Vědci použili miniaturní roboty, aby napodobili, jak skutečné mravenci spravují vlastní sítě. Kredit: Simon Garnier, et al
Pro mravence jsou feromonové naučné stezky, které zanechávají, jako životní linie: nasměrují pracovníky k potravinám, které byly objeveny dříve, a pomáhají je vést domů zpět do jejich hnízda.
Tyto sítě stezek se mohou rozprostírat na stovky stop, což je docela úspěch, protože mnoho mravenců je méně než poloviční palec v délce. Jeden typ mravčího mravence může stanovit soubor stezek (PDF), které se táhnou 82 stop od vchodu do svého hnízda. Stezky lesního mravence, hmyzu měřícího pouhých pět milimetrů (to je jedna pětina palce), dosahují 656 stop, z nichž každá se rozvětvuje do více cest na 10 místech na každé stopě. Mravenec mravence může vybudovat síť, která se šíří téměř dva a půl akrů.
Druhy mravenců, jako jsou tito, mají sklon jít nejkratší cestou mezi hnízdem své kolonie a zdrojem potravy, přičemž sledují větve, které se co nejméně zabloudí od směru, kterým zahájili svou cestu. Vidlice v jejich síti stezek, známé jako bifurkace, nejsou symetrické a nerozvětvují se do úhlů stejné velikosti. Používají však mravenci sofistikovaný smysl pro geometrii ke sledování jejich cesty a změřili úhly silnic před tím, než si vybrali jednu?
Chcete-li se dozvědět více, vědci z New Jersey Institute of Technology (NJIT) a ve Výzkumném středisku pro poznání zvířat ve Francii použili miniaturní roboty k replikaci chování kolonie argentinských mravenců v pohybu, uvedla dnes v časopise PLOS Computational Biology . Tento druh mravenců má extrémně špatný zrak a šíří se kolem při vysokých rychlostech, ale může manévrovat chodbou za chodbou, od domova k jídlu a naopak.
Když kolem nejsou žádné překážky, mravenci raději chodí po přímce, aniž by se odchýlili od kurzu. Lidé jsou také takoví: kdybychom šli ulicí do restaurace, která je na stejné straně silnice jako my, nepřekročili bychom k opačnému chodníku, pokud nám něco nebrání. Aby mohli roboti tento pocit vyhýbání se překážkám vložit, naprogramovali je vědci tak, aby se vyhnuli překážkám a sledovali světlé stezky, které vědci používali jako náhradu za cesty potažené feromony.
„Alice“, malý robot měřící dva centimetry (jen méně než jeden palec), sledující světelnou stopu pomocí dvou fotoreceptorů . Kredit: Simon Garnier, et al
Deset drobných robotů v této studii, zvaných Alices, bylo poté pověřeno procházet bludištěm podobným prostředím zhruba 60 až 70krát větší než jejich velikost, od výchozího bodu představujícího vstup do hnízda až po koncový bod označující zdroj potravy. Dva fotoreceptory napodobující anténní antény detekovaly paprsky světla. Když roboti procházeli bludištěm, vědci představili klíč v plánech malých strojů - v náhodných bodech na jejich cestě se roboti spustili, aby se otočili, což byl mechanismus, který měl napodobovat meandrující chůze mravenců, když se plazili po svých stezkách . Tyto náhodné zatáčky se točily pod úhlem ne větším než 30 stupňů, protože skutečné mravence nejsou příliš fyzicky při U-zatáčkách .
V níže zrychleném videu vědci testovali navigační schopnosti Alices ve složité síti a nabíjeli je výběrem nejkratší cesty mezi „hnízdem“ (vpravo) k „zdroji potravy (vlevo). Proměnlivé paprsky světla promítané do bludiště změnily pohyby robotů uvnitř sítě, když jejich fotoreceptory kopl do akce.
Vědci zjistili, že bez znalosti geometrie bludiště se robotičtí mravenci chovali přesně jako skuteční mravenci: dělali malé náhodné zatáčky, ale pohybovali se stejným obecným směrem. Když dorazili na rozcestí, vedli roboti k tomu, aby si vybrali cestu, která se odchylovala nejméně od jejich počáteční trajektorie. , i když nebyli připraveni měřit žádné úhly. Když zjistili světelnou stopu, otočili se, aby sledovali tuto cestu.
Vědci tvrdí, že to znamená, že argentinští mravenci nemusí pro výpočet geometrie různých cest potřebovat složité kognitivní procesy. Ale po vidličce, která vede na nejkratší cestu k jídlu, se výrazně zvyšuje úspěch potravy pro celou kolonii. Takže použití feromonů s intuitivní prostorovou znalostí o tom, kde může být jídlo, udržuje mravence na správné cestě; jak více mravenců následuje cestu k jídlu, feromony jsou více koncentrované podél cesty, dále pomáhat vést mravence, kteří ještě musí cestovat. Ve skutečnosti způsob navigace při výběru správné vidlice ve vozovce ztrojnásobí množství mravenců, které se dostanou zpět do svého hnízda, než kdyby se spoléhaly pouze na feromony, říká vedoucí autor Simon Garnier, profesor biologie na NJIT.
"Pokud máte pouze feromony a nemáte tento trik, jste méně efektivní, protože je větší pravděpodobnost, že mravenci uvězníte ve smyčkách, " říká Garnier, který řídí ústav Swarm Lab, který studuje skupinu hmyzu chování. "Posílí tak svou cestu kolem smyčky a v této smyčce se jen zaseknou a navždy se otočí a otočí."
Taková navigace může také pomoci vést mravence podzemními cestami, které spojují různé části jejich hnízd. Replikace těchto přirozených navigačních nástrojů umožňuje vědcům lépe pochopit vnitřní fungování kolektivního chování zvířat.
