По мере того, как пчелы приобретают опыт поиска пищи, они постоянно совершенствуют как порядок посещения цветов, так и траектории полета между цветами, чтобы создавать все более и более совершенные маршруты, согласно исследователям Лондонского университета королевы Марии.
Несмотря на это, пчел можно обмануть, заставив их выбирать заманчивые короткие пути между цветами, даже ценой увеличения общего расстояния, которое они должны пролететь.
Животные, которые путешествуют между несколькими пунктами назначения и возвращаются на свою базу, такие как пчелы, птицы, приматы и люди, сталкиваются с затруднительным положением, известным математикам как задача коммивояжера.
Задача состоит в том, чтобы найти маршрут, который проходит через все пункты назначения, преодолевая при этом кратчайшее расстояние. Предыдущие исследования, рассматривавшие только порядок, в котором животные прибывают в каждый пункт назначения, показали, что животные часто находят хорошее или даже оптимальное решение, но мало что известно о том, как они находят это решение.
Ведущий автор Джозеф Вудгейт из Школы биологических и химических наук королевы Марии сказал: «Животные не могут просто изучить карту, чтобы узнать, где находятся лучшие источники пищи, или спланировать, как добраться между ними».
Шмели начинают ничего не знать о местности или о том, где они могут найти пищу, поэтому они должны исследовать ландшафт, обнаруживая места одно за другим, а затем столкнуться с проблемой интеграции своих пространственных воспоминаний в эффективный маршрут.
«Только отслеживая каждое движение, которое они совершают во время исследования и пытаясь создать лучший маршрут, мы можем понять, как они справляются с этой задачей», - добавил доктор Вудгейт.
Исследователи позволили шмелям-собирателям питаться множеством искусственных цветов и использовали технологию гармонического радара, чтобы непрерывно следить за людьми во время каждой поездки за пищей, которую они совершали, по мере того как они постепенно находили решения проблемы, как посетить их все.
Результатом стал один из самых больших и полных наборов данных о полете пчел, когда-либо зарегистрированных, и впервые в истории был представлен всесторонний взгляд на разработку маршрута. Они обнаружили, что сосредоточения внимания просто на последовательности посещений кормовых станций, а не на фактических перемещениях между станциями или на том, как развиваются маршруты, недостаточно, чтобы понять, как животные решают задачи оптимизации маршрута.
Исследование, проведенное в сотрудничестве с Rothamsted Research, было опубликовано в Scientific Reports.
Профессор Ларс Читтка, координатор исследования, сказал: «Представьте себе продавца из Лондона, которому нужно позвонить в Манчестер, Лидс, Глазго, Эдинбург и Инвернесс, прежде чем вернуться домой. Из Манчестера заманчиво совершить короткую поездку в Лидс, а из Глазго заманчиво посетить Эдинбург, но продавец, который делает это, вскоре оказывается в затруднительном положении в Инвернессе, и ему предстоит очень долгая дорога домой. Лучшее решение - проехать по одной стороне Великобритании, а вернуться по другой."
Исследователи поставили перед пчелами эквивалентную задачу.
Д-р Вудгейт сказал: «Как и предсказывалось, наши пчелы продемонстрировали сильное предпочтение сокращать путь между соседними парами кормушек, даже если это означало летать дальше в долгосрочной перспективе. фидеры и гибко опробовали разные маршруты."
Следы, записанные гармоническим радаром, можно использовать для визуализации маршрутов, по которым пчелы добывали корм. Исследователи разработали анимированные тепловые карты, которые графически продемонстрировали, как некоторые сегменты маршрута стали привычными, в то время как другие исследования были забыты, поскольку были обнаружены предпочтительные траектории полета.
Дальность полета и продолжительность походов за кормом уменьшались по мере того, как пчелы приобретали опыт, и эта повышенная эффективность была связана в основном с тем, что опытные пчелы летали более прямо и меньше исследовали, а не с улучшением порядка посещения цветов.
Однако пчелы никогда не были полностью настроены на свои пути, и исследователи обнаружили доказательства того, что они используют случайные процессы, чтобы внести некоторые изменения в свои маршруты, которые могут помочь им опробовать разные порядки посещения в поисках улучшений. маршруты.
Результаты также показывают, что эффективные маршруты развиваются за счет параллельного улучшения как количества посещенных кормушек, так и фактических перемещений пчел, летающих между ними. Другими словами, опытные пчелы не только посещали свои кормушки в одном и том же порядке, но и раз за разом летали по одним и тем же траекториям полета. Эти привычные траектории полета были более прямыми, чем маршруты, которыми они летели, когда впервые обнаруживали кормушки, что позволяло им сокращать расстояние своего путешествия, даже если они не могли посетить их в наилучшем возможном порядке.
Соавтор Джеймс Макинсон сказал: «Понимание того, как животные с маленьким мозгом, такие как пчелы, находят эффективные эмпирические правила для выполнения сложного и гибкого поведения, имеет большой потенциал для разработки искусственного интеллекта и продвинутых роботов».
"Также важно понимать, как пчелы и другие насекомые-опылители ищут пищу и используют ландшафт, что имеет решающее значение для управления рисками для услуг опылителей, связанными с утратой среды обитания и интенсификацией сельского хозяйства."