Как муравьиные колонии регулируют поведение с помощью обратного социального заражения

Исследователи изучили феномен обратного социального заражения в колониях муравьев-жнецов (Pogonomyrmex californicus). В отличие от обычного социального заражения, когда поведение распространяется по группе, при обратном процессе увеличение взаимодействий между особями, занятыми деятельностью, повышает вероятность того, что они прекратят эту деятельность.

Ключевые выводы:

• Колонии муравьев демонстрируют гипометрическое масштабирование: уровень активности отдельных муравьев не растет пропорционально размеру колонии, несмотря на большее количество взаимодействий.
• Это было подтверждено анализом видеозаписей и респирометрическими данными, указывающими на связь между активностью и метаболизмом.
• Обратное социальное заражение действует как механизм энергоэффективности: когда задача выполняется достаточным числом особей, другие муравьи прекращают активность, чтобы не тратить энергию колонии впустую.

Параллель с человеческими обществами:

Исследование, опубликованное в PNAS Nexus, проводит четкое различие между системами:

• Муравьиные колонии: Энергопотребление на особь снижается с ростом колонии (гипометрическое масштабирование). Приоритет — потребности колонии.
• Человеческие города: Энергопотребление растет быстрее роста населения (гиперметрическое масштабирование). Поведение часто движется личной выгодой.

Значение и будущие исследования:

Как отметил ведущий автор Маурицио Порфири, это первый шаг к пониманию регуляции энергии в колониях. Работа открывает вопросы для дальнейшего изучения:

• Связана ли энергорегуляция с улучшением коллективной эффективности?
• Можно ли создать алгоритмы для команд роботов, вдохновленные муравьями, для оптимизации работы и энергозатрат?
• Можно ли извлечь уроки для проектирования транспортных сетей городов?

Исследование показывает, что муравьиные колонии функционируют как единый суперорганизм, где обратное социальное заражение служит ключевым механизмом для предотвращения перерасхода энергии и поддержания коллективной эффективности.