Язык муравьев
Язык муравьев — условное название различных типов коммуникации и обмена информации в сообществе муравьёв.
Общие сведения
Муравьи живут колониями (семьями) насчитывающими сотни и даже тысячи особей. Очевидно, что существование подобного «суперорганизма» , как называют некоторые биологии семьи общественных насекомых, было бы невозможно без обмена информации для сотрудничества. Известно, например, что если муравей-разведчик (фуражир) обнаруживает источник еды, то затем к этой еде по пахучему следу оставленному разведчиком, двинутся по цепочке многие другие муравьи, следовательно, очевидно, что разведчик каким-то образом сообщил другим муравьям о найденном им источнике пищи. Так же легко наблюдать явление, когда муравьи каким-то образом передают сигнал об опасности: если затронуть на муравейнике одного муравья, то вскоре все муравьи окажутся в возбуждённом состоянии, демонстрируя жвалы и выделяя едкую пахучую жидкость.
Выяснилось, что муравьи общаются друг с другом при помощи феромонов[1]. Химические сигналы у муравьёв развиты более, чем у других перепончатокрылых насекомых. Подобно другим насекомым, муравьи воспринимают запахи своими длинными и тонкими усиками. Парные усики предоставляют информацию о направлении и интенсивности запаха. Ввиду того, что муравьи проводят жизнь в контакте с землёй, поверхность почвы является хорошим местом, чтобы оставлять след феромона, который может ощущаться другими муравьями. У тех видов муравьёв, которые добывают еду в группе, разведчик, нашедший пищу, маркирует свой обратный путь в муравейник, и по этому пути двигаются к пище другие муравьи, которые также маркируют при помощи феромонов свой обратный путь в муравейник в случае нахождения источника пищи по отмеченному маршруту. Когда обнаруженная еда съедена, муравьи больше не маркируют данный маршрут, и запах рассеивается. Это поведение муравьёв помогает справиться с изменениями окружающей среды. Так, в случае если установленный маршрут до источника еды блокируется препятствием, то разведчики приступают к поиску нового пути к еде. Если поиск был успешный, то на обратном пути разведчик маркирует кратчайший маршрут своего возвращения в муравейник. По этому успешному маршруту затем идут другие муравьи, усиливая оптимальный маршрут и постепенно находя наилучший путь до источника еды.
Эти общественные насекомые применяют феромоны не только для прокладывания маршрутов. Раненый муравей, или муравей столкнувшийся с нападением, выделяет феромон тревоги, призывающий муравьёв издалека и заставляющий всех находящихся рядом особей атаковать врага. Некоторые муравьи применяют даже «феромон пропаганды», чтобы запугать других муравьёв и заставить их драться между собой[2].
Эти феромоны муравьёв производятся широким спектром желёз: железой Дюфура, ядовитой железой, пигидиальными железами, открывающимися сзади на верхней стороне брюшка, стернальными железами, открывающимися на нижней стороне брюшка около ануса, мандибулярными железами, открывающимися на внутренней стороне жвал[3].
Феромоны смешиваются с пищей и передаются при трофаллаксисе (обмене пищей между муравьями), распространяя информацию о семье[4]. Это позволяет другим муравьям узнать, в чём нуждается семья (например, в питании или в обслуживании гнезда)[5].
В муравейниках тех видов, у которых есть царицы, рабочие особи начинают растить новую королеву для семьи, если правящая царица не производит нужные феромоны[6], что тоже указывает на обмен информации.
В отличие от языка пчёл, язык муравьёв не нагляден, поэтому его пока не удалось расшифровать. Тем не менее, кое-какие сведения об этом языке всё же получены. Например, выяснилось, что у муравьёв имеются не только какие-то символы направлений, но даже и математические оценки, во всяком случае доктор биологических наук, профессор Жанна Резникова отмечает:
Оказывается, муравьи могут не только оценивать число объектов в пределах пары десятков, но и совершать элементарные арифметические действия.
Математические способности муравьёв
Новосибирские учёные в ходе экспериментов показали, что муравьи могут считать в пределах первых десятков. Также муравьям, как оказалось, доступны простейшие арифметические действия — сложение и вычитание, причём эти навыки муравьи активно используют при поиске пищи. Обнаружилось, что муравьи не только знакомы с началами арифметики, но для передачи счётной информации они могут изобретать новые коды, удобные для конкретных случаев.
Для этих исследований учёные применили зубцы, на одном из которых оставляли пищу. Затем было измерено время, которое требовалось фуражиру, чтобы передать информацию о найденной еде и отправить ней других муравьёв. Пока фуражир общался в муравейнике с другими особями, «кормушку-расческу» учёные заменяли на новую, лишая муравьев возможности применить пахучий след. Тогда и выяснилось, что чем дальше от края расчёски нужный муравьям зубец (на котором намазана еда), тем больше требуется времени на передачу информации. Данная зависимость близка к линейной: вероятно, муравьи применили коды для нумерации зубьев (1-й, 2-й, 3-й и так далее) или каким-то другим методом количественно отмеривают дистанцию. Можно менять форму расчески, ставить её горизонтально или вертикально, сгибать в круг, однако линейная зависимость остается.
Таким образом, зависимость между временем контакта разведчика с другими муравьями и количеством передаваемой информации близка к линейной и описывается уравнением t = ai + b, где t — время контакта разведчика с фуражирами, i — число развилок (равное количеству передаваемой информации), a — коэффициент пропорциональности, равный скорости передачи информации (1 бит в минуту), b — константа[7].
Затем исследователи усложнили эксперимент, чтобы проверить способность муравьёв к созданию новых арифметических кодов. Известно, что для каких-то понятий человек часто изобретает удобное короткое наименование, особый символ. Муравьи, как выяснилось, поступают также. Если в кормушке-расческе оставлять еду на разных зубцах, однако на одном из них гораздо чаще, чем на других, то этот зубец муравьи должны запомнить лучше других и изобрести для него особые удобные коды с целью сократить время на передачу информации, и скорее отправить к найденной еде других муравьёв. Учёные выявили уменьшение времени передачи информации (так, если на первой стадии экспериментов муравьи тратили около 30 секунд на обозначение точки 4, то уже на третьей стадии те же 30 секунд они стали тратить на передачу информации о точке 14). Высказано предположение, что сокращение времени передачи информации связано с изобретением муравьями специальных кодов для обозначения наиболее частых зубцов.
При этом общее распределение времени передачи сигналов относительно этих частых точек позволяет предположить, что муравьи применяют простейшие операции сложения и вычитания. Например, с целью кодирования точки 9, имея специальный сигнал для 10, нужно применить этот короткий сигнал 10 и вычесть 1. Или номер 12 кодируется при помощи сложения короткого сигнала 10 + 2, на подобии того, как римский счёт кодирует цифру XII как Х + II[8].
Источники
- ↑ Jackson D. E., Ratnieks F. L. (August 2006). «Communication in ants». Curr. Biol. 16 (15): R570—R574.
- ↑ D'Ettorre P., Heinze J. (2001). «Sociobiology of slave-making ants». Acta ethologica 3: 67—82.
- ↑ Franks N. R., Resh V. H., Cardé R. T. (eds). Encyclopedia of Insects. — San Diego, 2003. — P. 29—32.
- ↑ Detrain C., Deneubourg J. L., Pasteels J. M. Information processing in social insects. — Birkhäuser, 1999. — P. 224—227
- ↑ Greene M. J., Gordon D. M. (2007). «Structural complexity of chemical recognition cues affects the perception of group membership in the ants Linephithema humile and Aphaenogaster cockerelli». Journal of Experimental Biology 210 (Pt 5): 897—905.
- ↑ Hölldobler B., Wilson E. O. The Ants. — Harvard University Press, 1990.
- ↑ Язык муравьев до открытия доведет
- ↑ Математический язык муравьев пластичен
