Ученые объяснили отсутствие пробок на тропах муравьев

© Pixabay

© Pixabay

новости

Муравьи, как известно, намного лучше людей организуют массовое движение при поиске пищи. Даже в условиях дефицита пространства в муравьиных колониях не возникают пробки. Выяснить, как это удается насекомым, попытались авторы исследования, отчет о котором опубликован в журнале eLife. Ученые поняли, что маленькие трудяги умеют корректировать свое поведение в зависимости от смены обстоятельств. И в этом они намного превосходят людей.


Муравьи являются классическим примером коллективного поведения. Одинокие особи и небольшие группы ведут себя как отдельные существа. Но если собрать большое количество насекомых вместе, они начнут двигаться как единое целое. За последние 10 лет было проведено несколько исследований поведения муравьиных сообществ.

В 2008 году немецкие ученые построили в лаборатории крошечную муравьиную автомагистраль с транспортными развязками. Насекомые могли перемещаться по ней между гнездом и источником сладкой пищи. Подопытные быстро нашли кратчайший путь, и, вопреки ожиданиям, никаких пробок, характерных для человеческих городов, не возникло. Всякий раз, когда трасса начинала забиваться, муравьи, возвращающиеся в гнездо, блокировали сородичей, которые двигались навстречу, заставляя их искать альтернативный маршрут.

В 2018 году американские ученые проследили за процессом рытья туннелей огненными муравьями. Эти ходы настолько узкие, что в них едва хватает места разойтись двум насекомым. Однако и здесь пробки возникали довольно редко. Когда муравей встречает туннель, в котором уже работают другие особи, он просто ищет иной путь. Насекомым помогает и своеобразный «график работ». В процессе строительства ходов одновременно участвует лишь часть колонии — примерно 30% муравьев выполняют около 70% работы.

В ходе недавнего исследования группа французских и американских ученых экспериментировала с аргентинскими муравьями (Linepithema humile). Каждая колония была соединена с источником пищи мостами. Использовались переходы различной ширины — в пять, десять и 20 миллиметров. Для качественного контроля плотности движения опыты проводились с разным числом насекомых — от 400 до 25 600 отдельных муравьев. Авторы работы провели около 170 замеров скорости отдельных особей, числа столкновений и скорости потока — количество муравьев, покрывающих данное расстояние за единицу времени.

Выяснилось, что поток движения оставался ровным и устойчивым, даже когда нагрузка на мосты достигала 80% пропускной способности. Для сравнения, у людей, будь то пешеходы или водители, трафик начинает замедляться, когда пропускная способность превышает 40%. В чем же секрет муравьев? Они умеют «саморегулироваться», адаптируя «правила» по мере необходимости.

«Когда плотность на тропе увеличивается, муравьи, по-видимому, способны выявить „проблемные места“ и скорректировать свою скорость так, чтобы избежать любого прерывания транспортного потока. Более того, муравьи удерживаются себя от использования переполненных путей и соблюдают пропускную способность моста, никогда ее не превышая», — отмечается в исследовании.

Конечно, муравьи не страдают от надоедливых правил дорожного движения, которые требуют останавливаться на красный свет, даже если других автомобилей поблизости не видно. «Пробки распространены в человеческом обществе там, где люди преследуют свои личные цели. Напротив, у муравьев есть общая цель: выживание колонии. Поэтому они должны действовать сообща, чтобы оптимизировать поступление пищи», — добавили ученые.

Чем лучше муравьи могут регулировать движение по маршруту, тем эффективнее они приносят еду в гнездо. Это одна из причин, по которой простое расширение автомагистралей не уменьшает пробок на дорогах. Существует неизбежный конфликт интересов между тем, что приносит пользу лично нам, и общей пользой. Ограничение движения по некоторым магистралям, подобно блокированию встречных муравьев, работает более эффективно. Это заставляет водителей действовать как муравьи и находить альтернативные оптимальные маршруты.

Механизм, с помощью которого муравьи добиваются такого эффекта, остается неясным. Но люди уже могут взять на вооружение полезные принципы коллективной координации насекомых. Колония муравьев, в общем случае, представляет собой большую систему взаимодействующих частиц. Таким образом, она представляет интерес для исследователей в области молекулярной биологии, статистической физики, телекоммуникаций и других областей науки. Полученный опыт может когда-нибудь сделать возможным программирование потоков автономных транспортных средств. Чтобы сделать их движение таким же эффективным, как у муравьев.

Недавно немецкие нейробиологи смогли заставить крыс играть в прятки.

По материалам: http://ridus.ru/news/311635

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *