[8]
Loading...
Podziel się informacją, czyli jak mrówki się komunikują
Odkrywając znaczenie tańca pszczół miodnych Karl von Frisch ukazał jak skomplikowane może być przekazywanie informacji o źródle pokarmu u owadów społecznych. Mrówki używają być może mniej zapierającego dech w piersi sposobu, jednak równie skutecznego, jakim jest pozostawianie na podłożu śladu feromonowego (chemicznego, zapachowego). W chwili odkrycia źródła pokarmu robotnica (wywiadowca) zbiera pierwsze informacje o jego jakości. Rodzaj pożywienia oraz zasobność źródła wpływają na zachowanie wywiadowców, tj. czy pozostawić ślad feromonowy prowadzący do danego miejsca oraz jaką ilość feromonów pozostawić by rekrutować optymalną liczbę robotnic. W drodze powrotnej do gniazda, niosąc pokarm, każda z robotnic zostawia kolejny ślad feromonowy wzmacniając informacje o źródle pokarmu. Jest to więc proces samonapędzający się co oznacza, że pozostawienie śladu zwiększa prawdopodobieństwo jego intensyfikacji przez następnego członka kolonii. Informacje uzyskane przy źródle pokarmu nie są jedynymi, które mają wpływ na decyzję o zbieraniu przez mrówki pokarmu. Informacje otrzymane od innych robotnic również są używane do rekrutacji odpowiedniej liczby osobników potrzebnych do wykonania danego zadania. Mrówki mają dwa sposoby by wykorzystać te dodatkowe informacje. Po pierwsze, informacja od innych robotnic może być przekazywana bezpośrednio między osobnikami (poprzez kontakt czułkowy). Po drugie, przekaźnikiem informacji mogą być modyfikacje wspólnie zajmowanego przez kolonię środowiska, np. gniazda, a dokonane przez inne mrówki. Modyfikacja lokalnego środowiska jest więc pośrednim przekazywaniem informacji między osobnikami w kolonii.Mrówcza kolonia musi cały czas dostosowywać się do zmian zachodzących w środowisku regulując liczbę robotnic zaangażowanych w różne zadania, takie jak zbieranie pokarmu bądź praca w gnieździe. Ponieważ organizacja pracy w kolonii nie podlega żadnemu odgórnemu zarządzaniu musi być rezultatem interakcji między robotnicami. U owadów eusocjalnych (mrówki, osy, pszczoły, termity) wyewoluowały mechanizmy przekazywania między członkami społeczności informacji o różnych aspektach funkcjonowania kolonii. Tak więc, w odróżnieniu od owadów prowadzących samotniczy tryb życia, większość decyzji podejmowanych przez owady społeczne, np. zbieranie pokarmu, nie jest wykonywana już wyłącznie na podstawie informacji pozyskanej przez osobnika, lecz dodatkowo na podstawie informacji otrzymanych od innych członków kolonii. Przekazywanie informacji między jednostkami w kolonii jest niezbędne w koordynacji poczynań robotnic, często obejmujących dziesiątki tysięcy osobników, pozwalając na efektywniejszą organizację pracy. Dobór naturalny premiował mrówki, w których koloniach zagęszczenie robotnic w danym miejscu i czasie było optymalne w zależności od dostępności zasobów i/lub pracy niezbędnej do wykonania, a do tego potrzebne są skuteczne metody komunikacji.
Robotnica decydując o pozostawieniu śladu zapachowego (wzmocnienie szlaku feromonowego) powinna znać, chociażby w przybliżeniu, liczbę mrówek zaangażowanych w danej chwili w zadanie. Ta wiedza pozwala na zoptymalizowanie wielkości mrówczych sił uczestniczących w pracy. Podczas kontaktu czułkowego dwie mrówki otrzymują substancje chemiczne znajdujące się na kutikuli mówiące nie tylko o przynależności do danej kolonii, ale również o wykonywanym przez robotnice zadaniu. Przykładowo, zamieszkujące pustynie USA mrówki Pogonomyrmex barbatus podczas furażowania (zdobywania pokarmu) są wystawione na działanie światła oraz suchego powietrza, przez co mają kutikulę bogatszą w alkany i alkeny niż robotnice pracujące w gnieździe. Zdobycie takich informacji umożliwia robotnicy pozostawienie śladu feromonowego uwzględniając liczbę mrówek już wykonujących dane zadanie. Z kolei bezpieczny powrót większej liczby wywiadowców zachęca mrówki do rozpoczęcia zbierania pokarmu. Częstotliwość kontaktów robotnic z powracającymi wywiadowcami powoduje, że decyzja o podjęciu danego zadania nie jest wyłącznie wynikiem kontaktu z pojedynczym osobnikiem, ale rezultatem interakcji z wieloma mrówkami w kolonii – tak uzyskane informacje są dokładniejsze. Poprzez częstotliwość kontaktów z powracającymi z pokarmem osobnikami robotnice mogą otrzymać również informację o typie zbieranego pożywienia, a nawet zasobności danego źródła pokarmu. U europejskiej mrówki hurtnicy pospolitej (Lasius niger) cząstki zbieranych zasobów, np. pokarmu, pozostające na żuwaczkach bądź na czułkach wywiadowcy pozwalają na przekazywanie informacji robotnicom na temat rodzaju odkrytego źródła pokarmu. Tak więc, robotnica może posiąść wiedzę o rozmieszczeniu robotnic wykonujących różne zadania w kolonii oraz typie zbieranego pokarmu, poprzez „liczenie” kontaktów czułkowych z robotnicami wykonującymi różne prace.
Bezpośrednia wymiana informacji nie dotyczy tylko współpracy mrówek, ale również ma miejsce podczas walk o terytorium. Kolonia dostosowuje liczebność robotnic na „placu boju” w zależności od siły przeciwnika w walce o zasoby. Mrówki z północnoamerykańskiego rodzaju Myrmecocystus spp. szacują siłę drugiej kolonii na podstawie kontaktów czułkowych z oponentami i podejmują decyzję, czy eskalować konflikt, czy też się wycofać. U endemicznej dla południowo-zachodnich części USA mrówki żniwiarki Messor andrei liczba spotkań z osobnikami z sąsiednich kolonii przy źródle pokarmu decyduje czy kolonia będzie korzystała z tego źródła pokarmu (im więcej kontaktów tym mniejsza szansa na opanowanie źródła). Tak więc kontakt między członkami kolonii jest doskonałym źródłem informacji o obecności konkurentów i pozwala podjąć decyzję o dalszej walce lub ucieczce.
Mrówki mogą również pozyskiwać informacje nie korzystając z bezpośredniego kontaktu z innymi robotnicami (kontakt czułkowy). Dzieje się tak ponieważ praktycznie każda modyfikacja w otoczeniu gniazda może świadczyć o liczebności siły roboczej wykonującej dane zadanie. W przeciwieństwie do bezpośredniej, taka pośrednia wymiana informacji bardzo szybko pozwala odbiorcy oszacować aktywność i zagęszczenie robotnic. Pozyskując informacje w ten sposób mrówki oszczędzają czas i energię, którą musiały by zużyć na kontakt czułkowy z wieloma osobnikami. Obecność i liczebność przeszkód, np. kamyków i patyków systematycznie usuwanych z tras przemarszu, jak i szerokość szlaku wskazują nakład pracy wykonany przez kolonię, a zatem na obfitość i trwałość źródła pokarmu. Cała masa innych wskazówek, takich jak długość korytarzy w gnieździe, wielkość wysypiska śmieci kolonii (zwłaszcza okazałe u mrówek hodujących grzyby – miejsce składowania obumarłych fragmentów grzybni), ilość zgromadzonych zapasów może wskazywać na etap wykonania danego zadania. Pośrednio również stężenie dwutlenku węgla może dostarczać robotnicom informacji potrzebnych do rekrutacji odpowiedniej liczby osobników. Jego stężenie w kolonii najczęściej wynika z oddychania mrówek i wskazuje na ich lokalne zagęszczenie.
Wiele gatunków mrówek oznacza wejście do swojego gniazda oraz obszar, na którym zbierają pokarm co jest wykorzystywane w pośrednim procesie pozyskania informacji. Znana z południa Europy mrówka Messor capitatus oznacza okolice swojego gniazda pozostawiając duże ilości treści jelita tylnego. Takie oznaczenie pozwala na orientację robotnic w terenie oraz zidentyfikowanie, czy dane źródło pokarmu leży na terytorium kolonii, a ma to wpływ na podjęcie decyzji o korzystaniu (pozostawienie śladu feromonowego) z danego zasobu. Szlaki swojej kolonii prowadzące do źródła pokarmu od szlaków obcych kolonii robotnice mrówki Lasius japonicus potrafią odróżniać po charakterystycznym składzie węglowodorów. Pochodzą one z nóg wędrujących mrówek i stanowią swoisty chemiczny „odcisk palca” (a raczej stopy). Oznaczanie terytorium modyfikuje zachowanie robotnic zbierających pokarm poprzez zmiany ich aktywności i orientacji w terenie, a przez to przyśpiesza prędkość przemieszczania się. Zmiany te zwiększają szanse odnalezienia i efektywnego wykorzystywania źródeł pokarmu. Ponad to znaczenie terenu pozwala na utrzymanie optymalnego zagęszczenia robotnic na danym obszarze zapobiegając ich losowemu rozmieszczeniu. W ten sposób zagęszczenie robotnic jest wystarczające do wspólnego działania, np. transport dużej zdobyczy.
Jak wskazano wyżej kontakt czułkowy oraz pośrednie sposoby pozyskiwania informacji pozwalają oszacować zagęszczenie robotnic i w zależności od potrzeb na alokowanie ich do danego zadania zwiększając wydajności podziału pracy. Główną przewagą bezpośredniego sposobu wymiany informacji jest praktycznie nieograniczona ilość informacji przekazywanych za pomocą substancji chemicznych. W pośrednim uzyskiwaniu informacji tylko część substancji z kutikuli robotnic zostaje zdeponowana na materiale, a co za tym idzie tylko część informacji jest przekazywana. Z kolei w przypadku wymiany informacji bezpośredniej robotnica musi kontaktować się za pomocą czułków z wieloma członkami kolonii co kosztuje czas i energię. Przy znakowaniu danego obszaru informacja jest dostępna od razu dla wielu robotnic – usprawnia to proces przesyłu informacji. Wiedza pokrótce przedstawiona szybko się rozwija, powodowane jest to zarówno chęcią poznania fascynującego świata mrówek, jak i zaglądającej w coraz więcej dziedzin naszego życia informatyce (zwłaszcza Internetowi). Informatycy bardzo często posługują się organizacją „mrówczej sieci informacyjnej” do konstruowania naszych ludzkich sieci informatycznych, ale to już temat na inny artykuł. Czy warto, więc studiować organizację kolonii mrówek?…Warto!
Opracowanie i źródła informacji
Dawid Moroń
Instytut Systematyki i Ewolucji Zwierząt, Polska Akademia Nauk, Kraków
Magdalena Lenda
Instytut Ochrony Przyrody, Polska Akademia Nauk, Kraków
Piotr Skórka
Instytut Zoologii, Uniwersytet Przyrodniczy w Poznaniu
Niniejsza praca powstała w ramach projektu badawczego finansowanego przez Ministerstwo Nauki i Szkolnictwa Wyższego (grant N N304 075135, PB 0751/B/P01/2008/35) otrzymanego przez D. Moronia.
Liczba wyświetleń: 7276
