Лабораторный эксперимент показал, что эффективность добычи пищи муравьями из разведанных источников будет ниже, если в их муравейнике два входа, а не один. В этом случае они задействуют больше рабочей силы, но при этом находят отмеченные сородичами ресурсы труднее и хуже ранжируют их по ценности. Ученые считают, что наличие разных проходов затрудняет ориентацию по феромоновым меткам.
Социальные насекомые, такие как, пчелы или муравьи, могут действовать сообща: строить жилище, отражать атаки или пользоваться источником корма. При этом их действиями не руководит какой-то центр — каждое насекомое принимает решение индивидуально, исходя из обстановки и простых сигналов сородичей. Условно говоря, вся колония в целом является своеобразным мозгом, чья деятельность самоорганизуется.
Это легко проиллюстрировать на примере добычи корма многими видами муравьев. Небольшое количество насекомых патрулирует окрестности гнезда в поисках источника пищи. Если они находят что-то съедобное, то на обратном пути к муравейнику оставляют след из феромонов, и феромонов выделяется тем больше, чем лучше источник. Затем другие муравьи следуют по отмеченному пути, и если в указанном месте еще осталась еда, то на обратной дороге насекомые усилят феромоновый след. В результате формируется петля положительной обратной связи: чем богаче и стабильнее источник еды, тем «ярче» к нему ведет тропинка. Подобный механизм принятия решений не требует ни иерархии командования, ни сложных когнитивных способностей.
Марин Люэ (Marine Lehue) из Брюссельского свободного университета и ее коллега исследовали механизм принятия коллективных решений муравьями Myrmica rubra в лабораторных условиях. Они извлекли несколько муравьиных колоний из природы и поместили их в искусственное гнездо из пластика с контролируемыми условиям. Исследователей заинтересовало, повлияет ли открытие второго входа в муравейник на фуражную стратегию.
Поблизости от гнезда без других источников пищи поместили два блюдца с сахарным сиропом, который отличался по концентрации в десять раз. Поскольку сахар — это углеводы, то густой сироп обладает очевидно большей ценностью для насекомых. Далее ученые при помощи камер высокого разрешения наблюдали за экспериментом с двумя разными исходными состояниями — с одним открытым входом и с двумя.
Наблюдаемая картина в этих двух состояниях существенно отличалась. Для начала, количество муравьев, рекрутированных для фуражирования, при открытии второго входа увеличилось примерно в два раза. Однако эффект от дополнительных задействованных сил нивелировался их плохой организацией. Если при использовании одного входа до одной из кормушек добирались 43 процента муравьев, 36 начинали блуждать по окрестностям, а 21 сразу поворачивали назад в гнездо, то при наличии второго прохода цифры менялись на 34, 28 и 38 соответственно.
Изменилось и качество ранжирования источников пищи: из муравейника с двумя входами только 58 процентов насекомых выбирали более ценный корм, против 68 процентов у гнезда с одним. Суммарное количество потребленных углеводов также оказалось выше у жилища с одним входом.
Исследователи заключают, что использование единственного прохода упрощает как формирование устойчивой феромоновой тропинки, так и следование ей. Поскольку муравьи подчиняются очень простым алгоритмам поведения, то им проще ориентироваться по следам, исходящим из одной точки, а множественные пути их сбивают. Однако, наличие второго входа может иметь и положительный эффект, если он расположен ближе к еде. Кроме того, равномерное распределение сил бывает выгодно, так как сглаживает эффект от резкого истощения ресурса.
Распределенное принятие решений особями с невысокими когнитивными способностями (несравнимыми с млекопитающими) может помогать в весьма трудных задачах. Например, муравьи помогают застрявшим в лабиринте сородичам найти обходной путь, а так же эффективно предотвращают транспортные пробки в муравейниках.
Хотите видеть новые статьи раньше других? Читайте больше классных постов в моем телеграм-канале о биологии.
Также есть интересные статьи на дзене: об ЛГБТ и гомофобии с точки зрения науки, подборка научно-популярных сайтов о биологии, серия статей об апоптозе: первая часть и вторая часть.