Муравьи приспосабливают свои социальные взаимодействия к изменениям плотности населения, считают исследователи из Университета штата Пенсильвания и Джорджтаунского университета. Полученные данные свидетельствуют о том, что муравьиные колонии способны поддерживать свою сложную социальную организацию, несмотря на потенциально резкие изменения в окружающей среде.
«Муравьи являются одними из самых экологически успешных групп в природе из-за их сложной социальной организации, особенно их разделения труда, включая добычу пищи», - сказал Дэвид Хьюз, доцент кафедры энтомологии и биологии.«Выживание муравьиных колоний зависит от их способности поддерживать эту организацию. В нашем исследовании мы наблюдали поразительную устойчивость муравьиных колоний к изменениям плотности популяции. Это открытие помогает объяснить эволюционный успех муравьев».
По словам Хьюза, изменения в размере муравьиной колонии и плотности популяции являются естественным явлением. Они могут увеличиваться по мере размножения королевы и роста колонии, и могут уменьшаться, когда колония решает разделить на несколько гнезд.
«Чтобы свести к минимуму потенциально неблагоприятные последствия из-за изменений в плотности и сохранить социальный баланс, муравьиные колонии должны стараться активно управлять скоростью своих взаимодействий», - сказал Хьюз. «Однако до сих пор мало исследований изучали эти явления».
Исследователи манипулировали плотностью населения трех колоний муравьев-древоточцев, увеличив в четыре раза размеры их гнезд. Они поместили колонии в деревянные ящики для камер, оснащенных инфракрасным светом, чтобы снимать муравьев в естественных темных условиях гнездования. Муравьи могли покинуть гнезда в любое время, чтобы отправиться в места кормления.
Команда вручную определяла положение каждого муравья в гнезде в каждый момент времени, что эквивалентно более чем 6,9 миллионам точек данных, чтобы выяснить, повлияло ли увеличенное пространство гнезда на пространственную организацию насекомых. Исследователи обнаружили, что положение муравьев по отношению к другим было одинаковым независимо от плотности популяции. Когда плотность популяции была ниже, муравьи просто дальше отстояли в пространстве друг от друга.
Затем исследователи изучили 3 200 взаимодействий муравьев, чтобы проанализировать, повлияло ли увеличение пространства в гнездах на выполнение ими задач, особенно связанных с трофаллаксисом или передачей пищи от муравья к муравью. Результаты команды появились 2 мая 2019 года в eLife.
«Как статистик, я построил статистические модели, которые фиксировали, как отдельные муравьи перемещаются в своих гнездах, а также как и когда они решают участвовать в важных социальных действиях, таких как трофаллаксис», - сказал Эфраим Хэнкс, доцент статистики, Пенсильвания. Состояние.«Эти анализы помогли объяснить, как популяции муравьев поддерживали высокий уровень взаимодействия с сообществом даже после изменения их пространственной среды».
Действительно, команда обнаружила, что - вопреки ее ожиданиям, которые заключались в том, что взаимодействия муравьев уменьшатся с уменьшением популяции - взаимодействия муравьев на самом деле не изменились с уменьшением плотности.
«Наши результаты демонстрируют виды поведенческих механизмов, которые муравьиные колонии применяют для достижения социального гомеостаза перед лицом беспокойства», - сказал Хьюз. «В частности, муравьи активно регулируют свое пространственное распределение и поведение при взаимодействии таким образом, что это позволяет им поддерживать критически важные элементы своих моделей социального взаимодействия, такие как обмен едой и информацией, несмотря на резкие изменения в окружающей их среде».
«Эта работа показывает, что социальные виды, такие как муравьи, могут поддерживать уровень социальных связей и взаимодействия, даже когда их среда резко меняется», - сказал Хэнкс.«Поскольку социальные взаимодействия являются важнейшим фактором распространения инфекционных заболеваний, наша работа показывает, что изменение пространственной среды, например планировки городов или предприятий, может иметь незначительное влияние или не оказывать никакого влияния на распространение инфекционных заболеваний, поскольку социальные виды могут изменить свои модели передвижения, чтобы сохранить взаимодействие с сообществом».
Национальный научный фонд поддержал это исследование.