L'écologiste Arthur Hasler (à gauche) est crédité d'avoir expliqué l'instinct de retour du saumon coho. Centre de Limnologie, L'universite de Wisconsin-Madison Saumon coho ( Oncorhynchus kisutch ) sont des poissons incroyables. Indigène du nord-ouest du Pacifique, ils commencent leur vie dans les ruisseaux d'eau douce, puis se déplacent vers l'océan ouvert. Mais lorsqu'un saumon coho atteint l'âge de reproduction, il retournera à la voie navigable de sa naissance, parfois en parcourant 400 miles (644 kilomètres) pour s'y rendre.
Entre feu Arthur Davis Hasler. Alors qu'il était écologiste et biologiste à l'Université du Wisconsin, il a été intrigué par la question de savoir comment ces créatures trouvent leurs ruisseaux d'origine. Et en 1960, il a utilisé un principe de base de la science - l'hypothèse - pour le découvrir.
Alors qu'est-ce qu'une hypothèse ? Une hypothèse est une tentative, explication vérifiable d'un phénomène observé dans la nature. Les hypothèses sont de portée étroite — contrairement aux théories, qui couvrent un large éventail de phénomènes observables et s'appuient sur de nombreux éléments de preuve différents. Pendant ce temps, une prédiction est un résultat que vous vous attendez à obtenir si votre hypothèse ou votre théorie est exacte.
Donc retour à 1960 et Hasler et ces saumons. Une idée non vérifiée était que le saumon coho utilisait la vue pour localiser ses cours d'eau d'origine. Hasler a entrepris de tester cette notion (ou hypothèse). D'abord, il rassembla plusieurs poissons qui étaient déjà retournés dans leurs ruisseaux natals. Prochain, il a bandé les yeux de certains des captifs - mais pas tous - avant de jeter son saumon dans une étendue d'eau lointaine. Si l'hypothèse de la vue était correcte, alors Hasler pouvait s'attendre à ce que moins de poissons aux yeux bandés retournent dans leurs ruisseaux d'origine.
Les choses n'ont pas fonctionné de cette façon. Les poissons sans les yeux bandés sont revenus au même rythme que leurs homologues aux yeux bandés. (D'autres expériences ont démontré que l'odeur, et non la vue, est la clé de la capacité de ralliement de l'espèce.)
Bien que l'hypothèse du bandeau sur les yeux de Hasler ait été réfutée, d'autres s'en sont mieux sortis. Aujourd'hui, nous examinons trois des expériences les plus connues de l'histoire - et les hypothèses qu'elles ont testées.
L'hypothèse :Si les chiens sont sensibles à réponses conditionnées (bave), puis un chien régulièrement exposé aux mêmes stimulus neutre (métronome/cloche) avant de recevoir de la nourriture associera cette stimulus neutre avec l'acte de manger. Finalement, le chien devrait commencer à baver à un rythme prévisible lorsqu'il rencontre ledit stimulus - avant même qu'un aliment réel ne soit offert.
L'expérience :Prix Nobel et critique virulent du communisme soviétique, Ivan Pavlov est synonyme de meilleur ami de l'homme. En 1903, le scientifique d'origine russe a lancé une série d'expériences de plusieurs décennies impliquant des chiens et des réponses conditionnées.
Offrez une assiette de nourriture à un chien affamé et il salivera. Dans ce contexte, le stimulus (la nourriture) déclenchera automatiquement une réponse particulière (la bave). Ce dernier est inné, réaction non apprise au premier.
Par contre, le son rythmique d'un métronome ou d'une cloche est un stimulus neutre. A un chien, le bruit n'a pas de signification inhérente et si l'animal ne l'a jamais entendu auparavant, le son ne provoquera pas de réaction instinctive. Mais la vue de la nourriture le fera certainement.
Ainsi, lorsque Pavlov et ses assistants de laboratoire ont joué le son du métronome/cloche avant les séances d'alimentation, les chercheurs conditionné testez les chiens pour lier mentalement les métronomes/cloches à l'heure des repas. En raison d'expositions répétées, le bruit seul a commencé à faire saliver les chiens avant on leur a donné de la nourriture.
D'après "Ivan Pavlov:A Russian Life in Science" du biographe Daniel P. Todes, La grande innovation de Pavlov ici était sa découverte qu'il pouvait quantifier la réaction de chaque chien en mesurant la quantité de salive qu'il générait. Chaque chien bavait de manière prévisible à son propre rythme lorsqu'il rencontrait un signal alimentaire personnalisé (et artificiel).
Pavlov et ses assistants ont utilisé des réponses conditionnées pour examiner d'autres hypothèses sur la physiologie animale, également. Dans une expérience notable, un chien a été testé sur sa capacité à lire l'heure. Ce chien particulier recevait toujours de la nourriture lorsqu'il entendait un clic de métronome à raison de 60 coups par minute. Mais il n'a jamais eu de nourriture après avoir écouté un plus lent, Rythme de 40 coups par minute. Et voilà, L'animal de Pavlov a commencé à saliver en réponse au rythme plus rapide - mais pas le plus lent . Alors clairement, il pouvait distinguer les deux battements rythmiques.
Le verdict :Avec le bon conditionnement - et beaucoup de patience - vous pouvez faire en sorte qu'un chien affamé réponde à des stimuli neutres en salivant à la demande d'une manière à la fois prévisible et scientifiquement quantifiable.
Ivan Pavlov a prouvé que vous pouvez faire en sorte qu'un chien affamé réponde à des stimuli neutres en salivant au bon moment. ©HowStuffWorks
L'hypothèse :Si la lumière du soleil blanche est un mélange de toutes les couleurs du spectre visible - et celles-ci voyagent à des longueurs d'onde variables - alors chaque couleur se réfractera sous un angle différent lorsqu'un faisceau de lumière solaire traverse un prisme de verre.
Les expériences :La couleur était un mystère scientifique avant l'arrivée d'Isaac Newton. Au cours de l'été 1665, il a commencé à expérimenter avec des prismes de verre depuis la sécurité d'une pièce sombre à Cambridge, Angleterre.
Il a découpé un trou circulaire d'un quart de pouce (0,63 centimètre) dans l'un des volets de la fenêtre, permettant à un seul rayon de soleil d'entrer dans l'endroit. Quand Newton a levé un prisme à ce rayon, une tache oblongue de lumière multicolore a été projetée sur le mur opposé.
Celui-ci contenait des couches séparées de rouge, Orange, jaune, vert, bleu, indigo et lumière violette. Du haut jusqu'en bas, ce patch mesurait 13,5 pouces (33,65 centimètres) de hauteur, pourtant, il ne mesurait que 2,6 pouces (6,6 centimètres) de diamètre.
Newton a déduit que ces couleurs vibrantes s'étaient cachées dans la lumière du soleil elle-même, mais le prisme les a courbés (ou "réfractés") à des angles différents, qui séparait les couleurs.
Toujours, il n'était pas sûr à 100 pour cent. Newton a donc reproduit l'expérience avec un petit changement. Cette fois, il a pris un deuxième prisme et l'a fait intercepter la tache de lumière en forme d'arc-en-ciel. Une fois que les couleurs réfractées sont entrées dans le nouveau prisme, ils se sont recombinés en un rayon de soleil blanc circulaire. En d'autres termes, Newton a pris un rayon de lumière blanche, l'a séparé en un tas de couleurs différentes, puis l'a remonté. Quelle belle astuce de fête !
Le verdict :La lumière du soleil est vraiment un mélange de toutes les couleurs de l'arc-en-ciel - et oui, ceux-ci peuvent être séparés individuellement par réfraction de la lumière.
En 1665, Isaac Newton a testé et prouvé son hypothèse selon laquelle la lumière du soleil est un mélange de toutes les couleurs de l'arc-en-ciel et que les couleurs peuvent être séparées par réfraction de la lumière. Apic/Getty Images
L'hypothèse :Si les prédateurs limitent les populations des organismes qu'ils attaquent, alors nous nous attendrions à ce que les espèces de proies deviennent plus communes après l'éradication d'un prédateur majeur.
L'expérience :Rencontrer Pisaster ochracée , également connue sous le nom d'étoile de mer violette (ou d'étoile de mer violette si vous préférez).
En utilisant un estomac extensible, la créature se nourrit de moules, patelles, balanes, escargots et autres malheureuses victimes. Sur certains rochers de bord de mer (et bassins de marée) le long de la côte de l'État de Washington, cette étoile de mer est le prédateur suprême.
L'animal a fait de Robert Paine une célébrité scientifique. Écologiste de métier, Paine était fasciné par les rôles environnementaux des grands prédateurs. En juin 1963, il a lancé une expérience ambitieuse le long de la baie de Mukkaw, dans l'État de Washington. Pendant des années, Paine a gardé une partie rocheuse de ce rivage complètement exempte d'étoiles de mer.
Ce fut beaucoup de travail. Paine devait régulièrement arracher des étoiles de mer capricieuses de "son" affleurement - parfois avec un pied de biche. Ensuite, il les jetait dans l'océan.
Avant l'expérience, Paine a observé 15 espèces différentes d'animaux et d'algues habitant la zone qu'il a décidé de tester. En juin 1964 – un an après le début de sa purge des étoiles de mer – ce nombre était tombé à huit.
Non contrôlé par les étoiles de mer violettes, la population de balanes a grimpé en flèche. Ensuite, celles-ci ont été remplacées par des moules de Californie, qui en vint à dominer le terrain. En s'accrochant aux rochers en grand nombre, les moules ont devancé d'autres formes de vie. Cela rendait l'affleurement inhabitable pour la plupart des anciens résidents :même les éponges, anémones et algues — organismes qui Pisaster ochracée ne mange pas - ont été en grande partie expulsés.
Toutes ces espèces ont continué à prospérer sur un autre morceau de rivage que Paine a laissé intact. Des expériences ultérieures l'ont convaincu que Pisaster ochracée est une "espèce clé, " une créature qui exerce une influence disproportionnée sur son environnement. Éliminez la clé de voûte et tout le système s'écroule.
Le verdict :Les prédateurs d'apex n'affectent pas seulement les animaux qu'ils chassent. L'élimination d'un prédateur supérieur déclenche une réaction en chaîne qui peut transformer fondamentalement tout un écosystème.
Lorsque l'écologiste Robert Paine a retiré toutes les étoiles de mer violettes d'une section rocheuse de la baie de Mukkaw, il attendait les populations de moules, les balanes et les escargots explosent. Il s'est trompé. Jerry Kirkhart/Flickr (CC By 2.0) MAINTENANT, C'EST INTÉRESSANT Contrairement aux croyances populaires, Pavlov n'a presque jamais utilisé de cloches dans ses expériences sur les chiens. Au lieu, il préférait les métronomes, buzzers, harmoniums et décharges électriques.
