Длиннорогие муравьи-«сумасшедшие» заранее очищали путь для сородичей, которые собирались перетаскивать большой кусок добычи.
В мире насекомых, особенно у муравьев, много примеров сложного поведения, которое иногда называют «разумным». Муравьи занимаются сельским хозяйством, разводят других насекомых, строят сложные сооружения и даже применяют подобие социальной дистанции для предотвращения распространения болезней в колонии.
Мозг отдельного муравья очень мал, величиной с зернышко мака, и содержит от 250 тысяч до миллиона нейронов, что значительно меньше 86 миллиардов нейронов человеческого мозга. Возникает закономерный вопрос: как из взаимодействия множества таких простых элементов формируется сложное и целенаправленное поведение всей колонии? Это явление известно как «роевой интеллект» или коллективный разум, и механизмы его работы продолжают изучать.
Изучение муравьёв показало, что некоторые виды очищают тропы к местам с едой, избавляясь от растительности и мусора. В течение нескольких дней отдельные виды создавали проходы на липких поверхностях песком. Однако до недавнего времени было мало свидетельств тому, что муравьи могут предугадать трудности при транспортировке больших объектов и заранее подготовить путь. Неизвестно, происходит ли такое предвидение на уровне отдельных особей, которые оценивают будущие сложности, или это результат коллективных неосознанных действий.
Исследователи из Института Вейцмана в Израиле совместно с учёными из Швейцарии провели ряд экспериментов для изучения поведения длиннорогих муравьев. Paratrechina longicornis При совместной транспортировке пищи результаты её проведения. опубликованы в журнале Frontiers in Behavioral Neuroscience.
Первоначально ученые заинтересовались случайным наблюдением в природе: отдельные рабочие муравьи челюстями подхватывали и уносили мелкие камешки, расположенные рядом с группой сородичей, занимавшихся переноской крупной добычи, например, насекомого.
Чтобы изучить этот феномен, исследователи создали 83 экспериментальных сценария на территории кампуса Института Вейцмана, где живет крупная суперколония этих насекомых. В качестве преград использовали пластиковые бусинки диаметром полтора миллиметра — примерно половина длины тела муравья.
В роли большой еды служили гранулы кошачьего корма, которые очень нравятся этим насекомым. Наблюдения показали, что муравьи чаще всего убирали бусинки, находящиеся примерно в сорока миллиметрах от объекта для еды по направлению к гнезду. Муравьи 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.
Муравьи проявляли коллективный подход к уборке при наличии целых пищевых гранул, доставку которых требовало совместное участие нескольких особей. В случае раздробления корма на мелкие частицы, которые мог унести один муравей, муравьи-носильщики почти не чистили пути, обходя бусинки.
Эксперименты показали, что бусинки препятствовали продвижению гранул: для прохождения целой гранулы через туннель длиной семь сантиметров и шириной пять сантиметров потребовалось в 18 раз больше времени, если проход был заблокирован бусинками, по сравнению с чистым туннелем.
Феромоны играют ключевую роль в запуске поведения по расчистке. Длиннорогие муравьи, обнаружив крупную добычу, оставляли пахучие метки, касаясь земли брюшком примерно каждые две десятых секунды (частота около 5,5 герц).
Феромоны приманивали других муравьев к еде и побуждали их чистить путь к ней. Муравьям не нужно было прямо прикасаться к пище, чтобы начать уборку; достаточно было наличия феромонных следов, оставленных разведчиками возле бусинки.
Одна метка могла перевести рабочего муравья в режим уборки, после чего тот начинал искать другие бусинки для удаления. Около четверти муравьев, начавших уборку, продолжали этим заниматься, становясь «серийными уборщиками». Для последующих актов расчистки им больше не требовались новые феромонные сигналы.
Некоторые муравьи-уборщики не полностью осознавали сложившуюся ситуацию и конечную цель своих действий. «Разумное» поведение по подготовке пути заранее возникало на уровне всей колонии вследствие следования простым сигналам — в данном случае, свежим феромонным меткам.
Каждый муравей реагировал на местные раздражители, не осознавая общей картины. Вместе их действия приводили к целенаправленному и адаптивному результату. Подобно тому как в мозге из активности простых вычислительных единиц — нейронов — возникают сложные когнитивные функции.
Исследование подтвердило, как у муравьев происходит химическая «сигнализация», направляющая разум колонии к общей цели. Без индивидуального понимания муравьи эффективно решают сложные задачи, например, транспортировку крупной добычи по замусоренной территории, а также готовят путь заранее, минимизируя задержки.
