Один муравей может запустить массовое движение колонии
Математическая модель показала, что для начала согласованного движения сотен муравьев иногда достаточно одной особи. При этом колония способна быстро остановить волну активности и избежать напрасного расхода энергии.
Источник: Photo by Gilles San Martin,. Древесный муравей Temnothorax affinis. Некоторые виды муравьев этого рода роятся синхронными волнами, которые начинаются с муравья-"первопроходца".
МОСКВА, 12 августа /Новости науки/. Один муравей может запустить волну согласованного движения значительной части колонии. Об этом говорится в статье в журнале PRX Life.
Такая способность позволяет муравьям быстро реагировать на опасность и изменения окружающей среды. Однако ошибочный сигнал способен привести к бесполезной мобилизации множества рабочих особей и большим затратам энергии.
«Самым удивительным результатом стало то, что одного муравья достаточно, чтобы запустить целый каскад активности», — рассказал соавтор исследования, профессор биологических наук Саймон Гарнье.
Ученые создали математическую модель виртуальной колонии, в которой каждый муравей самостоятельно перемещался по гнезду. Насекомое могло находиться в одном из трех состояний: активном, неактивном или временно невосприимчивом к сигналам. Переход между ними происходил самопроизвольно либо после встречи с активным сородичем.
Исследователи меняли плотность колонии, скорость перемещения муравьев и расстояние, на котором они замечали друг друга. При определенном сочетании этих параметров движение одной особи передавалось соседям, а затем распространялось по гнезду и вовлекало значительную часть колонии.
Модель также показала, что массовая активность не может продолжаться бесконечно. Когда движущихся муравьев становится слишком много, они начинают подавлять активность друг друга. Колония быстро возвращается в спокойное состояние, после чего наступает период отдыха перед следующей волной.
Подобные всплески согласованной активности биологи ранее наблюдали у нескольких видов муравьев родов Leptothorax и Temnothorax. Внезапные волны движения возникают и в других сложных системах — от косяков рыб и синхронно мигающих светлячков до химических реакций и работающих нейронов.
Авторы полагают, что принципы организации муравьиных колоний можно использовать при создании групп автономных машин. Например, парк беспилотных такси сможет быстро реагировать на рост числа заказов, не выводя на линию избыточное количество автомобилей.
Такая способность позволяет муравьям быстро реагировать на опасность и изменения окружающей среды. Однако ошибочный сигнал способен привести к бесполезной мобилизации множества рабочих особей и большим затратам энергии.
«Самым удивительным результатом стало то, что одного муравья достаточно, чтобы запустить целый каскад активности», — рассказал соавтор исследования, профессор биологических наук Саймон Гарнье.
Ученые создали математическую модель виртуальной колонии, в которой каждый муравей самостоятельно перемещался по гнезду. Насекомое могло находиться в одном из трех состояний: активном, неактивном или временно невосприимчивом к сигналам. Переход между ними происходил самопроизвольно либо после встречи с активным сородичем.
Исследователи меняли плотность колонии, скорость перемещения муравьев и расстояние, на котором они замечали друг друга. При определенном сочетании этих параметров движение одной особи передавалось соседям, а затем распространялось по гнезду и вовлекало значительную часть колонии.
Модель также показала, что массовая активность не может продолжаться бесконечно. Когда движущихся муравьев становится слишком много, они начинают подавлять активность друг друга. Колония быстро возвращается в спокойное состояние, после чего наступает период отдыха перед следующей волной.
Подобные всплески согласованной активности биологи ранее наблюдали у нескольких видов муравьев родов Leptothorax и Temnothorax. Внезапные волны движения возникают и в других сложных системах — от косяков рыб и синхронно мигающих светлячков до химических реакций и работающих нейронов.
Авторы полагают, что принципы организации муравьиных колоний можно использовать при создании групп автономных машин. Например, парк беспилотных такси сможет быстро реагировать на рост числа заказов, не выводя на линию избыточное количество автомобилей.
