L'ecologo Arthur Hasler (a sinistra) ha il merito di aver spiegato l'istinto di ricerca del salmone coho. Centro di Limnologia, Università del Wisconsin-Madison Salmone Coho ( Oncorhynchus kisutch ) sono pesci fantastici. Indigeno del Pacifico nord-occidentale, iniziano la loro vita nei corsi d'acqua dolce e poi si trasferiscono in mare aperto. Ma quando un salmone Coho raggiunge l'età riproduttiva, ritornerà al corso d'acqua della sua nascita, a volte viaggiando per 400 miglia (644 chilometri) per arrivarci.
Entra il defunto Arthur Davis Hasler. Mentre un ecologista e biologo presso l'Università del Wisconsin, era incuriosito dalla domanda su come queste creature trovano i loro flussi di origine. E nel 1960, ha usato un principio di base della scienza - l'ipotesi - per scoprirlo.
Allora cos'è un'ipotesi? Un'ipotesi è un tentativo, spiegazione verificabile per un fenomeno osservato in natura. Le ipotesi sono di portata ristretta:a differenza delle teorie, che coprono una vasta gamma di fenomeni osservabili e attingono da molte diverse linee di evidenza. Nel frattempo, una previsione è un risultato che ti aspetteresti di ottenere se la tua ipotesi o teoria è accurata.
Quindi torniamo al 1960 e Hasler e quei salmoni. Un'idea non verificata era che il salmone Coho usasse la vista per localizzare i loro flussi domestici. Hasler ha deciso di testare questa nozione (o ipotesi). Primo, ha radunato diversi pesci che erano già tornati ai loro torrenti nativi. Prossimo, ha bendato alcuni dei prigionieri, ma non tutti, prima di gettare il suo salmone in un lontano specchio d'acqua. Se l'ipotesi della vista era corretta, allora Hasler poteva aspettarsi che meno pesci bendati tornassero ai loro corsi d'acqua.
Le cose non sono andate così. I pesci senza bende sono tornati alla stessa velocità delle loro controparti con gli occhi bendati. (Altri esperimenti hanno dimostrato che l'odore, e non vista, è la chiave per la capacità di ricerca della specie.)
Sebbene l'ipotesi della benda di Hasler fosse smentita, altri se la sono cavata meglio. Oggi, stiamo esaminando tre degli esperimenti più noti della storia e le ipotesi che hanno testato.
Le ipotesi :Se i cani sono suscettibili a risposte condizionate (sbavando), poi un cane che è regolarmente esposto allo stesso stimolo neutro (metronomo/campana) prima che riceva il cibo lo assocerà stimolo neutro con l'atto di mangiare. Infine, il cane dovrebbe iniziare a sbavare a un ritmo prevedibile quando incontra tale stimolo, anche prima che venga offerto il cibo effettivo.
L'esperimento :Premio Nobel e critico esplicito del comunismo sovietico, Ivan Pavlov è sinonimo del migliore amico dell'uomo. Nel 1903, lo scienziato di origine russa ha dato il via a una serie decennale di esperimenti che coinvolgono cani e risposte condizionate.
Offri un piatto di cibo a un cane affamato e salirà. In tale contesto, lo stimolo (il cibo) attiverà automaticamente una risposta particolare (la sbavatura). Quest'ultimo è innato, reazione non appresa al primo.
Al contrario, il suono ritmico di un metronomo o di una campana è uno stimolo neutro. A un cane, il rumore non ha alcun significato intrinseco e se l'animale non l'ha mai sentito prima, il suono non provocherà una reazione istintiva. Ma la vista del cibo lo farà sicuramente.
Quindi, quando Pavlov e i suoi assistenti di laboratorio hanno suonato il suono del metronomo/campana prima delle sessioni di alimentazione, i ricercatori condizionato testare i cani per collegare mentalmente metronomi/campane con l'ora dei pasti. A causa della ripetuta esposizione, il rumore da solo ha cominciato a far venire l'acquolina in bocca ai cani prima gli veniva dato del cibo.
Secondo "Ivan Pavlov:A Russian Life in Science" del biografo Daniel P. Todes, La grande innovazione di Pavlov qui è stata la sua scoperta che poteva quantificare la reazione di ogni cane misurando la quantità di saliva che ha generato. Ogni cane, prevedibilmente, sbavava al suo ritmo costante quando incontrava un segnale personalizzato (e artificiale) correlato al cibo.
Pavlov e i suoi assistenti hanno usato risposte condizionate per esaminare altre ipotesi sulla fisiologia animale, anche. In un notevole esperimento, un cane è stato testato sulla sua capacità di leggere l'ora. Questo particolare cane riceveva sempre cibo quando sentiva un clic del metronomo alla velocità di 60 colpi al minuto. Ma non ha mai avuto cibo dopo aver ascoltato un lento, Battito di 40 colpi al minuto. guarda ed ecco, L'animale di Pavlov iniziò a salivare in risposta al ritmo più veloce, ma non quello più lento . Così chiaramente, potrebbe distinguere i due battiti ritmici.
Il verdetto :Con il giusto condizionamento - e molta pazienza - puoi far rispondere un cane affamato a stimoli neutri salivando al momento giusto in un modo che sia prevedibile e scientificamente quantificabile.
Ivan Pavlov ha dimostrato che si può far rispondere un cane affamato a stimoli neutri salivando al momento giusto. ©Comefunzionano le cose
Le ipotesi :Se la luce solare bianca è una miscela di tutti i colori dello spettro visibile - e questi viaggiano a lunghezze d'onda variabili - allora ogni colore si rifrangerà con un angolo diverso quando un raggio di luce solare passa attraverso un prisma di vetro.
gli esperimenti :Il colore era un mistero scientifico prima che arrivasse Isaac Newton. Nell'estate del 1665, ha iniziato a sperimentare con prismi di vetro dalla sicurezza di una stanza buia a Cambridge, Inghilterra.
Ha praticato un foro circolare di un quarto di pollice (0,63 centimetri) in una delle persiane della finestra, permettendo ad un singolo raggio di luce solare di entrare nel luogo. Quando Newton sollevò un prisma a questo raggio, una macchia oblunga di luce multicolore veniva proiettata sulla parete opposta.
Questo conteneva strati segregati di rosso, arancia, giallo, verde, blu, indaco e luce viola. Da cima a fondo, questa toppa misurava 13,5 pollici (33,65 centimetri) di altezza, eppure era largo solo 2,6 pollici (6,6 centimetri).
Newton dedusse che questi colori vibranti si erano nascosti all'interno della stessa luce del sole, ma il prisma li ha piegati (o "rifratti") ad angoli diversi, che separava i colori.
Ancora, non era sicuro al 100%. Quindi Newton replicò l'esperimento con un piccolo cambiamento. Questa volta, prese un secondo prisma e gli fece intercettare la macchia di luce simile a un arcobaleno. Una volta che i colori rifratti sono entrati nel nuovo prisma, si ricombinarono in un raggio di sole bianco circolare. In altre parole, Newton ha preso un raggio di luce bianca, l'ho scomposto in un mucchio di colori diversi e poi l'ho rimontato. Che bel trucco da festa!
Il verdetto :La luce del sole è davvero una miscela di tutti i colori dell'arcobaleno - e sì, questi possono essere separati individualmente tramite rifrazione della luce.
Nel 1665, Isaac Newton ha testato e dimostrato la sua ipotesi che la luce solare è una miscela di tutti i colori dell'arcobaleno e che i colori possono essere separati tramite la rifrazione della luce. Immagini Apic/Getty
Le ipotesi :Se i predatori limitano le popolazioni degli organismi che attaccano, quindi ci aspetteremmo che le specie di prede diventino più comuni dopo l'eradicazione di un grande predatore.
L'esperimento :Incontrare Pisaster ochraceus , conosciuta anche come la stella marina viola (o la stella marina viola se preferisci).
Usando uno stomaco estensibile, la creatura si nutre di cozze, patelle, cirripedi, lumache e altre vittime sfortunate. Su alcuni scogli (e pozze di marea) lungo la costa dello stato di Washington, questa stella marina è l'apice predatore.
L'animale ha reso Robert Paine una celebrità scientifica. Ecologista di mestiere, Paine era affascinato dai ruoli ambientali dei principali predatori. Nel giugno 1963, ha dato il via a un esperimento ambizioso lungo la baia di Mukkaw, nello stato di Washington. Per anni e anni, Paine ha mantenuto una sezione rocciosa di questo litorale completamente priva di stelle marine.
È stato un lavoro duro. Paine doveva strappare regolarmente stelle marine ribelli dal "suo" affioramento, a volte con un piede di porco. Poi li getterebbe nell'oceano.
Prima dell'esperimento, Paine ha osservato 15 diverse specie di animali e alghe che abitavano l'area che ha deciso di testare. Nel giugno del 1964, un anno dopo l'inizio della sua epurazione dalle stelle marine, quel numero era sceso a otto.
Non controllato da stelle marine viola, la popolazione dei cirripedi salì alle stelle. Successivamente, questi sono stati sostituiti dalle cozze della California, che arrivò a dominare il terreno. Ancorandosi alle rocce in gran numero, le cozze hanno sradicato altre forme di vita. Ciò ha reso l'affioramento inabitabile per la maggior parte degli ex residenti:anche le spugne, anemoni e alghe — organismi che Pisaster ochraceus non mangia — sono stati in gran parte sfrattati.
Tutte quelle specie hanno continuato a prosperare su un altro pezzo di costa che Paine ha lasciato intatto. Esperimenti successivi lo convinsero che Pisaster ochraceus è una "specie chiave di volta, " una creatura che esercita un'influenza sproporzionata sul suo ambiente. Elimina la chiave di volta e l'intero sistema viene scompigliato.
Il verdetto :I predatori dell'apice non colpiscono solo gli animali che cacciano. La rimozione di un grande predatore innesca una reazione a catena che può trasformare radicalmente un intero ecosistema.
Quando l'ecologo Robert Paine rimosse tutte le stelle marine viola da una sezione rocciosa della baia di Mukkaw, si aspettava le popolazioni di cozze, cirripedi e lumache per esplodere. Si era sbagliato. Jerry Kirkhart/Flickr (CC By 2.0) ORA È INTERESSANTE Contrariamente alle credenze popolari, Pavlov non usava quasi mai le campane nei suoi esperimenti sui cani. Anziché, preferiva i metronomi, cicalini, armonium e scosse elettriche.
