Строительство без координации: как муравьи создают свои грандиозные проекты
Долгое время считалось, что муравьи, которые встречаются в Южной и Центральной Америке, организуют мегапроекты, общаясь друг с другом, назначая ответственных за удаление мусора и извлечение листьев.
Но международная команда исследователей сделала потрясающее открытие на основе проведенных исследований поведения муравьев-листорезов, которых считают природными инженерами.
По всей видимости, муравьям не требуется координация при управлении крупномасштабными инфраструктурными проектами.
Другими словами: создается впечатление, что каждый муравей действует в одиночку, решая экологические проблемы, например, устранение препятствий, по мере их появления.
«Несмотря на то, что в строительстве инфраструктуры задействованы тысячи особей, между ними отсутствует связь или организация. Большая площадь фуражирования является побочным продуктом поведения, связанного с поиском и добычей пищи», — уточнил Томас Бочинек из Института электротехники и компьютерных наук Северо-Западного университета.
«Это удивительно, ведь многие виды коллективного поведения формируются посредством общения», — заявил он в своем интервью AFP.
Раньше считалось, что поведение социальных насекомых, в том числе муравьев, пчел и термитов, регулируется с помощью стигмергии — самоорганизации посредством прямой или косвенной коммуникации между особями.
Долгое время считалось, что муравьи руководят строительством с помощью феромонов, которые оставляет каждое насекомое. Феромоны представляют собой инструкции для других членов колонии. Но некоторые исследования ставят под сомнение эту теорию.
Бочинек и его команда наблюдала за колониями муравьев-листорезов, как в лабораторных условиях, так и на природе. Ученые хотели понять, насколько быстро муравьи расчищают путь и сколько муравьев принимало участие в подобной деятельности.
Ученые создали компьютерную модель и выдвинули гипотезу о стандартной рандомизированной норме расчистки пути, основанной на вероятности столкновения каждого муравья с препятствием с последующим его удалением.
Если муравьи передают друг другу команду убрать препятствие, то скорость расчистки увеличится. В противном случае, скорость уменьшится.
Но произошло обратное: команда обнаружила практически линейное увеличение количества удаленных объектов с течением времени, что не поддавалось бы объяснению, если бы муравьи координировали работу.
«Минимальная комплексность»
Теория, что некоторые коллективные виды поведения — даже километровые тропы муравьев — осуществляются без коммуникации, появилась относительно недавно. Ее частично доказывают результаты исследований, опубликованных в среду в журнале Proceedings of Royal Society B.
По словам Бочинека, исследование может доказать простой, эволюционный принцип энергосбережения: «Если не нужно общаться, не надо!»
«Это экономит энергозатраты на выполнение работ и снижает уровень их комплексности для отдельных особей», — сказал он.
Ученые доказали, что, хотя строительство троп занимает много времени, эта деятельность не является энергоемкой для муравьев, поскольку она значительно снижает будущие затраты на добычу пищи.
Бочинек планирует провести исследование того, как насекомые максимально концентрируют свою энергию и осуществляют масштабные проекты, не получая никаких указаний.
«Биологи и программисты впечатлены тем, что комплексность может исходить от отдельных индивидов, ведь группа особей отличаются от нашего общества», — сказал он.
«От понимания того, что мы можем уменьшить минимальную сложность, необходимую человеку для того, чтобы понимать комплексность поведения группы, захватывает дух. Именно поэтому создание тропы является показательным примером».
Оригинал статьи на англ.яз.
https://phys.org/news/2019-01-ants-megaprojects.html
Перевод: https://t.me/only_science
