Муравьи, работающие вместе, чтобы нести большой кусок пищи, обходят препятствия, переключаясь между двумя типами движения: один помогает протолкнуть кусок через отверстие, а другой - искать путь вокруг барьера. Джонатан Рон из Института Вейцмана, Израиль, и его коллеги представляют эти результаты в PLOS Computational Biology.
Перенося крупные продукты питания, такие как черви или личинки, муравьи часто сталкиваются с препятствиями на своем пути. Сотрудничающие муравьи должны достичь консенсуса и выбрать новый маршрут к своему гнезду. Предыдущие исследования показали, что чередующиеся движения из стороны в сторону могут помочь муравьям обойти препятствие, но что движет этим движением и определяет, произойдет ли оно, было неясно..
Рон и его коллеги построили математическую модель, имитирующую поведение муравьев, когда они сталкиваются с жестким барьером с узким отверстием. Моделирование предполагает, что муравьи случайным образом переключаются между двумя режимами движения: один, в котором они живут рядом с дырой, давая возможность пропустить через нее пищу, а другой, в котором боковые движения позволяют им искать путь вокруг препятствия. Переключение между режимами гарантирует, что муравьи не застрянут в одном режиме, не найдя решения.
Модель также предсказывает, что размер группы муравьев-носителей пищи, который отражает размер пищевого объекта, определяет, какой способ движения будет преобладать. Небольшие группы с более мелкими предметами будут проводить больше времени возле отверстия, в то время как большие группы совершают больше боковых движений, чтобы обойти барьер. При встрече с препятствием каждый муравей продолжает вести себя по правилам, регулирующим его свободное, беспрепятственное движение. Тем не менее при встрече с препятствием эти же правила обуславливают сосуществование двух наблюдаемых движений, позволяющих им преодолеть препятствие. Другими словами, проблема «решается» коллективом, при этом ни один из индивидуумов не осознает точной природы проблемы.
Соавтор исследования Офер Файнерман затем возглавил проверку этих предсказаний модели в экспериментах с реальными муравьями, несущими груз диаметром от 1 до 4 см. Когда муравьи столкнулись с жестким барьером с узким отверстием, они действительно переключались между двумя типами движения, предсказанными моделью. Меньшие группы, несущие мелкие предметы, проводили больше времени возле дыры, как и предполагалось.
«Многие социальные животные - от птичьих стай до косяков рыб и отрядов бабуинов - выполняют совместные задачи, такие как поиск пищи, охота и миграция», - говорит старший автор исследования Нир Гов.«Наши результаты могут вдохновить на аналогичное понимание других систем коллективного поведения животных, которые демонстрируют сосуществующие модели».
Далее исследовательская группа планирует изучить передвижение муравьёв-переносчиков пищи по сложной местности с множеством препятствий разного размера и формы, которые встречаются в естественных условиях.