Сумасшедших муравьев поделили на «грузчиков» и «координаторов»

Физики из Института имени Вейцмана в Реховоте (Израиль) обнаружили, что длиннорогие сумасшедшие муравьи (Paratrechina longicornis) при коллективной переноске тяжестей используют особую стратегию кооперации и смены ролей в команде. Она основана на том, что 90 процентов времени каждый муравей ведет себя конформно и движется вместе со всеми, а еще 10 процентов времени он посвящает самостоятельным «поисковым» перемещениям. Обнаружив отклонение общей группы от курса, муравей корректирует его. Работа опубликована в журнале Nature Communications.

В ходе эксперимента ученые снимали переноску тяжестей от мест их находки до гнезда. Пространство, по которому муравьи тащили грузы, было размечено специальными опорными точками, а траектории перемещений отдельных муравьев дополнительно отслеживались. Всего было снято больше сотни роликов с «транспортировкой груза» разного веса и размера, при котором участвовало различное количество муравьев. Дополнительно в ряде проб ученые добавляли на пути движения насекомых разные препятствия.

Выяснилось, что траектория движения любого крупного предмета напоминает нечто среднее между случайным блужданием и направленным движением. Так происходит из-за того, что объединившись для подъема и транспортировки тяжести, муравьи начинают действовать слаженно, как единое целое – они все движутся в одном направлении. Естественно, что спустя какое-то время они отклоняются в сторону от места, где находится гнездо или натыкаются на препятствие.

Однако конформно, «как все», муравьи действуют лишь 90 процентов времени. Периодически они отпускают груз и начинают бегать вокруг, разведывая территорию. Определив верное направление к гнезду они подбегают к сбившимся товарищам и начинают усиленно тянуть предмет в свою сторону, как бы давая команду остальным. Тем самым они изменяют движение в нужном направлении.

Как только вся группа начинает двигаться туда, муравей снова становится конформным и несет вместе со всеми в одном направлении. Роль такого лидера-координатора движения постоянно меняется и любой муравей занимает ее не более 10-15 секунд. Совокупно же это позволяет все время поддерживать относительно устойчивое направление к гнезду (хотя и довольно криволинейное), а также обходить препятствия.

Дополнительное математическое моделирование и эксперимент с очень крупным предметом (силиконовым диском диаметром 16 сантиметров) продемонстрировали, что и в этом случае насекомые могут поддерживать необходимое, относительно гладкое направление движения, однако уже не могут скоординировать свои действия, чтобы обойти препятствия.

Наиболее оптимальный размер перемещаемого предмета, при котором кооперативное взаимодействие муравьев максимально эффективно соответствует размерам входа в гнездо.