодью сайды, та часть рыб из стаи, которая обнаружила корм и бросалась к нему, увлекала за собой других рыб стаи, которые не могли видеть корма (он был от этих рыб скрыт непрозрачной перегородкой), а те в свою очередь увлекали еще более отдаленных сочленов стаи (См. рис3. 1). Таким образом, стадность облегчала рыбе поиск пищи, и в считанные секунды вся стая собиралась на скоплении кормовых организмов, обнаруженных лишь частью ее сочленов.
Велико значение стаи и при поимке добычи у тех хищников, которые применяют тактику «коллективной охоты». Выше было показано, что рыбы, держащиеся оборонительными стаями, становятся почти недоступными для одиночных хищников. Однако в качестве коадаптации у некоторых хищников выработался стайный способ охоты за стайными жертвами. Крупные окуни стаей окружают стайку молоди карповых рыб, отгоняют ее от укрытий и поедают Примерно также описано подобное явление для хищных рыб тропических морей. Д. В. Радаков приводит два своих наблюдения: днем у Западной Африки на поверхности воды, было замечено несколько стай анчоусов, преследуемых снизу тупцами и акулами, а сверху серыми буревестниками. Над стаями стояла пена и брызги. Стаи имели около 5 м в диаметре. Вскоре стаи были уничтожены, и на их месте можно было видеть лишь медленно погружающуюся чешую. Второе наблюдение было произведено в Черном море около Карадагской биологической станции, где Д. В. Радакову удалось приблизиться в подводной маске к стае ставрид, напавших на стаю песчанки. Песчанка держалась в очень плотной стае около полуметра в поперечнике и преследуемая снизу ставридами, была «буквально прижата к поверхности поды». Численность этой стайки быстро уменьшалась. Исходя из этих наблюдений, Д. В. Радаков заключает, что стая хищных рыб прижимает стаю своей добычи к поверхности воды снизу, в результате чего рыбы этой стаи не могут ни спастись бегством в стороны, ни скрыться в глубину. Далее этот автор делает общий вывод, что стайное поведение хищных рыб представляет собой адаптацию, способствующую поимке добычи, поскольку стая хищников может:
1) легче обнаружить стаю жертв и приблизиться к ней;
2) окружить добычу, препятствуя ее бегству;
3) оттеснить добычу от обычных укрытий и, в частности, «прижать» ее снизу к поверхности воды;
4) дезориентировать стаю жертв и внести в ее поведение элементы паники. Таким образом, стайное, организованное поведение рыб хищников оказывается полезным для всей группы в отношении питания. Это верно именно для стай, отличающихся взаимообусловленным, согласованным поведением, тогда как для простого скопления индивидуумов без согласованного поведения вполне подходит заключение «чем больше ртов, тем меньше на долю каждого».
Широко известна «коллективная» стайная охота хищников из семейства собачьих, при которой употребляются самые разные приемы: «оцепление», «гоньба», «нагон», «подстанавливание» и т. п. Они описаны для волков, гиеновых собак, австралийских динго и некоторых других хищников. Коллективная охота описана и для касаток. Эти китообразные охотятся всегда стадом, причем при охоте и на моржей и на дельфинов их приемы были сходны: «сначала следовало окружение стада, а затем расправа с жертвами.
Значение стаи при миграциях и размножении.
Большая часть мигрирующих животных совершает миграции, собираясь в большие стаи, объединяющиеся в передвигающиеся скопления. Исходя из этого, можно полагать, что групповое поведение представляет собой важную адаптацию и при миграциях животных. По всей вероятности, стайность и групповое поведение и в этом случае важны, прежде всего, в защитном и пищевом отношениях. Для животных, передвигающихся по неосвоеннным ими пространствам, защита от врагов и обнаружение мест скопления пищи и мест отдыха должны иметь первоочередное значение. Возможно, в стаях животные легче ориентируются при миграциях. Наконец, весьма вероятно, что стайные миграции рыб имеют прямое отношение к гидродинамическим расчетам, которые показали, что стая рыб, плывущая определенным строем, затрачивает значительно меньшую энергию. В общем же следует заметить, что значение стайного поведения животных при миграциях изучено совершенно недостаточно и нуждается в дальнейших исследованиях.
Еще меньше изучено значение группового поведения животных при размножении. Некоторые позвоночные образуют в этот период скопления типа гнездовых колоний (у птиц и рыб) или лежбищ (у ластоногих). Многие рыбы, подходя к нерестилищу большими скоплениями стай, размножаются, продолжая оставаться в этих скоплениях. Так, например, баренцевоморская треска нерестует у берегов Норвегии, собравшись в большие косяки. Измеренный при помощи эхолота нерестовый косяк имел протяжение и ширину более километра, а толщина его составляла 10-15 м. Такое скопление состояло, по произведенным подсчетам, из нескольких миллионов особей
Следует отметить, что массовые скопления при размножении отмечены и у некоторых беспозвоночных. Так, неоднократно описаны подъемы от дна к поверхности моря нереид, которые временами образуют у поверхности огромные скопления. Интересный случай произошёл летом 1944 г на Белом море, вблизи берегов внезапно появилась масса нереисов (Nereis virens). Они плавали на поверхности моря, изгибаясь, как змеи. Тела их были длиной 30-40 см. В тихую погоду вода буквально кишела этими животными. Рыбаки даже были вынуждены прекратить лов рыбы и сообщить, что на море появились «морские змеи». Обычно эти черви живут на дне, а когда начинают созревать половые продукты, всплывают к поверхности воды для размножения. Тысячи нереид внезапно появляются в воде и «роятся» - плавают, змеевидно изгибаясь, до тех пор, пока половые продукты не выйдут в воду.
Можно предполагать, что все указанные группировки и скопления животных также полифункциональные и могут иметь значение как для интенсификации и синхронизации процессов размножения, так и для защиты от уничтожения хищниками производителей. Возможно также, что собравшиеся животные вносят свою молодую генерацию в больших концентрациях в наиболее оптимальные для нее условия.
Непостоянство стайности.
Следует еще упомянуть об относительном непостоянстве, изменчивости несемейных групп группового поведения животных. У многих видов животных группы (стаи, . стада) образуются лишь на определенных этапах жизненного цикла (миграции, зимовки н т. д.), а при размножении они распадаются на пары и семейные группы. Так обстоит дело у многих птиц и у некоторых рыб. Кроме того, у образовавшихся стай очень часто меняется их состав в результате перемешивания. Так что нельзя со всей уверенностью сказать, что группы – явление постоянное.
