Муравьи-носильщики используют коллективное решение задач для преодоления препятствий

Исследователи из Института Вейцмана (Израиль) под руководством Джонатана Рона выяснили, как муравьи, совместно несущие крупный кусок пищи, обходят препятствия. Они переключаются между двумя типами движения: один помогает протолкнуть добычу через отверстие, а другой — найти путь вокруг барьера. Результаты опубликованы в PLOS Computational Biology.

При переноске крупных объектов (например, червей или личинок) муравьи часто сталкиваются с препятствиями. Коллективу необходимо принять согласованное решение о новом маршруте к гнезду. Ранее было известно, что помогают чередующиеся боковые движения, но их причина и условия возникновения оставались неясными.

Учёные создали математическую модель, симулирующую поведение муравьёв перед жёстким барьером с узким отверстием. Согласно модели, муравьи случайным образом переключаются между двумя режимами:

1. Задержка у отверстия — даёт шанс протолкнуть пищу сквозь него.
2. Боковые движения — позволяют искать путь вокруг препятствия.

Такое переключение предотвращает «застревание» в одном неэффективном режиме.

Модель также предсказывает, что размер группы (зависящий от размера добычи) определяет доминирующий режим:

• Малые группы с мелкой добычей проводят больше времени у отверстия.
• Крупные группы чаще совершают боковые движения для обхода.

Каждый муравей продолжает следовать тем же правилам, что и при свободном движении, но при встрече с препятствием эти правила порождают два наблюдаемых режима. Таким образом, задача решается коллективно, без осознания её сути отдельными особями.

Предсказания модели проверили в эксперименте с настоящими муравьями, переносившими грузы диаметром от 1 до 4 см. При встрече с барьером и узким отверстием муравьи действительно переключались между двумя предсказанными типами движения. Малые группы с мелкой добычей, как и ожидалось, больше задерживались у отверстия.

«Многие социальные животные — от стай птиц до косяков рыб и стад бабуинов — выполняют совместные задачи: поиск пищи, охота, миграция. Наши результаты могут вдохновить на подобное понимание других систем коллективного поведения, демонстрирующих сосуществующие режимы», — отмечает старший автор Нир Гов.

В дальнейшем команда планирует изучить движение муравьёв-носильщиков в сложной местности с множеством препятствий разного размера и формы, как в естественных условиях.