Mrówki są jednymi z najlepiej zorganizowanych owadów na naszej planecie. Ich zdolność do współpracy i poświęcenia dla dobra kolonii, wysoka zdolność adaptacji i aktywność przypominająca w złożoności inteligencję – wszystko to od dawna przyciąga uwagę naukowców. A dziś nauka zna wiele interesujących faktów na temat mrówek, z których niektóre są znane tylko wąskiemu kręgowi specjalistów, a niektóre obalają ustalone mity. Na przykład…
Mrówki są najliczniejszymi owadami na Ziemi
Według szacunków jednego z najbardziej szanowanych myrmekologów na świecie, Edwarda Wilsona, obecnie na Ziemi żyje od 1 do 10 biliardów pojedynczych mrówek, czyli od 10 do 15 potęgi do 10 do 16 potęgi poszczególnych mrówek.
Niesamowite, ale prawdziwe - na każdego żyjącego człowieka przypada około miliona tych stworzeń, a ich całkowita masa jest w przybliżeniu równa całkowitej masie wszystkich ludzi.
Na notatce
Myrmekologia to nauka o mrówkach. W związku z tym myrmekolog jest naukowcem zajmującym się przede wszystkim badaniem tej grupy owadów. To dzięki pracom takich naukowców poznano bardzo ciekawe fakty na temat mrówek, poszerzając wiedzę nauki o tych owadach.
Na Wyspie Bożego Narodzenia na Pacyfiku na metr kwadratowy powierzchni gleby przypada około 2200 mrówek i 10 wejść do gniazd. I na przykład na sawannach Afryki Zachodniej na każdy kilometr kwadratowy powierzchni przypada 2 miliardy mrówek i 740 000 gniazd!
Żadna inna grupa owadów nie osiąga takiej wielkości i gęstości populacji.
Wśród mrówek są najniebezpieczniejsze owady na świecie
Być może mieszkańcy Afryki Równikowej nie boją się tak jadowitych węży, dużych drapieżników czy pająków jak oni – kolumna kilkumilionowych owadów, których żołnierze uzbrojeni są w potężne szczęki, niszczy niemal całe życie na swojej drodze. Takie podróże są kluczem do przetrwania mrowiska.
Więcej interesujących faktów: bezpańskie mrówki są jednymi z najczęstszych. Żołnierz może osiągnąć długość 3 cm, królowa - 5 cm.
Kiedy mieszkańcy wioski dowiadują się, że przez ich osadę przejdzie taka kolonia, opuszczają swoje domy, zabierając ze sobą wszystkie zwierzęta domowe. Jeśli zapomnisz o kozie w oborze, mrówki zagryzą ją na śmierć. Ale niszczą wszystkie karaluchy, szczury i myszy we wsiach.
Ale mrówka kula jest uważana za najniebezpieczniejszą mrówkę na świecie: 30 ukąszeń na 1 kg masy ciała ofiary kończy się śmiercią. Ból spowodowany ukąszeniem jest większy niż ukąszenia jakiejkolwiek osy i jest odczuwalny przez cały dzień.
Wśród plemion indiańskich Ameryki Południowej, aby dokonać inicjacji chłopca w mężczyznę, na ramię wtajemniczonego zakłada się rękaw z umieszczonymi w nim żywymi mrówkami. Po ukąszeniu dłonie chłopca przez kilka dni ulegają paraliżowi i obrzękowi, czasem pojawia się szok, a palce stają się czarne.
Jaja mrówek tak naprawdę nie są jajami
To, co powszechnie nazywa się jajami mrówek, w rzeczywistości rozwija się larwami mrówek. Same jaja mrówek są bardzo małe i nie mają praktycznego znaczenia dla ludzi.
Ale larwy są chętnie spożywane w Afryce i Azji - takie danie jest bogate w białko i tłuszcz. Ponadto larwy mrówek są idealnym pokarmem dla piskląt różnych ptaków ozdobnych.
Mrówki to słynny przysmak
Najbardziej znanym daniem z mrówek jest sos z mrówek drzewnych, używany jako przyprawa w Azji Południowo-Wschodniej.
Mrówki miodowe są pod tym względem bardzo interesujące. W każdym mrowisku żyje od kilkudziesięciu do kilkuset mrówek, które dla pozostałych członków kolonii stanowią rezerwuar pożywienia. Są specjalnie karmione w porze deszczowej; ich odwłok wypełniony jest mieszaniną wody i cukrów i pęcznieje do takich rozmiarów, że owad nie może się poruszać.
W porze suchej inne osobniki mrowiska wylizują wydzielinę stale wydzielaną przez te żywe beczki i mogą obejść się bez zewnętrznych źródeł pożywienia. Takie mrówki są aktywnie zbierane tam, gdzie żyją – w Meksyku i na południu Stanów Zjednoczonych – i zjadane. Smakują jak miód.
Kolejny ciekawy fakt gastronomiczny: w Tajlandii i Birmie larwy mrówek są spożywane jako przysmak i sprzedawane na wagę na targowiskach. A w Meksyku larwy dużych mrówek są spożywane w taki sam sposób, jak jaja rybne w Rosji.
Mrówki i termity to zupełnie inne owady
Rzeczywiście mrówki należą do rzędu Hymenoptera, a ich najbliższymi krewnymi są osy, pszczoły, piłeczki i osy ichneumon.
Termity to dość odizolowana grupa owadów bliskich karaluchom. Niektórzy naukowcy uwzględniają je nawet w kolejności karaluchów.
To jest interesujące
Złożona struktura społeczna kopca termitów, przypominająca mrowisko, to tylko jeden z przykładów konwergencji w królestwie zwierząt, rozwoju podobnych cech u członków różnych grup borykających się z podobnymi warunkami.
Warto zauważyć, że w Afryce równikowej żyje ssak - nagi kretoszczur - którego kolonie również przypominają kolonie mrówek: u kretoszczurów rozmnaża się tylko jedna samica, a pozostałe osobniki służą jej, karmią ją i poszerzają swoje nory.
Zdecydowana większość mrówek to samice
Wszystkie mrówki robotnice i mrówki żołnierze w każdym mrowisku są samicami i nie są zdolne do rozmnażania się. Rozwijają się z zapłodnionych jaj, natomiast z niezapłodnionych jaj rozwijają się samce.
Ciekawostka o mrówkach: to, czy z jaja wyrośnie mrówka robotnica, czy przyszła królowa, zależy od sposobu żerowania larwy. Robotnice mogą same decydować, jak karmić potomstwo i ile przyszłych królowych wykarmić.
Niektóre nie mają królowej jako takiej, ale wszystkie pracujące samice mogą się rozmnażać. Istnieją również gatunki, w których gniazdach żyje kilka królowych. Klasycznym tego przykładem są gniazda mrówek domowych (mrówek faraonów).
Królowe mrówek mogą żyć do 20 lat
Przeciętna długość życia królowej, której udało się założyć kolonię, wynosi 5-6 lat, ale niektóre żyją nawet 12, a nawet 20 lat! W świecie owadów to rekord: większość pojedynczych owadów, nawet większych, żyje najwyżej kilka miesięcy. Tylko u niektórych cykad i chrząszczy pełna długość życia, łącznie ze stadium larwalnym, może osiągnąć 6-7 lat.
Ten ciekawy fakt wcale nie oznacza, że wszystkie królowe mają taką długość życia: większość zapłodnionych samic umiera po lecie, a znaczna część powstałych rodzin również wymiera z różnych powodów w pierwszym roku swojego istnienia.
Są mrówki-niewolnice
Powiązania różnych mrówek ze sobą są tak różnorodne, że nawet ludzie mogą im czasami pozazdrościć.
Na przykład w całym rodzaju mrówek amazońskich mrówki robotnice nie wiedzą, jak samodzielnie karmić i dbać o gniazdo. Wiedzą jednak, jak atakować gniazda innych, mniejszych gatunków mrówek i kraść im larwy. Mrówki rozwijające się z tych larw będą później opiekować się kimś innym niż królową i żołnierzami.
U innych gatunków zachowanie to zaszło tak daleko, że królowa po prostu wchodzi do czyjegoś mrowiska, zabija mieszkającą tam królową, a mrówki robotnice rozpoznają ją jako swoją i opiekują się nią oraz jej potomstwem. Następnie samo mrowisko jest skazane na zagładę: z jaj takiej samicy rozwiną się tylko samice zdolne do schwytania mrowiska innego gatunku, a wraz ze śmiercią wszystkich pracujących mrówek kolonia będzie pusta.
Zdarzają się także łagodne przypadki niewolnictwa. Na przykład królowa kradnie kilka poczwarek, aby założyć kolonię, a rozwijające się z nich mrówki pomagają jej już na początkowym etapie rozwoju kolonii. Ponadto kolonia rozwija się przy pomocy potomków samej królowej.
Mrówki potrafią się uczyć
Ciekawostki dotyczące mrówek związane ze zjawiskiem uczenia się przyciągają uwagę wielu naukowców.
Na przykład u niektórych gatunków mrówek osobniki, którym udało się znaleźć pożywienie, uczą innych, jak znaleźć miejsce z pożywieniem. Co więcej, jeśli np. u pszczół informacja ta przekazywana jest podczas specjalnego tańca, wówczas mrówka specjalnie uczy inną podążać określoną trasą.
Wideo: mrówki budują żywy most ze swoich ciał
Eksperymenty potwierdziły również, że podczas treningu mrówka-nauczyciel dociera do pożądanego punktu cztery razy wolniej, niż osiągnęłaby to sama.
Mrówki wiedzą, jak uprawiać ziemię
Ta interesująca cecha mrówek jest znana od dawna - mrówki południowoamerykańskie korzystają z najbardziej złożonego łańcucha pokarmowego w świecie zwierząt:
- niektórzy członkowie kolonii odgryzają duży kawałek liścia drzewa i przynoszą go do mrowiska
- mniejsze osobniki, które nigdy nie opuszczają kolonii, przeżuwają liście, mieszają je z odchodami i częściami specjalnej grzybni
- powstałą masę przechowuje się w specjalnych obszarach mrowiska - prawdziwych grządkach - gdzie rozwijają się na niej grzyby, dostarczając mrówkom pokarmu białkowego.
Ciekawostką w przypadku mrówek jest to, że nie zjadają samych owocników - żywią się specjalnymi naroślami grzybni. Niektórzy członkowie kolonii nieustannie odgryzają wyłaniające się owocniki, zapobiegając marnowaniu przez grzybnię składników odżywczych na bezużyteczne łodygi i kapelusze.
To jest interesujące
Kiedy zapłodniona młoda samica opuszcza gniazdo, zabiera ze sobą maleńki kawałek grzybni do specjalnej kieszeni na głowie. To właśnie ta rezerwa jest podstawą dobrobytu przyszłej kolonii.
Oprócz mrówek tylko ludzie i termity nauczyli się hodować inne żywe organizmy dla własnych korzyści.
Związek między mrówkami i mszycami
Pastarskie tendencje mrówek są znane wielu osobom: niektóre mrowiska są tak zależne od rojów mszyc, że gdy te wymierają, one również umierają. Naukowcy uważają, że wydzielanie wydzieliny było kiedyś reakcją ochronną mszyc przed atakiem wrogów, tyle że sama wydzielina była ostro pachnąca i toksyczna.
Jednak pewnego dnia dobór naturalny podpowiedział szkodnikom, że mrówek nie można odstraszyć, a raczej zwabić i zmusić do obrony. W ten sposób powstał wyjątkowy przykład symbiozy dwóch zupełnie różnych grup owadów: mszyce dzielą się z mrówkami słodkimi, zdrowymi i sycącymi wydzielinami, a mrówki je chronią.
Wydzieliny mszyc, które przyciągają mrówki, nazywane są spadzią. Oprócz mszyc, łuskowate, łuskowate i niektóre cykady dzielą je z mrówkami.
Co ciekawe, wiele owadów nauczyło się wydzielać tajemnicę, która jest atrakcyjna dla mrówek, aby przedostać się do ich gniazd. Niektóre chrząszcze, gąsienice i motyle żywią się zapasami samych mrówek w mrowisku, podczas gdy mrówki nie dotykają ich właśnie ze względu na zdolność dzielenia się spadzią. Niektórzy tacy goście w mrowiskach po prostu pożerają larwy mrówek, a same mrówki są gotowe wybaczyć zdradę za kroplę słodkiej wydzieliny.
Powyżej przedstawiamy tylko kilka interesujących faktów na temat mrówek. W biologii każdego gatunku tych owadów można znaleźć coś wyjątkowego i oryginalnego.
To dzięki tej wyjątkowości i bogactwu specyficznych cech adaptacyjnych udało im się stać jedną z najliczniejszych i najbardziej zaawansowanych grup stawonogów w ogóle.
Ciekawe wideo: bitwa pomiędzy dwiema koloniami mrówek
Chociaż są małe, są bardzo złożonymi stworzeniami. Mrówki potrafią budować dla siebie wyszukane domy z toaletami, używać leków do zwalczania infekcji i uczyć się nawzajem nowych umiejętności.
Oto 15 bardzo interesujących i zaskakujących faktów na temat tych owadów:
1. Mrówki nie zawsze są pracowite.
Pomimo swojej reputacji oddanych pracowników, nie wszystkie mrówki w rodzinie ciągną więcej niż ważą.
W jednym badaniu mrowiska w Ameryce Północnej naukowcy monitorowali mrówki z rodzaju Temnothorax. Odkryli, że prawie jedna czwarta mrówek była dość pasywna przez cały okres badania. Jak dotąd naukowcy nie są w stanie powiedzieć, dlaczego niektóre mrówki są nieaktywne.
2. Mrówki lubią jeść fast foody.
W 2014 roku naukowcy zostawili hot dogi, chipsy ziemniaczane i inne fast foody na chodniku w Nowym Jorku, aby sprawdzić, ile mrówki chcą zjeść.
Dzień później wrócili na miejsce i zważyli pozostałą żywność, aby dowiedzieć się, ile zjadły mrówki. Obliczyli, że mrówki (i inne owady) zjadają rocznie prawie 1000 kg wyrzuconej żywności.
3. Czasami mrówki hodują larwy motyli. Borówka i mirmika.
Borówka Alcon, motyl dzienny z rodziny Bluebirds, czasami oszukuje myrmiki – rodzaj małych ziemnych mrówek – aby wychowały dla nich młode.
Mrówki czasami mylą zapach larwy gąsienicy z zapachem mrowiska, wierząc, że larwa jest częścią ich rodziny. Zabierają ze sobą larwę do mrowiska, dostarczają jej niezbędnego pożywienia i chronią przed gatunkami obcymi.
4. Mrówki robią toalety w swoich mrowiskach.
Mrówki nie tylko chodzą tam i z powrotem. Niektórzy załatwiają potrzeby poza mrowiskiem w kupie zwanej śmietnikiem.
Inni, jak niedawno odkryli naukowcy, załatwiają sobie sprawę w specjalnych miejscach w swoich domach.
Przykładem są czarne mrówki ogrodowe, które choć zostawiają śmieci i martwe owady poza mrowiskiem, to gromadzą swoje odchody w kątach swoich domów – miejscu przypominającym małą latrynę.
5. Mrówki biorą lekarstwa, kiedy są chore.
W niedawnym badaniu naukowcy odkryli, że gdy mrówki napotkają śmiercionośnego grzyba, zaczynają spożywać pokarm bogaty w wolne rodniki, co pomaga zwalczyć infekcję.
6. Mrówki potrafią atakować ofiary wielokrotnie większe i cięższe od nich samych.
Gryzące mrówki z rodzaju Leptogenys, podrodziny Ponerina, żywią się przede wszystkim stonogami, które są wielokrotnie większe od samych mrówek. Do pokonania stonogi potrzeba około tuzina tych owadów, a sam proces ataku jest dość interesujący do obserwacji.
7. Mrówki mogą czuć się niepewnie.
Badanie przeprowadzone w 2015 roku na czarnych mrówkach ogrodowych wykazało, że mrówki potrafią rozpoznać, kiedy czegoś nie wiedzą.
Kiedy naukowcy postawili mrówki w nieprzewidywalnej sytuacji, prawdopodobieństwo, że owady pozostawią ślad feromonowy, aby ich krewni mogli za nimi podążać, znacznie się zmniejszyło.
Według naukowców oznacza to, że owady rozumieją, że nie są pewne, czy idą we właściwym kierunku.
8. Dlaczego mrówki chodzą po wodzie?
Czy zauważyłeś, że mrówki nie toną podczas deszczu? Są tak lekkie, że nie są w stanie przełamać nawet napięcia powierzchniowego wody. Mrówki po prostu po nim chodzą.
9. Mrówki mają najszybszy refleks w całym królestwie zwierząt.
Mrówki z rodzaju Odontomachus („walczące zębami”) są drapieżnikami zamieszkującymi Amerykę Południową i Środkową. Potrafią zatrzasnąć szczęki przy prędkości 233 km/h.
10. Samce mrówek nie mają ojca.
Samce wyłaniają się z niezapłodnionych jaj i mają tylko jeden zestaw chromosomów, które otrzymują od matki. Z kolei samice mrówek wyłaniają się z zapłodnionych jaj i mają dwa zestawy chromosomów: jeden od matki, drugi od ojca.
11. Mrówki liczą swoje kroki.
Na wietrznych pustynnych obszarach mrówki po poszukiwaniu pożywienia wracają do domu i liczą kroki, aby wrócić do mrowiska.
W 2006 roku przeprowadzono badanie, które wykazało, że mrówki wykonują te same kroki, nawet jeśli ich nogi są wydłużone lub skrócone.
12. Mrówki poleciały w kosmos.
W 2014 roku grupa mrówek przybyła na Międzynarodową Stację Kosmiczną, aby zbadać, jak owady zachowują się w warunkach mikrograwitacji. Pomimo niezwykłego otoczenia mrówki nadal współpracowały, eksplorując swoje terytorium.
13. Mrówki to jedyne zwierzęta inne niż ludzie, które potrafią uczyć.
W badaniu przeprowadzonym w 2006 roku naukowcy odkryli, że małe mrówki z gatunku Temnothorax albipennis prowadzą inne mrówki swojego gatunku do pożywienia, pokazując im w ten sposób drogę, aby mogły zapamiętać. Według naukowców jest to pierwszy raz, kiedy jedno zwierzę inne niż człowiek szkoli drugie.
14. Mrówki mogą pełnić rolę pestycydów.
Naukowcy przeprowadzili szczegółowy przegląd ponad 70 badań, w których analizowano możliwość wykorzystania mrówek krawców do ochrony pól uprawnych. Odkryli, że owady te odstraszają szkodniki od upraw cytrusów i innych owoców.
Mrówki krawcowe żyją w gniazdach, które budują na drzewach. Badanie wykazało, że sady z drzewami, w których żyją mrówki krawcowe, były mniej zniszczone, co z kolei przełożyło się na obfite zbiory.
15. Mrówki potrafią się klonować.
Mrówki amazońskie rozmnażają się poprzez klonowanie. W kolonii mrówek nie ma samców i naukowcy nigdy żadnego nie znaleźli, zamiast tego odkryli, że cała kolonia tych mrówek składa się z klonów królowej.
Złożoność życia rodziny mrówek zaskakuje nawet specjalistów, a dla niewtajemniczonych na ogół wydaje się to cudem. Trudno uwierzyć, że życiem całej społeczności mrówek i poszczególnych jej członków sterują jedynie wrodzone reakcje instynktowne. Naukowcom nie jest jeszcze jasne, w jaki sposób zachodzi koordynacja zbiorowych działań dziesiątek i setek tysięcy mieszkańców mrowiska, w jaki sposób rodzina mrówek otrzymuje i analizuje informacje o stanie środowiska niezbędne do utrzymania żywotności mrowiska. Fantastyczna może wydawać się hipoteza rozpatrująca te zagadnienia z punktu widzenia zewnętrznego wobec myrmekologii, wykorzystującego idee zaczerpnięte z teorii informacji i kontroli. Uważamy jednak, że ma prawo do dyskusji.
Nauka o mrówkach - myrmekologia - zebrała ogromną ilość materiału obserwacyjnego opisującego cechy życia mrowiska. Studiując ten materiał, można zauważyć wyraźną rozbieżność między wysokim „poziomem intelektualnym” funkcjonowania mrowiska jako całości a mikroskopijnymi wymiarami układu nerwowego pojedynczej mrówki.
Mrowisko jako pojedynczy obiekt jest wysoce racjonalnym i zręcznym „organizmem”, który bardzo efektywnie wykorzystuje niezwykle ograniczone środki, jakimi dysponuje, do utrzymania życia. Dobrze przystosowuje się nie tylko do cyklicznych zmian w środowisku (zmiany pór roku i pory dnia), ale także do jego przypadkowych zaburzeń (zmiany pogody, uszkodzenia spowodowane wpływami zewnętrznymi itp.).
Rodzina mrówek ma ścisłą strukturę wewnętrzną z jasno określonymi rolami każdej mrówki, a role te mogą zmieniać się wraz z wiekiem lub mogą pozostać stałe. Struktura organizacyjna mrowiska pozwala elastycznie reagować na wszelkie zakłócenia i wykonywać wszystkie wymagane prace, szybko przyciągając niezbędne zasoby siły roboczej do ich wykonania.
Aktywność rodziny mrówek jest uderzająco skupiona. Na przykład mrówki z powodzeniem zajmują się „hodowlą zwierząt”, hodując mszyce. Źródłem pokarmu bogatego w węglowodany dla mrówek są wydzieliny mszyc, tzw. spadzi. Regularnie „doją” mszyce, a mrówki „zbieracze” przenoszą spadź w swoich uprawach, aby nakarmić resztę mrówek. Jednocześnie mrówki aktywnie opiekują się mszycami: chronią je przed szkodnikami i atakami innych owadów, przenoszą je do najbardziej odpowiednich obszarów rośliny, budują baldachimy w celu ochrony przed słońcem i zabierają samice mszyc do ciepłe mrowisko na zimę. Mrówki są wykwalifikowanymi „hodowcami zwierząt”, dlatego w koloniach, którymi się opiekują, tempo rozwoju i rozmnażania mszyc jest znacznie wyższe niż w „niezależnych” koloniach mszyc tego samego gatunku.
U niektórych gatunków mrówek znaczną część ich pożywienia stanowią nasiona różnych ziół. Mrówki zbierają je i przechowują w specjalnych suchych miejscach w swoich gniazdach. Przed spożyciem nasiona są obierane i mielone na mąkę. Mąkę miesza się ze śliną żerujących owadów i tym ciastem karmi się larwy. Podejmowane są szczególne środki w celu zapewnienia bezpieczeństwa ziarna podczas długotrwałego przechowywania. Na przykład po deszczach nasiona są wyjmowane z magazynu na powierzchnię i suszone.
Malutkie mrówki amazońskie potrafią budować pułapki na owady znacznie większe od nich samych. Proporcje wielkości są takie, że żywo przypominają polowanie na mamuty przez prymitywnych ludzi. Odcinając cienkie włókna włosa rośliny zielnej, w której żyją owady, mrówki tkają z nich kokon. Robią wiele małych dziur w ścianach kokonu. Kokon umieszcza się przy wyjściu z jamy wewnątrz rośliny domowej i ukrywają się w nim setki mrówek robotnic. Wtykają głowy w dziury w ściankach kokonu, pełniąc rolę małych żywych pułapek i czekają na ofiarę. Kiedy owad ląduje na kokonie zamaskowanym w zagłębieniu rośliny, mrówki chwytają go za nogi, żuchwy i czułki i trzymają do czasu przybycia posiłków. Nowo przybyłe mrówki zaczynają żądlić ofiarę i robić to aż do całkowitego paraliżu. Następnie owad jest rozczłonkowany i przenoszony kawałek po kawałku do gniazda. Bardzo ciekawe jest to, że do budowy pułapki mrówki wykorzystują materiały „kompozytowe”. Aby zwiększyć wytrzymałość kokonu, na jego powierzchni rozprowadza się specjalną pleśń. Za pomocą tego „kleju” sklejane są poszczególne włókna włosa, ścianki kokonu stają się sztywne, a ich wytrzymałość znacznie wzrasta.
Jeszcze bardziej zaskakujące jest to, co robi inna mrówka amazońska. W lasach Amazonii występują obszary leśne, w których rośnie tylko jeden gatunek drzew. W amazońskiej dżungli, gdzie na każdym skrawku ziemi rosną rośliny dziesiątek, a nawet setek różnych gatunków, takie tereny nie tylko zachwycają, ale i przerażają swoją niezwykłością. Nie bez powodu miejscowe plemiona indiańskie nazywają takie miejsca „ogrodami diabła” i wierzą, że żyje tam zły leśny duch. Biolodzy badający to zjawisko odkryli niedawno, że sprawcami pojawienia się „ogrodów” są mrówki pewnego gatunku żyjące w pniach drzew. Długoterminowe obserwacje wykazały, że mrówki po prostu zabijają pędy innych roślin, wstrzykując do ich liści kwas mrówkowy. Aby sprawdzić to założenie, na terenie jednego z „diabelskich ogrodów” przeprowadzono nasadzenia testowe innych roślin: wszystkie sadzonki obumarły w ciągu 24 godzin. Rośliny posadzone w celach kontrolnych poza takimi „ogrodami” rozwijały się normalnie i dobrze się zakorzeniały. To pozornie dziwne działanie mrówek ma proste wyjaśnienie: mrówki powiększają swoją „przestrzeń życiową”. Usuwają konkurencyjne rośliny, pozwalając drzewom, w których żyją, swobodnie rosnąć. Według badaczy jeden z największych „diabelskich ogrodów” istnieje już od ponad ośmiu stuleci.
Niektóre gatunki mrówek zakładają w swoich mrowiskach plantacje grzybów, aby zapewnić im wysokokaloryczny pokarm białkowy. Zatem mrówki wycinające liście, które budują ogromne podziemne gniazda, żywią się prawie wyłącznie grzybami, dlatego w każdym gnieździe koniecznie tworzy się plantację grzybów. Grzyby te rosną tylko na specjalnej glebie - mrówki robotnice robią to z pokruszonych zielonych liści i własnych odchodów. Aby utrzymać „żyzność gleby”, mrówki stale odnawiają glebę w grzybni. Tworząc nowe mrowisko, królowa mrówek przenosi w ustach kulturę grzybów ze starego mrowiska i w ten sposób kładzie podwaliny pod zaopatrzenie rodziny w żywność.
Mrówki uważnie monitorują stan swojego domu. Średniej wielkości mrowisko składa się z 4-6 milionów igieł i gałązek. Codziennie setki mrówek przenoszą je z góry w głąb mrowiska i z niższych pięter na górę. Zapewnia to stabilny reżim wilgotności dla gniazda, dzięki czemu kopuła mrowiska pozostaje sucha po deszczu, nie gnije ani nie pleśni.
Mrówki w oryginalny sposób rozwiązują problem ogrzania mrowiska po zimie. Przewodność cieplna ścian mrowiska jest bardzo mała, a naturalne nagrzewanie się na wiosnę trwałoby bardzo długo. Aby przyspieszyć ten proces, mrówki same nanoszą ciepło do mrowiska. Kiedy słońce zaczyna się nagrzewać, a śnieg topnieje w mrowisku, jego mieszkańcy wypełzają na powierzchnię i zaczynają się „opalać”. Bardzo szybko temperatura ciała mrówki wzrasta o 10-15 stopni, a mrówka wraca do zimnego mrowiska, ogrzewając je swoim ciepłem. Tysiące mrówek „bierzących” takie „kąpiele” szybko podnosi temperaturę wewnątrz mrowiska.
Różnorodność mrówek jest nieograniczona. W tropikach występują tak zwane wędrowne mrówki, które wędrują w dużych ilościach. Po drodze niszczą wszystko co żyje i nie da się ich powstrzymać. Dlatego te mrówki przerażają mieszkańców tropikalnej Ameryki. Kiedy zbliża się kolumna bezdomnych mrówek, mieszkańcy i ich zwierzęta uciekają z wioski. Gdy kolumna przejdzie przez wieś, nie ma w niej już nic żywego: ani szczurów, ani myszy, ani owadów. Poruszając się w kolumnie, bezpańskie mrówki utrzymują ścisły porządek. Brzegów kolumny strzegą mrówki-żołnierze z ogromnymi szczękami, pośrodku znajdują się samice i robotnice. Robotnice przenoszą larwy i poczwarki. Ruch trwa przez cały dzień. W nocy kolumna zatrzymuje się, a mrówki skupiają się razem. Aby się rozmnażać, mrówki tymczasowo przechodzą na siedzący tryb życia, ale nie budują mrowiska, ale gniazdo z własnych ciał w kształcie kuli, pustej w środku, z kilkoma kanałami wejścia i wyjścia. W tym czasie królowa zaczyna składać jaja. Opiekują się nimi mrówki robotnice i wykluwają się z nich larwy. Od czasu do czasu stada mrówek zbieraczy opuszczają gniazdo, aby zdobyć pożywienie dla rodziny. Siedzący tryb życia trwa do czasu, aż larwy dorosną. Potem rodzina mrówek wyrusza ponownie.
O cudach rodziny mrówek można powiedzieć dużo więcej, jednak każdy mieszkaniec mrowiska jest, o dziwo, tylko małym, wybrednym owadem, w którego działaniu często trudno znaleźć jakąkolwiek logikę i cel.
Mrówka porusza się po nieoczekiwanych trajektoriach, ciągnie samotnie lub w grupie pewne ładunki (kawałek trawy, jajo mrówki, grudkę ziemi itp.), ale zwykle trudno jest prześledzić jej pracę od początku do skutku. Jego, że tak powiem, „makrooperacje pracy” wyglądają bardziej sensownie: mrówka zręcznie podnosi źdźbło trawy lub kawałek igliwia, przyłącza się do „grupowego” noszenia, umiejętnie i desperacko walczy w bitwach mrówek.
Uderzające nie jest to, że z tego chaosu i pozornie bezcelowego krzątaniny kształtuje się wieloaspektowe i wyważone życie mrowiska. Jeśli spojrzeć na jakąkolwiek konstrukcję ludzką z wysokości setek metrów, obraz będzie bardzo podobny: tam również setki pracowników wykonują dziesiątki pozornie niezwiązanych ze sobą operacji, w wyniku czego pojawia się drapacz chmur, wielki piec lub tama.
Zaskakująca jest kolejna rzecz: w rodzinie mrówek nie ma „ośrodka mózgowego”, który zarządzałby wspólnymi wysiłkami, aby osiągnąć pożądany rezultat, czy to naprawę mrowiska, zdobycie pożywienia czy ochronę przed wrogami. Co więcej, anatomia pojedynczej mrówki – zwiadowcy, robotnicy czy królowej mrówek – nie pozwala na umieszczenie tego „ośrodka mózgowego” w pojedynczej mrówce. Fizyczne wymiary jego układu nerwowego są zbyt małe, a ilość programów i danych zgromadzonych przez pokolenia niezbędnych do kontrolowania aktywności życiowej mrowiska jest zbyt duża.
Można założyć, że pojedyncza mrówka jest w stanie samodzielnie i na poziomie instynktownym wykonać niewielki zestaw „makrooperacji roboczych”. Mogą to być operacje robocze i bojowe, z których, podobnie jak elementarne cegły, powstaje życie robocze i bojowe mrowiska. Ale to nie wystarczy na życie w rodzinie mrówek.
Aby egzystować w swoim środowisku, rodzina mrówek musi umieć ocenić zarówno swój stan, jak i stan środowiska, umieć przełożyć te oceny na konkretne zadania utrzymania homeostazy, ustalić priorytety dla tych zadań, monitorować ich realizację, a w w czasie rzeczywistym, przeorganizuj pracę w odpowiedzi na zakłócenia zewnętrzne i wewnętrzne.
Jak mrówki to robią? Jeśli przyjmiemy założenie o reakcjach instynktownych, wówczas dość prawdopodobny algorytm zachowania może wyglądać następująco. W pamięci żywej istoty, w takiej czy innej formie, powinno znajdować się coś podobnego do tabeli „sytuacja - instynktowna reakcja na sytuację”. W każdej sytuacji życiowej informacje pochodzące ze zmysłów są przetwarzane przez układ nerwowy, a stworzony przez niego „obraz sytuacji” porównywany jest z „sytuacjami tabelarycznymi”. Jeżeli „obraz sytuacji” pokrywa się z jakąkolwiek „sytuacją tabelaryczną”, wykonywana jest odpowiednia „reakcja na sytuację”. Jeśli nie ma dopasowania, zachowanie nie jest korygowane lub wykonywana jest „standardowa” reakcja. Sytuacje i odpowiedzi w takiej „tabeli” można uogólniać, ale nawet wtedy jej objętość informacyjna będzie bardzo duża nawet dla wykonywania stosunkowo prostych funkcji zarządczych.
„Stół” kontrolujący życie mrowiska i wyszczególniający warianty sytuacji pracy i kontaktów z otoczeniem przy udziale dziesiątek tysięcy mrówek staje się po prostu ogromny, a jego przechowywanie wymagałoby kolosalnych ilości „urządzeń magazynujących” układu nerwowego. Ponadto czas uzyskania „odpowiedzi” podczas wyszukiwania w takiej „tabeli” również będzie bardzo długi, ponieważ trzeba ją wybrać z niezwykle dużego zestawu podobnych sytuacji. Ale w prawdziwym życiu odpowiedzi te muszą zostać otrzymane dość szybko. Naturalnie ścieżka komplikowania zachowań instynktownych szybko prowadzi w ślepy zaułek, szczególnie w przypadkach, gdy wymagane są instynktowne umiejętności zachowania zbiorowego.
Aby ocenić złożoność „tabeli zachowań instynktownych”, przyjrzyjmy się przynajmniej, jakie podstawowe operacje muszą wykonywać mrówki „hodowcy zwierząt” podczas opieki nad mszycami. Oczywiście mrówki muszą umieć znaleźć na liściach „bogate pastwiska” i odróżnić je od „biednych”, aby móc szybko i prawidłowo przemieszczać mszyce wokół rośliny. Muszą umieć rozpoznawać owady niebezpieczne dla mszyc i wiedzieć, jak je zwalczać. Jednocześnie jest całkiem możliwe, że metody walki z różnymi wrogami różnią się od siebie, a to w naturalny sposób zwiększa wymaganą ilość wiedzy. Ważna jest także umiejętność identyfikacji samic mszyc, aby w określonym momencie (na początku zimy) przenieść je do mrowiska, umieścić w specjalnych miejscach i utrzymać przez całą zimę. Wiosną konieczne jest ustalenie miejsc ich ponownego zasiedlenia i zorganizowanie życia nowej kolonii.
Prawdopodobnie nie ma potrzeby kontynuować - wymienione już operacje dają wyobrażenie o ilości wiedzy i umiejętności potrzebnych mrówce. Należy wziąć pod uwagę, że wszystkie tego typu operacje mają charakter zbiorowy i w różnych sytuacjach może je wykonać różna liczba mrówek. Nie da się więc tej pracy wykonywać według sztywnego szablonu i trzeba umieć dostosować się do zmieniających się warunków pracy zbiorowej. Na przykład mrówka „hodowca zwierząt gospodarskich” musi wiedzieć nie tylko, jak dbać o mszyce, ale także jak uczestniczyć w zbiorowym życiu mrowiska, kiedy i gdzie pracować i odpoczywać, o której godzinie zaczynać i kończyć dzień pracy, itp. Aby koordynować działania dziesiątek i setek tysięcy mrówek w rozległym oceanie możliwości zbiorowej aktywności zawodowej, wymagany jest poziom kontroli o rząd wielkości wyższy niż ten, który jest możliwy w przypadku zachowań instynktownych.
Elementarne zdolności intelektualne pojawiły się wśród przedstawicieli świata zwierzęcego Ziemi właśnie po to, aby obejść to podstawowe ograniczenie. Zamiast sztywnego wyboru z „tabeli” zaczęto stosować metodę konstruowania „reakcji” na wyłaniającą się sytuację ze stosunkowo niewielkiego zestawu elementarnych reakcji. Algorytm takiej konstrukcji przechowywany jest w „pamięci”, a specjalne bloki układu nerwowego budują zgodnie z nim niezbędną „odpowiedź”. Naturalnie, ta część struktury układu nerwowego, która jest odpowiedzialna za reakcje na zakłócenia zewnętrzne, staje się znacznie bardziej skomplikowana. Ale ta komplikacja się opłaca, ponieważ pozwala, bez konieczności nierealistycznie dużych objętości układu nerwowego, różnicować zachowania jednostki i społeczności niemal w nieograniczony sposób. Opanowanie nowego typu zachowań z tego punktu widzenia wymaga jedynie dodania do „pamięci” nowego algorytmu generowania „odpowiedzi” i minimalnej ilości nowych danych. Dzięki instynktownemu zachowaniu możliwości układu nerwowego szybko ograniczają taki rozwój.
Jest oczywiste, że powyższych funkcji zarządzania kolonią mrówek, niezbędnych do utrzymania równowagi ze środowiskiem i przetrwania, nie można realizować na poziomie instynktownym. Są one bliskie temu, co zwykliśmy nazywać myśleniem.
Ale czy myślenie jest dostępne dla mrówki? Według niektórych raportów jego układ nerwowy zawiera zaledwie około 500 tysięcy neuronów. Dla porównania: w ludzkim mózgu znajduje się około 100 miliardów neuronów. Dlaczego więc mrowisko może robić to, co robi i żyć w ten sposób? Gdzie znajduje się „ośrodek myślenia” rodziny mrówek, jeśli nie można go zlokalizować w układzie nerwowym mrówki? Od razu powiem, że tajemnicze „psychopola” i „aura intelektualna” jako pojemnik tego „centrum” nie będą tutaj rozważane. Będziemy szukać rzeczywistych lokalizacji dla ewentualnej lokalizacji takiego „centrum” i sposobów jego funkcjonowania.
Wyobraźmy sobie, że programy i dane hipotetycznego mózgu o wystarczającej mocy są podzielone na dużą liczbę małych segmentów, z których każdy znajduje się w układzie nerwowym jednej mrówki. Aby segmenty te działały jak jeden mózg, konieczne jest połączenie ich liniami komunikacyjnymi i włączenie do zbioru programów mózgowych programu „nadzorczego”, który monitorowałby przesyłanie danych pomiędzy segmentami i zapewniał wymaganą kolejność ich wykonywania. praca. Ponadto „budując” taki mózg należy wziąć pod uwagę fakt, że niektóre mrówki - nosiciele segmentów programu - mogą umrzeć ze starości lub umrzeć w trudnej walce o przetrwanie, a wraz z nimi znajdujące się w nich segmenty mózgu umrze. Aby mózg był odporny na takie straty, konieczne jest posiadanie kopii zapasowych segmentów.
Programy samoleczenia i optymalna strategia redundancji pozwalają, ogólnie rzecz biorąc, stworzyć mózg o bardzo dużej niezawodności, który może pracować przez długi czas, pomimo strat militarnych i domowych oraz zmian w pokoleniach mrówek. Taki „mózg” rozproszony wśród dziesiątek i setek tysięcy mrówek nazwiemy rozproszonym mózgiem mrowiska, mózgiem centralnym lub supermózgiem. Trzeba powiedzieć, że we współczesnej technologii systemy o strukturze podobnej do supermózgu nie są nowością. Tym samym amerykańskie uniwersytety wykorzystują już tysiące komputerów podłączonych do Internetu do rozwiązywania palących problemów naukowych wymagających dużych zasobów obliczeniowych.
Oprócz segmentów rozproszonego mózgu układ nerwowy każdej mrówki musi zawierać także programy „makrooperacji roboczych” wykonywanych zgodnie z poleceniami tego mózgu. Skład programu „makrooperacji pracy” określa rolę mrówki w hierarchii mrowiska, a segmenty rozproszonego mózgu działają jako jeden system, jakby poza świadomością mrówki (jeśli ją posiadała) .
Załóżmy więc, że społeczność zbiorowych owadów jest kontrolowana przez rozproszony mózg, a każdy członek społeczności jest nosicielem cząstki tego mózgu. Innymi słowy, w układzie nerwowym każdej mrówki znajduje się niewielki segment centralnego mózgu, który jest zbiorową własnością społeczności i zapewnia istnienie tej społeczności jako całości. Ponadto zawiera programy autonomicznego zachowania („makrooperacje pracownicze”), które są niejako opisem jego „osobowości” i które logicznie nazywa się jego własnym segmentem. Ponieważ objętość układu nerwowego każdej mrówki jest niewielka, objętość indywidualnego programu „makrooperacji pracy” jest również niewielka. Dlatego takie programy mogą zapewnić niezależne zachowanie owada tylko podczas wykonywania elementarnej czynności i wymagają obowiązkowego sygnału sterującego po jej zakończeniu.
Mówiąc o supermózgu, nie można pominąć problemu komunikacji pomiędzy jego segmentami zlokalizowanymi w układzie nerwowym poszczególnych mrówek. Jeśli przyjmiemy hipotezę o rozproszonym mózgu, musimy wziąć pod uwagę, że aby kontrolować system mrowisk, należy szybko przesyłać duże ilości informacji pomiędzy segmentami mózgu, a poszczególne mrówki muszą często otrzymywać polecenia kontrolne i korygujące. Jednak długoterminowe badania mrówek (i innych owadów zbiorowych) nie wykazały żadnych potężnych systemów transmisji informacji: znalezione „linie komunikacyjne” zapewniają prędkość transmisji rzędu kilku bitów na minutę i mogą mieć jedynie charakter pomocniczy.
Dziś znamy tylko jeden kanał, który mógłby zaspokoić wymagania rozproszonego mózgu: oscylacje elektromagnetyczne w szerokim zakresie częstotliwości. Chociaż dotychczas nie znaleziono takich kanałów u mrówek, termitów czy pszczół, nie oznacza to, że są one nieobecne. Bardziej słuszne byłoby stwierdzenie, że zastosowane metody badawcze i sprzęt nie pozwoliły na wykrycie tych kanałów komunikacji.
Nowoczesna technologia dostarcza na przykład przykładów zupełnie nieoczekiwanych kanałów komunikacji w pozornie dobrze zbadanych obszarach, które można wykryć jedynie za pomocą specjalnie opracowanych metod. Dobrym przykładem może być wychwytywanie słabych wibracji dźwiękowych lub, mówiąc najprościej, podsłuchiwanie. Rozwiązanie tego problemu szukano i znaleziono zarówno w architekturze starożytnych egipskich świątyń, jak i we współczesnych mikrofonach kierunkowych, ale wraz z pojawieniem się lasera nagle stało się jasne, że istnieje inny niezawodny i wysokiej jakości kanał do odbioru bardzo słabych wibracji akustycznych . Co więcej, możliwości tego kanału znacznie przekraczają wszystko, co w zasadzie uważano za możliwe i wydają się fantastyczne. Okazało się, że bez mikrofonów i nadajników radiowych można wyraźnie usłyszeć wszystko, co się mówi cicho w zamkniętym pomieszczeniu i to z odległości 50-100 metrów. Aby to zrobić, wystarczy, że pokój ma przeszklone okno. Faktem jest, że fale dźwiękowe powstające podczas rozmowy powodują drgania szyby okiennej o amplitudzie mikronów i ułamków mikrona. Wiązka laserowa odbita od oscylującego szkła umożliwia zarejestrowanie tych drgań na urządzeniu odbiorczym i po odpowiedniej obróbce matematycznej przekształcenie ich w dźwięk. Ta nowa, nieznana wcześniej metoda rejestracji drgań umożliwiła uchwycenie niezauważalnie słabych dźwięków w warunkach, w których ich wykrycie wydawało się zasadniczo niemożliwe. Oczywiście eksperyment wykorzystujący tradycyjne metody poszukiwania sygnałów elektromagnetycznych nie byłby w stanie wykryć tego kanału.
Dlaczego nie możemy założyć, że rozproszony mózg wykorzystuje jakąś nieznaną metodę przesyłania informacji kanałem oscylacji elektromagnetycznych? Z drugiej strony w życiu codziennym można znaleźć przykłady przekazywania informacji kanałami, których fizyczne podstawy nie są znane. Nie mam tu na myśli spełniania przeczuć, więzi emocjonalnych pomiędzy bliskimi i innych podobnych przypadków. Wokół tych zjawisk, pomimo ich bezwarunkowego istnienia, narosło tak wiele mistycznych i półmistycznych fantazji, przesad, a czasem po prostu oszustw, że nie mam odwagi się do nich powoływać. Ale znamy na przykład tak powszechne zjawisko, jak uczucie bycia obserwowanym. Prawie każdy z nas pamięta chwile, kiedy odwracał się, czując czyjeś spojrzenie. Nie ma wątpliwości co do istnienia kanału informacyjnego odpowiedzialnego za przekazywanie wrażenia patrzenia, ale nie ma też wyjaśnienia, w jaki sposób pewne cechy stanu psychiki patrzącego przekazywane są osobie, na którą patrzy. Pole elektromagnetyczne mózgu, które mogłoby odpowiadać za tę wymianę informacji, jest praktycznie niezauważalne po usunięciu go na odległość kilkudziesięciu centymetrów, a wrażenie wzroku przekazywane jest na kilkadziesiąt metrów.
To samo można powiedzieć o tak znanym zjawisku jak hipnoza. Nie tylko ludzie mają zdolności hipnotyczne: niektóre węże korzystają z hipnozy podczas polowań. Podczas hipnozy informacja przekazywana jest także od hipnotyzera do osoby zahipnotyzowanej kanałem, który choć na pewno istnieje, którego natura jest nieznana. Co więcej, jeśli ludzki hipnotyzer czasami używa poleceń głosowych, wówczas węże nie używają sygnału dźwiękowego, ale ich hipnotyczna sugestia nie traci z tego powodu mocy. I nikt nie wątpi, że można wyczuć czyjeś spojrzenie i nikt nie zaprzecza realności hipnozy ze względu na fakt, że w tych zjawiskach kanały przekazywania informacji są nieznane.
Wszystko to można uznać za potwierdzenie dopuszczalności założenia o istnieniu kanału transmisji informacji pomiędzy segmentami rozproszonego mózgu, którego fizyczne podstawy wciąż nie są nam znane. Skoro nauka, technologia i praktyka życia codziennego dostarczają nam nieoczekiwanych i nierozwiązanych przykładów różnych kanałów informacyjnych, najwyraźniej nie ma nic niezwykłego w założeniu istnienia innego kanału o nieznanym charakterze.
Aby wyjaśnić, dlaczego nie odkryto jeszcze linii komunikacyjnych u owadów zbiorowych, można podać wiele różnych przyczyn - od bardzo realnych (niewystarczająca czułość sprzętu badawczego) po fantastyczne. Łatwiej jednak założyć, że te kanały komunikacji istnieją i zobaczyć, jakie z tego wynikają konsekwencje.
Bezpośrednie obserwacje mrówek potwierdzają hipotezę o zewnętrznych poleceniach sterujących zachowaniem pojedynczego owada. Typowa dla mrówki jest nieoczekiwana i nagła zmiana kierunku ruchu, której nie można wytłumaczyć żadnymi widocznymi przyczynami zewnętrznymi. Często można zaobserwować, jak mrówka zatrzymuje się na chwilę i nagle skręca, kontynuując poruszanie się pod kątem do poprzedniego kierunku, a czasem w kierunku przeciwnym. Zaobserwowany wzór można prawdopodobnie zinterpretować jako „zatrzymanie się w celu otrzymania sygnału sterującego” i „kontynuowanie ruchu po otrzymaniu rozkazu o nowym kierunku”. Wykonując jakąkolwiek operację porodową, mrówka może (choć zdarza się to znacznie rzadziej) przerwać ją i albo przejść do innej operacji, albo oddalić się od miejsca pracy. To zachowanie przypomina również reakcję na sygnał zewnętrzny.
Jak badać życie mrówek
Yu
Przede wszystkim po prostu z obserwacji i od niepamiętnych czasów.
Nawet w Biblii (Przysłów króla Salomona) leniwym zaleca się uczyć ciężkiej pracy od mrówek i odnotowuje się zdecentralizowaną organizację działań tych owadów społecznych: „Idź do mrówki, leniwy, przyjrzyj się jego poczynaniom i być mądrym. Nie ma ani wodza, ani zarządcy, ani władcy, lecz w lecie przygotowuje swoje zboże, a w czasie żniw zbiera żywność”.
Arystoteles, Plutarch i Pliniusz z entuzjazmem podążali za mrówkami, dokonując wielu subtelnych i trafnych obserwacji, ale także kilku błędów. Dlatego Arystoteles uznał skrzydlate mrówki za odrębny gatunek i napisał, że mrówki rozmnażają się za pomocą białych robaków, najpierw okrągłych, a następnie wydłużających się. Miał oczywiście na myśli jaja, z których wychodzą larwy.
W przeszłości przyrodnicy wykopywali mrowiska, aby poznać ich strukturę, rozmieszczenie komór do różnych celów i zrozumieć organizację kastową społeczeństwa mrówek.
Bliżej współczesności stało się możliwe, bez tak ekstremalnych środków, jak rozkopywanie domu, obserwowanie nie tylko aktywności mrówek poza mrowiskiem, ale także ich życia w domu. Wkładają szkło w ścianę mrówek lub po prostu osiedlają kolonię mrówek w laboratoryjnym szklanym mrowisku. Jest jednowymiarowy: dwie duże szklanki skleja się ze sobą, pozostawiając między nimi kilkumilimetrową szczelinę, wlewa się tam materiały budowlane i wypuszcza mrówki.
Ponieważ mrówki nie lubią światła dziennego w swoim domu, często wygodniej jest je monitorować za pomocą światła podczerwonego. Czasami do mrowiska wprowadza się elastyczny endoskop światłowodowy z żarówką na końcu, umożliwiając wykonanie zdjęć.
Aby monitorować życie i ruchy poszczególnych osobników, oznacza się je kroplą farby, czasem świecącej, aby można było je obserwować w ciemności. To prawda, że ta metoda jest odpowiednia tylko dla stosunkowo dużych gatunków.
Jeszcze bardziej wyrafinowaną metodą jest znakowanie słabo radioaktywnymi izotopami, co umożliwiło badanie trofalaksji, czyli wymiany pożywienia między mrówkami. Podaje się im syrop cukrowy z izotopem węgla lub ofiarę – gąsienicę hodowaną na diecie wzbogaconej radioaktywnym fosforem. Licznik Geigera pokazuje następnie, jak poprzez wymianę zwracanych kropelek pożywienia jedna karmiona mrówka rozprzestrzenia radioaktywność w całym mrowisku.
Budowę podziemnych gniazd mrówek bada się albo poprzez ich odkopywanie, albo poprzez wykonanie odlewów skomplikowanych przejść i komór gniazda, wlanie do jego wejścia płynnego gipsu, szybko twardniejących polimerów lub topliwego metalu.
Z punktu widzenia hipotezy supermózgu bardzo interesujące jest zjawisko tzw. leniwych mrówek. Obserwacje pokazują, że nie wszystkie mrówki w rodzinie są wzorami ciężkiej pracy. Okazuje się, że około 20% rodziny mrówek praktycznie nie uczestniczy w pracy. Badania wykazały, że „leniwe” mrówki to nie mrówki na wakacjach, które po odzyskaniu sił wracają do pracy. Okazało się, że jeśli usunie się z rodziny zauważalną część pracujących mrówek, tempo pracy pozostałych „pracowników” odpowiednio wzrasta, a „leniwe” mrówki nie są włączane do pracy. Dlatego nie można ich uważać ani za „rezerwę pracy”, ani za „wakacje”.
Obecnie zaproponowano dwa wyjaśnienia istnienia „leniwych” mrówek. W pierwszym przypadku zakłada się, że „leniwe” mrówki to swego rodzaju „emeryci” mrowiska, mrówki starzejące się, niezdolne do aktywnej pracy. Drugie wyjaśnienie jest jeszcze prostsze: są to mrówki, które z jakiegoś powodu nie chcą pracować. Ponieważ nie ma innego, bardziej przekonującego wyjaśnienia, myślę, że mam prawo przyjąć jeszcze jedno założenie.
Dla każdego rozproszonego systemu przetwarzania informacji – a rodzajem takiego systemu jest supermózg – jednym z głównych problemów jest zapewnienie niezawodności. Dla supermózgu to zadanie jest niezbędne. Podstawą systemu przetwarzania informacji jest oprogramowanie, w którym zakodowane są przyjęte w systemie metody analizy danych i podejmowania decyzji, co dotyczy także supermózgu. Z pewnością jego programy bardzo różnią się od programów napisanych dla współczesnych systemów komputerowych. Ale w takiej czy innej formie muszą istnieć i to oni są odpowiedzialni za wyniki pracy supermózgu, tj. ostatecznie dla przetrwania populacji.
Jednak, jak wspomniano powyżej, programy i przetwarzane przez nie dane nie są przechowywane w jednym miejscu, ale są podzielone na wiele segmentów znajdujących się w poszczególnych mrówkach. I nawet przy bardzo dużej niezawodności działania każdego elementu supermózgu, wynikająca z tego niezawodność systemu jest niska. Niech więc na przykład niezawodność każdego elementu (segmentu) wyniesie 0,9999, tj. awaria pojawia się średnio raz na 10 tysięcy połączeń. Ale jeśli obliczymy całkowitą niezawodność systemu składającego się, powiedzmy, z 60 tysięcy takich segmentów, to okaże się, że jest ona mniejsza niż 0,0025, tj. zmniejsza się około 400 razy w porównaniu z niezawodnością pojedynczego elementu!
Opracowano i zastosowano w nowoczesnej technologii różne metody zwiększania niezawodności dużych systemów. Na przykład powielanie elementów radykalnie zwiększa niezawodność. Jeśli więc przy tej samej niezawodności elementu, co w powyższym przykładzie, zostanie on zduplikowany, wówczas całkowita liczba elementów podwoi się, ale całkowita niezawodność systemu wzrośnie i stanie się prawie równa niezawodności pojedynczego elementu .
Wracając do rodziny mrówek, trzeba powiedzieć, że niezawodność funkcjonowania każdego segmentu supermózgu jest znacznie niższa od podanych wartości, choćby ze względu na krótką żywotność i duże prawdopodobieństwo śmierci nosicieli tych segmentów - pojedyncze mrówki. Dlatego wielokrotna duplikacja segmentów supermózgu jest warunkiem jego normalnego funkcjonowania. Ale oprócz powielania istnieją inne sposoby na zwiększenie ogólnej niezawodności systemu.
Faktem jest, że system jako całość nie reaguje jednakowo na awarie poszczególnych jego elementów. Zdarzają się awarie, które fatalnie wpływają na działanie systemu: na przykład, gdy program zapewniający wymaganą kolejność przetwarzania informacji nie działa poprawnie lub gdy w wyniku awarii utracone zostają unikalne dane. Jeśli jednak w segmencie, którego wyniki można w jakiś sposób skorygować, wystąpi awaria, wówczas problem ten prowadzi jedynie do pewnego opóźnienia w uzyskaniu wyniku. Nawiasem mówiąc, w rzeczywistych warunkach większość wyników uzyskanych przez supermózg należy właśnie do tej grupy i tylko w rzadkich przypadkach niepowodzenia prowadzą do poważnych konsekwencji. Dlatego niezawodność systemu można zwiększyć także poprzez zwiększenie, że tak powiem, „fizycznej niezawodności” segmentów, w których znajdują się szczególnie ważne i nieodzyskiwalne programy i dane.
Na podstawie powyższego można założyć, że to „leniwe” mrówki są nosicielami wyspecjalizowanych, szczególnie ważnych segmentów rozproszonego mózgu. Segmenty te mogą mieć różne cele, na przykład spełniać funkcje utrzymania integralności mózgu po śmierci poszczególnych mrówek, zbierać i przetwarzać informacje z segmentów niższego poziomu, zapewniać prawidłową sekwencję zadań supermózgu itp. Ulga w pracy zapewnia „leniwym” mrówkom zwiększone bezpieczeństwo i pewność istnienia.
To założenie o roli „leniwych” mrówek potwierdza eksperyment przeprowadzony w laboratorium Stanforda przez słynnego fizyka, noblistę I. Prigogine’a, który badał problemy samoorganizacji i działania zbiorowego. W tym eksperymencie rodzinę mrówek podzielono na dwie części: jedna składała się wyłącznie z „leniwych” mrówek, a druga obejmowała „robotnice”. Po pewnym czasie stało się jasne, że „profil pracy” każdej nowej rodziny powtarza „profil pracy” rodziny pierwotnej. Okazało się, że w rodzinie „leniwych” mrówek tylko co piąta pozostawała „leniwa”, pozostałe natomiast aktywnie pracowały. W rodzinie „robotników” ta sama piąta część stała się „leniwa”, a reszta pozostała „robotnikami”.
Wyniki tego eleganckiego eksperymentu można łatwo wyjaśnić w kategoriach hipotezy o rozproszonym mózgu. Najwyraźniej w każdej rodzinie część jej członków jest oddelegowana do przechowywania szczególnie ważnych segmentów rozproszonego mózgu. Prawdopodobnie pod względem struktury i struktury układu nerwowego „leniwe” mrówki nie różnią się od „pracowników” - po prostu w pewnym momencie ładowane są do nich niezbędne segmenty. Dokładnie to samo przydarzyło się nowym koloniom w opisanym powyżej eksperymencie: centralny mózg zrobił coś podobnego do pobrania nowego oprogramowania, co zakończyło projektowanie kolonii mrówek.
Już dziś można budować dość prawdopodobne hipotezy dotyczące struktury rozproszonego mózgu, topologii sieci łączącej jego segmenty i podstawowych zasad redundancji w jej obrębie. Ale nie to jest najważniejsze. Najważniejsze jest to, że koncepcja rozproszonego mózgu pozwala nam konsekwentnie wyjaśniać główną tajemnicę mrowiska: gdzie i w jaki sposób przechowywane i wykorzystywane są informacje sterujące, które determinują bardzo złożone życie rodziny mrówek.
„Nauka i życie” o mrówkach:
Mrówka z bliska. - 1972, nr 9.
Komunikacja Kovalev V. Ant. - 1974, nr 5.
Khalifman I. Operacja „Mrówka”. - 1974, nr 5.
Usługa reanimacji Marikovsky P. Ant. - 1976, nr 4.
Vasilyeva E., Khalifman I. Olbrzym w mrowisku. - 1980, nr 3.
Konstantinow I. Miasto mrówek. - 1982, nr 1.
Vasilyeva E., Khalifman I. Mrówki nomadyczne. - 1986, nr 1.
Mrówki również mają indywidualność. - 1998, nr 12.
Aleksandrovsky G. Ewolucja mrówek trwa 100 milionów lat. - 2000, nr 10.
Starikova O., Furman M. Mrówki w mieście. - 2001, nr 1.
Uspienski K. Mrówka piaskowa. - 2003, nr 8.
Metalowe mrowisko. - 2004, nr 11.
Mrówki wybierają swój dom. - 2006, nr 7.
Bit to jednostka informacji umożliwiająca dokonanie jednego wyboru binarnego: „tak-nie”, „lewo-prawo” itp.
Pokazywać
