Jak mravenci vědí, co mají dělat?

Hbitý tvor, neúnavný ve starostech a potížích – tak vidíme Formica – červeného lesního mravence. Ale omylem odnesený z lesa v košíku na houby mravenec chvíli šťouchá sem a tam, pak se schová do kouta a tiše se loučí se životem. Proč to však potřebuje hned – osamělý mravenec se nemůže ani živit, ani stavět hnízda. Mravenec ve skutečnosti není samostatný organismus, ale jeden z milionů orgánů obřího superorganismu – mravenčí rodiny a každý jeho pohyb je podřízen jednomu cíli – zachování a rozšíření rodiny.

Život mravenčí rodiny je složitý a mravenčí dům je také složitý. Mraveniště se skládá z nadzemní kopule a podzemní části. Ještě níže, hluboko v půdě, jsou průchody zakončené širokými dutinami. Některé z nich slouží jako skládka, jiné, které jsou hlubší, slouží rodině jako zimoviště. Teplota v nich neklesne pod + 5 °.

Celé mraveniště je prošpikováno tisíci průchody. Mravenci pobíhající po chodbách táhnou ven drobný stavební materiál: jehličí, řapíky listů, větvičky, zatímco jiní táhnou přesně stejné jehličí a větvičky hlouběji. Na první pohled je to zbytečné cvičení. Ve skutečnosti je to nezbytná operace, aby se zabránilo vzniku plísní. Opuštěné mraveniště je okamžitě zasaženo plísní. Při míchání velké větve padají dolů a mravenci je nejsou schopni vytáhnout. Tím se vytvoří „vnitřní kužel“. Venku je mraveniště obklopeno břehem země vyhozeným z chodeb. Půda odstraněná z mraveniště je bohatá na živiny: je nasycena rozkládajícími se zbytky jehličí, listí a mrtvým hmyzem. Proto trávy a keře rostou bujněji kolem mraveniště než pryč od něj.

Takový je dům, ale co farma? Velká rodina má bohaté hospodářství – asi čtvrt hektaru lesa spolu se stromy stojícími na tomto místě, dobře udržovanou síť cest a cest, které mravenci lemují, a větvená mraveniště. Hranice mravenčího státu jsou bedlivě střeženy před zásahy mimozemšťanů z jiných mravenišť.

Větve mraveniště jsou letní hnízda. Podobají se hlavnímu mraveništi, ale jsou menší a bez podzemních komůrek, jsou postaveny v různých vzdálenostech od mraveniště, aby mravenci shánějící potravu mohli ovládat co největší území a zkrátit dobu cestování mezi potravou a domovem.

Kromě neplodných dělnic mravenců se do letních hnízd nastěhují i ​​někteří samci a samice, kde se rozmnožují a na podzim se populace větve stěhuje do mateřského mraveniště. Jiný typ letních větví, nazývaných krmné pupeny, je jednodušší. Podél hlavních cest ke zdrojům potravy jsou budovány krmné pupeny. Nemají ani podzemní část, ani vnitřní kužel, ani zemní val a obývají je pouze mravenci dělníci.

Často vyroste letní hnízdo nebo krmné poupě, které se postupem let promění v dceřinou mraveniště. Po cestě mezi mateřským hnízdem a hnízdem lezou mravenci v souvislé řadě oběma směry. Nosí potravu, mláďata, velcí přenašeči mravenci táhnou menší mravence dělnice do svého nového domova. Spojení mezi mateřským hnízdem a potomstvem je přísně regulováno. Objeví-li se v blízkosti nosnice nový zdroj potravy, přesune se z mateřského hnízda nový kontingent sběračů. Někdy naopak součástí pracovní

síla se vrátí nebo do jiné vrstvy. Mateřské mraveniště tvoří spolu se svými dceřinými hnízdy, která mají různou míru nezávislosti, kolonii. Na barevné vložce je znázorněno schéma jedné z kolonií červených lesních mravenců.

Role kolonií červených lesních mravenců v přírodě je obrovská a rozmanitá (viz schéma na str. 95), mravenci chrání les před škůdci – housenkami, larvami pilatek a býložravými brouky A). Mravenci sbírají hmyz na zemi, v trávě i v korunách stromů. Za den zničí populace velké kolonie až sto tisíc škodlivého hmyzu. V lesích, kde se hojně vyskytují mravenci, nedochází k žádným ohniskům hromadného rozmnožování škodlivých motýlů.

Mravenci nenapadají škůdce žijící pod kůrou, jako jsou kůrovci, ale sami slouží jako doplňková potrava pro datly, které tyto škůdce ničí (2). Podporou reprodukce těchto ptáků mravenci nepřímo pomáhají ničit tyto škůdce (3).

Mravenci se živí nejen datli, ale i mnoho dalších ptáků: tetřívek obecný, tetřívek obecný (4) A myslivci vědí, že lesní plochy, kde se často vyskytují mraveniště, jsou bohaté na zvěř. V období jarního nedostatku potravy, kdy je ještě málo dalšího hmyzu, drobní hmyzožraví ptáci, např. sýkorky E), se živí mravenci. Později přecházejí na krmení jiným hmyzem, hlavně škodlivým (6-7).

Každý ví, že mravenci množí a chrání stromové mšice (8). Pro rostliny jsou mšice prakticky neškodné, ale pro les jako celek jsou užitečné, protože cukerný člun – sekrety mšic – slouží jako důležitý zdroj potravy pro užitečný hmyz, například ichneumonu a mohamtahinu (9) . Asi 300 druhů hmyzu se živí medovicí; dvě třetiny z nich jsou užitečné druhy. Včely sbírají také medovicu (10).

Vliv červených lesních mravenců na lesní trávu je neocenitelný. Stejně jako mnoho jiného hmyzu rozšiřují semena lesních trav, včetně těch běžných, jako je ostřice, svízel, ptačinec a vrbovka (11). Semena mnoha rostlin mají speciální výhonky, které přitahují mravence svým výživným obsahem. Obohacováním lesního travního porostu mravenci podporují množení opylujícího hmyzu, jakož i vos ichneumon a tachinidů, které se živí nektarem a pylem květin (12). Včely také sbírají nektar z lesních květů (13).

Čím bohatší je travní porost v lese, tím lepší je půda. Mravenci ji vylepšují nejen prostřednictvím rostlin, ale i přímo – míchají ji, obohacují o organické látky a umožňují volný přístup ke kořenům stromů, lámou hluboké tunely v zemi (14).

Takže mravenci jsou nejlepší přátelé lesa. Les, kde se jim daří, je zdravý, silný, neutlačovaný škůdci a bohatý na houby a lesní plody (15).

Každý, kdo se v kuchyni zabýval mravenci, ví, že mravenci jsou velmi společenští tvorové; Je vzácné vidět jen jednu. Lidé jsou také sociální tvorové, i když někteří z nás si užívají samotu. Mravenci a lidé jsou také jedinými tvory v přírodě, kteří důsledně spolupracují při přepravě velkých nákladů výrazně větších, než je jejich vlastní velikost. Profesor Ofer Feinerman a jeho tým z Weizmann Institute of Science využili tohoto společného rysu k vytvoření fascinující evoluční soutěže, která si klade otázku: kdo je lepší v pohybu velkého nákladu bludištěm? Úžasné výsledky dnes zveřejněné v Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS) , vrhá nové světlo na skupinové rozhodování a klady a zápory spolupráce oproti samostatnému rozhodování.

Vědci z Weizmann Institute of Science provedli experiment porovnávající schopnosti mravenců a lidí při řešení problémů s manévrováním nákladu v bludišti.

Aby bylo možné tyto dva nesourodé druhy porovnat, vytvořil výzkumný tým vedený Tabeou Dreyerovou reálnou verzi „skládačky pohybu klavíru“, klasického výpočetního problému v plánování pohybu a robotice, který se týká možných způsobů pohybu. objekt neobvyklého tvaru – řekněme klavír – z bodu A do bodu B ve složitém prostředí. Místo klavíru dostali účastníci velký předmět ve tvaru T, se kterým museli pohybovat po obdélníkovém prostoru rozděleném na tři komory spojené dvěma úzkými štěrbinami.

Vědci vytvořili dvě sady bludišť, které se lišily pouze velikostí, aby odpovídaly velikosti mravenců a lidí, a také skupinám různých velikostí. Nábor účastníků studie byl snazší s lidmi, kteří se dobrovolně přihlásili jednoduše proto, že byli požádáni, aby se zúčastnili, a pravděpodobně proto, že se jim líbila myšlenka soutěže. Na druhou stranu mravenci zdaleka nemají konkurenci. Připojili se, protože byli uvedeni v omyl a domnívali se, že těžký náklad je šťavnaté jedlé sousto, které si vezou zpět do svého hnízda.

Mravenci vybráni, aby soutěžili Homo sapiens; bylo to Paratrechina longicornis . Říká se jim to kvůli jejich dlouhým tykadlům, i když se jim někdy říká „blázniví mravenci“ kvůli jejich tendenci házet kolem sebe. Tento známý druh černého mravence, asi 3 mm dlouhý, je rozšířen po celém světě. V Izraeli jsou zvláště běžné podél pobřeží a na jihu země.

„Tvorba skupin nerozšířila lidské kognitivní schopnosti. Slavná „moudrost davu“, která se stala tak populární v éře sociálních sítí, se v našich experimentech nedostala do popředí.

Mravenci plnili úkol ve třech kombinacích: jeden mravenec, malá skupina sedmi mravenců a velká skupina asi 80 kusů. Lidé plnili úkol ve třech paralelních kombinacích: jedna osoba, malá skupina šesti až devíti jedinců. a velká skupina 26 lidí. Aby bylo srovnání co nejsmysluplnější, byly skupiny lidí v některých případech instruovány, aby se vyvarovaly komunikace pomocí řeči nebo gest, a to i v chirurgických maskách a slunečních brýlích, aby si skryli ústa a oči. Kromě toho byli účastníci experimentu požádáni, aby drželi závaží pouze za rukojeti, čímž napodobovali způsob, jakým je drží mravenci. Na rukojetích byly měřiče, které měřily množství tahu vyvinutého každou osobou během celého pokusu. Výzkumníci experiment několikrát opakovali pro každou kombinaci, poté pečlivě analyzovali video a všechna další sledovací data pomocí počítačových simulací a různých fyzických modelů.

Není divu, že kognitivní schopnosti lidí jim poskytly výhodu v individuálních testech, ve kterých se uchýlili k vypočítavému strategickému plánování, čímž snadno předčili mravence. V soutěži skupin však byl obrázek zcela odlišný, zvláště u větších skupin. Skupiny mravenců si vedly nejen lépe než jednotliví mravenci, ale v některých případech si vedli lépe než jednotlivci. Skupiny mravenců jednaly společně vypočítavým a strategickým způsobem a prokazovaly kolektivní paměť, která jim pomáhala udržovat určitý směr pohybu a vyhýbat se opakovaným chybám. Na druhou stranu lidé nedokázali výrazně zlepšit svůj výkon při práci ve skupinách. Když byla komunikace mezi členy skupiny omezena tak, že se podobala mravencům, jejich produktivita dokonce klesla ve srovnání s jednotlivcem. Měli tendenci volit „chamtivá“ řešení – ta, která se zdála krátkodobě atraktivní, ale z dlouhodobého hlediska nebyla přínosná – a podle výzkumníků zvolili nejnižšího společného jmenovatele.

„Mravenčí kolonie je vlastně rodina,“ říká Feinerman. „Všichni mravenci v hnízdě jsou sestry a mají společné zájmy. Je to pevně propojená společnost, v níž spolupráce výrazně převažuje nad konkurencí. Proto se mravenčí kolonie někdy nazývá superorganismus, druh živého těla složeného z mnoha „buněk“, které se vzájemně ovlivňují. Naše výsledky tuto vizi podporují. Ukázali jsme, že mravenci jednající jako skupina jsou chytřejší, že celek je pro ně větší než součet jeho částí. Naproti tomu formování skupiny nezvýšilo kognitivní schopnosti lidí. Slavná „moudrost davu“, která se v éře sociálních sítí stala tak populární, se v našich experimentech nedostala do popředí.