Строительство без координации: как муравьи возводят мегапроекты
Муравьи-листорезы строят супермагистрали для переноса пищи и стройматериалов на сотни метров, не общаясь друг с другом. Это открытие может заставить пересмотреть принципы организации в некоторых сообществах насекомых.
Каждая колония муравьев-листорезов ежегодно прокладывает в лесу почти три километра троп, вкладывая в их строительство и поддержание в среднем 11 000 часов.
Считалось, что эти муравьи, обитающие в Южной и Центральной Америке, организуют мегапроекты через коммуникацию, назначая специалистов для удаления мусора и сбора листьев.
Однако международная группа исследователей сделала удивительное открытие, изучая поведение этих впечатляющих инженеров природы.
Оказалось, муравьи управляют крупными инфраструктурными проектами вообще без координации. Каждый муравей действует в одиночку, решая возникающие проблемы, например, убирая препятствия.
"Хотя тысячи особей вносят вклад в строительство инфраструктуры, между ними нет коммуникации или организации — массивные фуражировочные тропы являются побочным продуктом поведения при поиске пищи", — заявил Томас Бохинек из Северо-Западного университета.
Поведение общественных насекомых, таких как муравьи, пчелы и термиты, обычно считается регулируемым стигмергией — самоорганизацией через прямое или косвенное общение между особями. Раньше считалось, что муравьи организуют строительство с помощью феромонов, оставляемых в качестве инструкций. Но несколько исследований поставили эту теорию под сомнение.
Команда Бохинека наблюдала за колониями муравьев-листорезов в лаборатории и в природе, чтобы определить скорость расчистки пути и количество задействованных муравьев. Они также создали компьютерную модель, основанную на случайной вероятности встречи муравья с препятствием и его последующей расчистки.
Если бы муравьи координировали действия, скорость удаления объектов менялась бы. Но наблюдался практически линейный рост количества убранных объектов со временем, что было бы "необъяснимо" при наличии координации.
Минимальная сложность
Идея, что некоторые коллективные поведения (даже километровые муравьиные магистрали) могут достигаться без коммуникации, относительно нова. Исследование, опубликованное в журнале Proceedings of Royal Society B, добавляет ей веса.
Бохинек говорит, что исследование указывает на простой эволюционный принцип экономии энергии: "Если не нужно общаться — не общайся!". Это экономит энергию и снижает требуемую сложность отдельных особей.
Расчистка троп, хоть и затратна по времени, доказала свою энергетическую дешевизну для муравьев, так как значительно снижает будущие затраты на добычу пищи.
"Биологи и компьютерщики впечатлены тем, что сложность в группе может возникать от простых особей, потому что это так отличается от нашего общества. Показать, что мы можем еще больше снизить минимальное количество сложности, требуемой от особи, чтобы все равно увидеть сложное групповое поведение, — это захватывающе", — отметил Бохинек.