Медоносные пчёлы реже жалят в больших группах
Жалить или не жалить? Решающую роль в готовности пчёл атаковать играет феромон тревоги, а также размер группы, как показали учёные из Констанцского университета.
Защитная реакция колонии обычно инициируется временно специализированными пчёлами-охранниками. При обнаружении крупного животного они либо жалят его, либо выдвигают жало и машут крыльями, что в обоих случаях приводит к высвобождению феромона жало-тревоги. Этот химический сигнал привлекает других пчёл к месту угрозы, где они решают, участвовать ли в коллективной защите.
Междисциплинарное исследование влияния условий на защитную реакцию
Сотрудничество нейробиолога доктора Морган Нувьян и специалиста по информатике младшего профессора Татьяны Петров из Центра перспективных исследований коллективного поведения позволило разработать модель и методологию для количественной оценки того, как реакция на феромон тревоги меняется во время защитного события в зависимости от размера группы. Результаты опубликованы в PLOS Computational Biology 15 сентября 2022 года.
Двухэтапный подход к исследованию
- Эксперимент: Наблюдение за поведением групп пчёл, столкнувшихся с искусственным хищником (вращающимся манекеном). Количественная оценка защитной реакции — подсчёт числа жал, оставшихся в манекене.
- Математическое моделирование: Создание модели групповой динамики, которая связывает вероятностный выбор отдельной пчелы ужалить при заданной концентрации феромона с наблюдаемым коллективным исходом.
Для анализа данных авторы создали программный инструмент, который модульно интегрирует все этапы процесса, позволяя сосредоточиться на биологическом вопросе, обеспечивая при этом интерпретируемость модели и количественную оценку неопределённости.
Пчёлы учитывают социальный контекст при принятии решения
Анализ данных для каждого размера группы отдельно и сравнение полученных дозозависимых кривых реакции на феромон тревоги показали, что эффективность вербовки сородичей снижается с увеличением размера группы.
Это свидетельствует о том, что пчёлы взвешивают социальный контекст при принятии решения ужалить, и что помимо коммуникации с помощью феромона, важную роль играет социальное торможение.
Более широкое применение методологии
Предложенная методология, хотя и разработана для конкретного социального феномена у медоносных пчёл, служит доказательством концепции для решения общей задачи — перехода от «чёрного ящика» моделей коллективного поведения к интерпретируемым гипотезам на уровне индивидуумов. Подход может быть применён к ряду других биологических систем.