Хотите получать важные новости науки?
Подписаться
  • Добавить в закладки
  • Facebook
  • Twitter
  • Telegram
  • VK
  • Печать
  • Email
  • Скопировать ссылку
04.09.2023
Дарья Сидельникова
2 542

Муравьи помогут людям построить эффективные транспортные сети

3.8

Могут ли муравьи избавить человечество от многокилометровых пробок, которые есть практически в каждом крупном городе? По мнению ученых, вполне. Строя свои гнезда, насекомые находят идеальный баланс между логистикой и архитектурными ограничениями. Этот опыт может помочь людям разработать более эффективные транспортные системы, адаптированные к конкретным потребностям той или иной местности.

© michel kwan, Pixabay / Автор: Godefridus Victorinus

О необычных способностях муравьев к эффективной навигации известно давно. Например, они могут строить ориентиры, обозначая дорогу домой: чтобы муравейник был лучше заметен, насекомые окружают его холмиками, видимыми издалека. А в 2021 году биологи из Германии, Австралии и США заметили, что насекомые, живущие в джунглях Панамы, сцепляются между собой, выстраивая защитные сетки, которые улавливают соскальзывающих собратьев, идущих по самым опасным участкам муравьиных троп.

Кроме того, муравьи применяют карантин для изоляции зараженных особей, уносят и лечат раненных в бою солдат. Теперь же выяснилось, что они строят свои гнезда не на основании врожденных навыков, накопленных их видом в течение его эволюции, а в зависимости от среды, в которой добывают пищу, и способа ее транспортировки к дому. Исследование опубликовано в журнале Philosophical Transactions of the Royal Society B.

Ученые проанализировали данные о 397 муравьиных гнездах из прошлых работ, а также провели новые исследования 42 гнезд, расположенных в Арчболдском заповеднике во Флориде (США). Всего получилось 439 гнезд и 31 вид муравьев.

Биологи изучили особенности, которые могут повлиять на то, как муравьи передвигаются внутри гнезда и на их коллективное поведение. Они также изучили четыре распространенные стратегии добывания пищи, применяемые муравьями. Оказалось, структура гнезда во многом определялась следующими факторами: способ добывания пропитания (в одиночку или группами), а также методами, которые они использовали для вербовки других муравьев, чтобы помочь найти и переносить пищу. 

Строение гнезда,
© Philosophical Transactions of the Royal Society B

Муравьиные гнезда состоят из туннеля, ведущего к входной камере, где муравьи привлекают других членов своей колонии для помощи в поиске или транспортировке еды. Оттуда туннели ведут вниз, в другие камеры: в них живут сами насекомые, хранят пищу или отходы. Это, по словам ученых, похоже на транспортные сети — здесь живут муравьи, но это еще своего рода сеть шоссе, куда и из которых они перемещают продукты и необходимые для жизни вещи.

Исследование показало, что размеры гнезда в основном связаны со стратегией поиска пищи. У одних видов еду приносят отдельные муравьи. У других — насекомое приносит еду в гнездо, чтобы привлечь других муравьев, чтобы они сопровождали его к источнику пищи. Также муравьи способны создавать непрерывный след между источником пищи и гнездом, который может сохраняться месяцами, или оставить феромонный след, по которому члены колонии могут следовать в больших количествах, — это явление назвали «массовым набором». Гнезда видов, которые используют стратегию массового поиска пищи и устойчивых троп, были значительно глубже, чем у видов, ищущих еду в одиночку. Кроме того, стратегия кормодобывания связана с количеством камер, причем их количество было больше у видов с массовым и стабильным поиском пищи по тропам, чем у видов, которые используют одиночный поиск пищи.

Ученые подтвердили свою теорию о том, что гнезда видов, которые используют стратегию массового поиска пищи и устойчивых троп, были значительно глубже, чем у видов, которые ищут еду в одиночку. Кроме того, стратегия кормодобывания связана с количеством камер: их количество было больше у видов с массовым и стабильным поиском пищи по тропам, чем у видов, которые используют одиночный поиск пищи. А вот предположения о том, что гнезда собирателей, собирающих массовое пополнение, будут иметь большую «плотность сети» — то есть большее количество связей между камерами, — чем гнезда, построенные другими видами, не подтвердились.

У муравьев, использующих все четыре стратегии добывания пищи, плотность сети была относительно низкой, причем это касалось даже больших гнезд с сотнями камер. В результате ученые установили, что при всех стратегиях поиска пищи гнезда с наибольшим количеством камер имеют самую низкую плотность сети. Исследователи связали это с тем, что слишком много туннелей между камерами могут ослабить структурную целостность гнезда и это может привести к разрушению всей системы.

По мнению специалистов, люди могут перенять опыт насекомых в строительстве дорог: мы тоже вынуждены жить и функционировать в самых густонаселенных местах. 

«Если бы дороги были лучше адаптированы под разные задачи, например перевозку товаров или людей, транспортные сети были бы эффективнее. Пробки на автострадах в Южной Калифорнии можно было бы сократить, если выделить специальные полосы для грузовых автомобилей, следующих в крупные логистические центры и обратно, такие как порты, склады и распределительные центры», — говорится в исследовании.

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl + Enter.
Подписывайтесь на нас в Telegram, Яндекс.Новостях и VK
Предстоящие мероприятия
27 июня
Авдей Палиш

Снимки с фотоловушек давно стали культурным явлением. Особенно забавными выглядят медведи. Мы с удовольствием смотрим на зверей, попавших в объектив камер в национальных парках: тигр украл фотоловушку, муравьед проехал верхом на муравьеде и так далее. Но не все животные настолько обаятельные. Ученые из США решили развить эмпатию к гремучим змеям, которых многие боятся. Для этого специалисты запустили трансляцию из «мегалогова», где рептилии отдыхают и рожают потомство.

27 июня
Елена Авдеева

Исследователи из Нью-Йоркского университета (США) провели эксперимент, чтобы увидеть, как человек преобразовывает отдельные слова в смысловые цепочки. До сих пор наука изучала лишь «производство» отдельных слов, но не принципы этого действия.

Позавчера, 12:39
Елена Авдеева

Международная группа исследователей установила причину возникновения пятилучевого строения иглокожих, что долгое время не давало покоя палеонтологам. Ученые проанализировали окаменелые остатки самого древнего (500 миллионов лет) представителя этого типа беспозвоночных, чтобы понять, как сформировался уникальный тип симметрии тела современных морских звезд.

Позавчера, 18:58
Игорь Байдов

За последние 30 лет размер трески, обитающей в Балтийском море, значительно уменьшился. Если раньше рыбаки вылавливали из воды особей размером с маленького ребенка, то теперь добытая рыба легко помещается в ладонях. Авторы нового исследования винят в этом человека, который заставил один из видов эволюционировать в «карликов».

25 июня
ФизТех

Группа российских ученых из Института прикладной математики имени М. В. Келдыша РАН и МФТИ провела детальное численное исследование источников шума, генерируемых крылом прототипа сверхзвукового бизнес-джета в режиме посадки. Эта работа, сочетающая передовые методы вычислительной гидродинамики и аэроакустики, впервые позволила с высокой точностью локализовать и охарактеризовать основные зоны шумообразования вблизи полноразмерной геометрии крыла модели прототипа сверхзвукового пассажирского самолета в посадочной конфигурации.

Вчера, 11:35
Игорь Байдов

Команда исследователей из Италии и США предложила два способа, с помощью которых гипотетический зонд сможет быстро добраться до одного из самых отдаленных и малоизученных объектов Солнечной системы. Речь о Седне — транснептуновом теле, которое находится за орбитой Плутона. По мнению инженеров, эти передовые технологии смогут доставить аппарат к Седне за семь и 10 лет.

17 июня
Адель Романова

Радиотелескопы уловили очень короткий сигнал, и по его характеристикам стало ясно, что он не может быть естественного происхождения. Астрономы пришли к выводу, что источник находился в околоземном пространстве — там, где уже более полувека летает «мертвый» аппарат NASA.

25 июня
ФизТех

Группа российских ученых из Института прикладной математики имени М. В. Келдыша РАН и МФТИ провела детальное численное исследование источников шума, генерируемых крылом прототипа сверхзвукового бизнес-джета в режиме посадки. Эта работа, сочетающая передовые методы вычислительной гидродинамики и аэроакустики, впервые позволила с высокой точностью локализовать и охарактеризовать основные зоны шумообразования вблизи полноразмерной геометрии крыла модели прототипа сверхзвукового пассажирского самолета в посадочной конфигурации.

5 июня
Александр Березин

Вид антилоп, с ледникового периода привыкший к массовым миграциям, пытается вернуться в свой исторический ареал, когда-то достигавший Днепра. Однако их нетипичные для травоядных привычки вызывают сильнейшее отторжение у сельских жителей, предлагающих массово уничтожать их с воздуха. С экологической точки зрения возвращение этих животных весьма желательно, но как примирить их с фермерами — неясно.

[miniorange_social_login]

Комментарии

Написать комментарий
Подтвердить?
Подтвердить?
Причина отклонения
Подтвердить?
Не получилось опубликовать!

Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.

Понятно
Жалоба отправлена

Мы обязательно проверим комментарий и
при необходимости примем меры.

Спасибо
Аккаунт заблокирован!

Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.

Понятно
Что-то пошло не так!

Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.

Понятно
Лучшие материалы
Закрыть
Войти
Регистрируясь, вы соглашаетесь с правилами использования сайта и даете согласие на обработку персональных данных.
Ваша заявка получена

Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно