• Добавить в закладки
  • Facebook
  • Twitter
  • Telegram
  • VK
  • Печать
  • Email
  • Скопировать ссылку
13 июня, 18:32
Илья Гриднев
2
13 651

Роевой интеллект направил «сумасшедших муравьев» расчистить путь перед сородичами с добычей 

❋ 4.8

Длиннорогие «сумасшедшие муравьи» заранее убирали мелкие препятствия с маршрута, по которому их сородичи планировали перемещать крупный кусок добычи. Это сложное коллективное поведение, которое напоминает заблаговременное планирование, запускалось химически, посредством феромонов, без «осознанного» понимания задачи отдельным муравьиным индивидом.

Кооллективная транспортировка добычи и преодоление препятствий / © E Fonio, D Mersch, O Feinerman

Мир насекомых, в частности муравьев, полон примеров сложного поведения, которое часто называется «разумным». Муравьи освоили ведение сельского хозяйства, разведение других насекомых, сложные строительные проекты и даже использовали подобие социальной дистанции для предотвращения распространения болезней внутри колонии.

При этом мозг отдельного муравья чрезвычайно мал, размером с маковое зернышко, и содержит от 250 тысяч до 1 миллиона нейронов, что несопоставимо с 86 миллиардами нейронов человеческого мозга. Возникает закономерный вопрос: как из взаимодействия множества таких простых элементов рождается сложное и целенаправленное поведение всей колонии? Это явление известно как «роевой интеллект» или коллективный разум, и механизмы его работы продолжают активно изучаться.

В научной литературе описаны случаи, когда муравьи расчищали тропы к стабильным источникам пищи от растительности и мусора, что может занимать несколько дней. Отдельные виды выстилали липкие поверхности песком, создавая безопасные проходы. Однако свидетельств того, что муравьи могут предвосхищать непосредственные трудности при транспортировке конкретного большого объекта и заранее готовить путь, до последнего времени было мало. Неясно было, происходит ли такое предвидение на уровне отдельных особей, которые оценивают будущие сложности, или это результат коллективных неосознанных действий.

Группа исследователей из Института Вейцмана в Израиле и ученых из Швейцарии провела серию экспериментов, чтобы детально изучить поведение длиннорогих муравьев Paratrechina longicornis при совместной транспортировке пищи. Результаты их работы опубликованы в журнале Frontiers in Behavioral Neuroscience.

Изначально ученых вдохновило случайное наблюдение в природе: отдельные рабочие муравьи челюстями подхватывали и уносили мелкие камешки, которые находились поблизости от группы сородичей, занятых переноской крупной добычи — например, насекомого. Это выглядело так, будто муравьи предвидели, где именно пройдет ценный груз, и старались помочь заранее.

Для систематического изучения этого феномена исследователи разработали 83 экспериментальных сценария на территории кампуса Института Вейцмана, где обитает крупная суперколония этих муравьев. В качестве препятствий использовали пластиковые бусинки диаметром полтора миллиметра — это примерно половина длины тела муравья.

В роли крупной пищи выступали гранулы кошачьего корма, который очень нравится этим насекомым. Наблюдения показали, что муравьи чаще всего убирали бусинки, расположенные примерно в сорока миллиметрах от пищевого объекта по направлению к гнезду. Они переносили эти бусинки на расстояние до пятидесяти миллиметров, прежде чем бросить, обычно в стороне от основного маршрута к муравейнику. Один муравей-рекордсмен последовательно убрал 64 бусинки.

Такое поведение по расчистке наблюдалось всегда, когда пищевая гранула была целой и требовала коллективных усилий для транспортировки. Если же корм был разделен на мелкие крошки, которые один муравей мог унести самостоятельно, расчистка препятствий почти не происходила — одиночные носильщики просто обходили бусинки.

Эксперименты подтвердили, что бусинки действительно мешали: время, необходимое для проноса целой гранулы через туннель длиной семь сантиметров и шириной пять сантиметров, увеличивалось в 18 раз, если проход был завален бусинками, по сравнению с чистым туннелем.

Ключевую роль в запуске поведения по расчистке играют феромоны. Длиннорогие муравьи, обнаружив крупную добычу, оставляли пахучие метки, часто касаясь земли брюшком (примерно каждые ноль целых две десятых секунды, что соответствует частоте около 5,5 герц).

Эти феромоны не только привлекали других рабочих к еде, но и стимулирвоали их к уборке препятствий. Муравьям не требовался непосредственный контакт с пищей, чтобы начать расчистку; достаточно было наличия феромонных меток, оставленных фуражирами рядом с бусинкой.

Одна такая метка могла переключить рабочего муравья в «режим уборки», после чего он начинал активно искать другие бусинки для удаления. Примерно четверть муравьев, начавших уборку, продолжали этим заниматься, становясь «серийными уборщиками», причем для последующих актов расчистки им уже не требовались новые феромонные сигналы.

Отдельные муравьи-уборщики не обладали полным пониманием ситуации или конечной цели своих действий. «Разумное» поведение по заблаговременной расчистке пути возникало на уровне всей колонии как результат следования простым сигналам — в данном случае, свежим феромонным меткам.

Каждый муравей реагировал на локальные стимулы, не имея представления об общей картине, но их совместные действия приводили к целенаправленному и адаптивному результату. Это похоже на то, как в мозге из активности относительно простых вычислительных единиц — нейронов — возникают сложные когнитивные функции.

Исследование подкрепило понимание, как происходит химическая «сигнализация» у муравьев, которая направляет разум колонии на общую цель. Без индивидуального понимания они эффективно готовы решать сложные задачи, такие как транспортировка крупной добычи по замусоренной территории, готовить путь заранее, минимизируя задержки.

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl + Enter.
Автор материалов на стыке разных областей знания — от археологии и палеонтологии до физики и технологий. Интересуется тем, как работает мир, и рассказывает об этом понятно и увлекательно.
Подписывайтесь на нас в Telegram, Яндекс.Новостях и VK
Предстоящие мероприятия
18 июля, 12:44
ПНИПУ

Борщевик занимает почти 300 тысяч гектаров в 39 регионах России. Известно о 12 нижегородцах, восьми петербуржцах и двух москвичах, пострадавших от вредителя этим летом. У некоторых ожоги составляют от 30 до 80% тела. На этой неделе Госдума приняла закон и обязала землевладельцев бороться с этим опасным растением. Но, помимо борщевика, есть и другие часто встречающиеся и почти настолько же токсичные представители флоры, о которых мы почти ничего не знаем. Ученые Пермского Политеха рассказали, можно ли прикасаться к борщевику ночью, как безобидный ландыш может привести к летальному исходу, а чистотел к отказу почек, и что будет если съесть мед, собранный с ядовитых растений.

17 июля, 18:11
Юлия Тарасова

Новое исследование показало, что реакция псов на объекты и звуки с ТВ-экранов варьируется в зависимости от характера и психологических особенностей питомцев. По мнению специалистов, знание этих деталей может пригодиться при разработке коррекционных программ для собак с проблемным поведением.

18 июля, 11:48
Юлия Тарасова

Не секрет, что занятия спортом под музыку приятнее и помогают повысить продуктивность тренировок. В новом исследовании итальянские ученые на примере силовых упражнений показали, какая именно музыка лучше подходит для таких целей.

12 июля, 22:10
Редакция Naked Science

Лето 2025 обещает насыщенную линейку научно-фантастических сериалов на ведущих стриминговых платформах. От адаптаций культовых романов до масштабных космических одиссей — мы отобрали проекты, на которые стоит обратить внимание.

15 июля, 12:45
ПНИПУ

В условиях отсутствия связи (шахты, горы, тайга) критически важна надежная передача данных. Ученые Пермского Политеха разработали цифровую радиостанцию, устойчивую к помехам и физическим препятствиям, включая бетонные стены. Устройство передает данные в двух сетях MANET одновременно, обеспечивая скорость до 300 кбит/с (низкоскоростной канал) и 54 Мбит/с (высокоскоростной). Рация работает как ретранслятор и узел сети, что делает ее незаменимой для спасателей, промышленности и туристов. Ключевые преимущества разработки: помехоустойчивость, дальность связи до 30 километров и работа при -25°C до +55 градусов Цельсия.

18 июля, 12:44
ПНИПУ

Борщевик занимает почти 300 тысяч гектаров в 39 регионах России. Известно о 12 нижегородцах, восьми петербуржцах и двух москвичах, пострадавших от вредителя этим летом. У некоторых ожоги составляют от 30 до 80% тела. На этой неделе Госдума приняла закон и обязала землевладельцев бороться с этим опасным растением. Но, помимо борщевика, есть и другие часто встречающиеся и почти настолько же токсичные представители флоры, о которых мы почти ничего не знаем. Ученые Пермского Политеха рассказали, можно ли прикасаться к борщевику ночью, как безобидный ландыш может привести к летальному исходу, а чистотел к отказу почек, и что будет если съесть мед, собранный с ядовитых растений.

25 июня, 15:19
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.

2 июля, 11:17
Юлия Тарасова

Результаты эксперимента в США в будущем могут позволить добиться разрешения на использование отработанной конопли в качестве кормовой добавки в животноводстве.

12 июля, 22:10
Редакция Naked Science

Лето 2025 обещает насыщенную линейку научно-фантастических сериалов на ведущих стриминговых платформах. От адаптаций культовых романов до масштабных космических одиссей — мы отобрали проекты, на которые стоит обратить внимание.

[miniorange_social_login]

Комментарии

2 Комментария
evgeniy tolstov
16.06.2025
-
-2
+
Интересно, а эти учёные исследовали феномен передачи информации звуковыми колебаниями. Исследовали как они вообще становятся информацией, если генетически мы не имеем и намека даже на алфавит, не то что словарь. И кто сказал что феромоны не могут образовывать настолько же сложные сочетания для кодирования информации? Да те же компьютеры по сравнению с муравьями вообще идиоты, что знают только 1 и 0, а микросхемы вообще примитив во сравнению со структурами нейронов. Так что да, не надо пренебрежительно о тех, кто старше человечества на миллионы лет, не то что электроники. Разум есть у всего живого, а может и всей материи, только это ИНОЙ разум, и надо иметь разум чтоб это понять.
-
0
+
> без «осознанного» понимания задачи отдельным муравьиным индивидом. Как же замечательно что ученые смогли распросить муравьев и выяснить этот важный вопрос - осознанно или не осознанно муравьи реагировали на химические метки. Наверняка скоро гениальные нейробиологи заметят что люди так же точно реагируют на знаки дорожного движения - и то же будет сделано сенсационное открытие об отсутствии сознания у людей, А МРТ только подтвердить эту догадку!
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