Муравьи и свет: общая стратегия преодоления препятствий

Световые лучи и муравьи-фуражиры, казалось бы, не имеют ничего общего. Однако их объединяет ключевой принцип: они движутся по траекториям, минимизирующим время пути. Согласно принципу Ферма, свет преломляется на границе сред с разными показателями преломления, выбирая самый быстрый маршрут. Недавно аналогичное поведение было обнаружено у муравьев в лаборатории: они изменяют путь, попадая на субстрат, который замедляет их движение.

Междисциплинарная команда исследователей из Сеульского национального университета (SNU) и DGIST (Корея) задалась вопросом: будут ли муравьи вести себя подобно свету, проходящему через выпуклые и вогнутые линзы, если им встретятся препятствия аналогичной формы?

Эксперимент с «линзами» из липучки

Исследователи исходили из законов оптики:

• Выпуклая линза: лучи света, чтобы достичь цели за линзой, могут пересекать её практически в любой точке, часто далеко от центра.
• Вогнутая линза: лучи могут достичь цели, только пройдя через точки вблизи центра линзы.

Учёные создали «линзы» из ленты Velcro, по которой муравьи (Camponotus japonicus) двигались медленнее, чем по обычной поверхности. Эти препятствия были размещены между входом в гнездо и источником пищи.

Результаты: сходство со светом

Наблюдения подтвердили гипотезу:

• На выпуклой «линзе» тропы муравьев сильнее расходились от центра. Больше муравьев избегало утолщенной центральной части, которая сильнее замедляла движение.
• На вогнутой «линзе» тропы, наоборот, проходили через узкую центральную часть.

Это поведение согласуется с идеей, что муравьи-фуражиры, как и свет, выбирают пути, сокращающие время в пути.

Междисциплинарное сотрудничество

Исследование стало результатом совместной работы поведенческого эколога профессора Пиотра Яблонски (SNU) и теоретического инженера профессора Хояна Кима (SNU). «Пересекая границы между дисциплинами, мы получаем более полное понимание природного мира», — отмечает интегративный эколог профессор Сан-им Ли (DGIST).

Вопросы для будущих исследований

Авторы указывают, что поведение отдельных муравьев на границе разных субстратов требует дополнительного изучения, так как оно может влиять на наблюдаемую общую картину. Дальнейшая работа будет сосредоточена на индивидуальных траекториях у краёв препятствий.