Een nieuwe studie helpt bij het verklaren van een slecht gekarakteriseerd, maar veel voorkomend gedrag bij dieren en toont aan dat foeragerende zoogdieren profiteren van de fysica van hoe geuren in de lucht en over de grond bewegen.

De meeste mensen zijn bekend met het zien van een konijn dat pauzeert en op zijn achterpoten staat om de lucht te snuiven, of een hond die afwisselend de grond en de lucht besnuffelt. Maar ontcijferen waarom dieren dit gedrag vertonen, is een uitdaging voor wetenschappers.

"We gebruikten wat we weten over hoe geur wordt gedragen door de wind en op de grond om beter te begrijpen waarom dieren dit gedrag vertonen", legt mede-hoofdauteur Nicola Rigolli, postdoctoraal onderzoeker bij het Machine Learning Genua Centre, Dept Civil Chemical uit. Milieutechniek, Universiteit van Genua, Italië. "Vervolgens gebruikten we machine learning-technieken om de optimale strategie te identificeren om de bron van een geur te lokaliseren."

In hun experimenten creëerde het team computersimulaties van hoe geuren bewegen in een turbulente omgeving. Vervolgens modelleerden ze de voor- en nadelen van verschillende benaderingen die een dier zou kunnen volgen om een ​​geur op te sporen. De modellen laten zien dat een computergesimuleerd dier dat is ontworpen om de tijd die nodig is om een ​​geur te volgen tot een minimum te beperken, zou afwisselen tussen het opsnuiven van de lucht en het langs het oppervlak van de grond werpen om de geur te vinden.

Wanneer een dier ver benedenwinds van de geur is, zullen ze pauzeren en opstaan ​​om vaker te ruiken, omdat ze meer kans hebben om een ​​verre geur in de lucht op te vangen. Naarmate ze de bron van de geur naderen, zullen dieren vaker langs de grond snuffelen en minder vaak pauzeren om de lucht op te snuiven.

"Geuren in de lucht zijn schaars en moeilijker te volgen dan geuren langs de grond, maar ze verplaatsen zich sneller en over langere afstanden. De voordelen van snuiven in de buurt van de grond of in de lucht variëren daarom afhankelijk van de afstand van het dier tot de bron van de geur", legt uit co-hoofdauteur Gautam Reddy. Reddy voerde het onderzoek uit als postdoctoraal onderzoeker aan het NSF-Simons Center for Mathematical and Statistical Analysis of Biology aan de Harvard University in Cambridge, Massachusetts.

De ontdekkingen van het team kunnen ook van toepassing zijn op zeedieren zoals krabben of weekdieren, die hun lichaam ook op verschillende hoogtes lijken te bewegen terwijl ze een potentiële voedselbron volgen. Maar de auteurs waarschuwden dat het model een vereenvoudigde versie van het echte leven is. Het houdt niet rekening met elke mogelijke variabele die het gedrag van dieren kan beïnvloeden. Dieren kunnen bijvoorbeeld een beperktere capaciteit hebben om informatie te onthouden dan een computer, en hun geheugenbeperkingen kunnen hun gedrag beïnvloeden.

"We hopen dat onze resultaten andere wetenschappers inspireren om experimenten uit te voeren met honden, knaagdieren en waterdieren die ons kunnen helpen meer te leren over dit gedrag in de echte wereld", besluit de senior auteur Massimo Vergassola. Vergassola leidde de studie terwijl hij eerst werkte aan de Universiteit van Californië, San Diego als hoogleraar natuurkunde, en vervolgens aan het Laboratoire de physique de l'École Normale Supérieure, Sorbonne Université, Parijs, in samenwerking met collega-hoofdauteur, Agnese Seminara, een professor in de vloeistofdynamica aan de Universiteit van Genua.

Het onderzoek is gepubliceerd in eLife . + Verder verkennen

Wat de neus niet weet, helpt dieren in het wild:olfactorische signalen gebruiken om kwetsbare soorten te beschermen