Инстинкт толпы: от муравьев до людей
Биолог из Принстонского и Оксфордского университетов доктор Йен Д. Казин (Iain D. Couzin) много лет изучает поведение «бродячих» панамских муравьев, которые перемещаются большими стаями, пишет New York Times. «Они могут строить мосты из собственных тел, по которым передвигаются другие, – замечает доктор Казин. – Если потребность в передвижении отпадает, мосты и прочие связи тотчас распадаются».
Доктор Казин изучает правила передвижения у больших групп муравьев, пчел, рыб, саранчи и других стайных и роевых животных: «У муравьев было значительно больше времени, чтобы приспособиться к движению в больших группах. У людей нет такого коллективного разума, как у муравьев, поскольку мы не развивались изначально в тех переполненных сообществах, в которых живем сейчас».
Правила передвижения роевых животных относительно просты, считает д-р Казин с коллегами. Эти правила позволяют тысячам относительно простых животных формировать «коллективный мозг», способный принимать решения и заставлять двигаться стаю подобно единому организму. Расшифровка этих правил должна помочь и в понимании действий толпы людей. Д-р Казин строит математические модели движения и взаимодействия миллионов индивидуумов в сети. Для практической проверки компьютерных моделей большие стада животных наблюдают в природе.
Что касается бродячих муравьев, доктор Казин установил, что они очень быстро реагируют на запахи следов их ближайших соседей. Стоит впереди идущим муравьям приступить к формированию настилов и пешеходных дорожек, как идущие следом мгновенно подхватывают инициативу и выстилают дорожку, по которой бегут остальные. Если плотность муравьев становится слишком высокой, это служит сигналом к формированию множества мостов, дорог и переулков из тел скопившихся муравьев, чтобы другие разбежались по ним в разные стороны, не скучиваясь.
Чтобы проверить свои модели, д-р Казин и Найджел Фрэнкс (Nigel Franks) из Бристольского университета в Англии снимали следы бродячих муравьев в Панаме. Они проанализировали движение 226 муравьев. «В мире муравьев все происходит в таком быстром темпе, что приходится искусственно замедлять видеокадры для анализа», – признается Казин. Исследователи установили, что муравьи ведут себя так, чтобы обеспечить рою максимальную скорость передвижения. Впереди и сзади идущие муравьи ведут себя совершенно по-разному. Группы муравьев, находящиеся ближе к гнезду, формируют центральные магистрали движения, тогда как более удаленные создают обводные тропинки.
Ученые расширили модель движения муравьев применительно к другим видам животных, рыбам и птицам. Теперь, вместо того чтобы отслеживать индивидуальных животных, проводится компьютерный анализ массового движения. Для описания движения больших масс животных, по мнению д-ра Казина, можно использовать математический аппарат гидродинамики. Так были выявлены факторы, сопутствующие образованию стай саранчи.
Обычно насекомые охотятся самостоятельно, но иногда молодая саранча сбивается в огромные тучи, насчитывающие миллионы особей. Такая туча пожирает все на своем пути. Ученые обнаружили, что когда плотность саранчи превышала пороговый уровень, насекомые внезапно начали двигаться вместе, выравнивая движение по своему соседу. «Мы показали, что не надо знать много об индивидуальных особенностях поведения особи в стае, чтобы предсказать поведение большой группы в целом», – пишет Казин в журнале Sience.
В некоторых разновидностях стайное поведение животных эволюционно выгодно. Например, все бродячие муравьи в колонии принадлежат к одному семейству, и потому несут одинаковые гены роения. Но в пустынях штата Юта д-р Казин и его коллеги обнаружили гигантские рои мормонских сверчков, состоящих из огромного количества особей. Мормонские сверчки обычно живут обособленно, но иногда собираются миллионами и вытягиваются в полосы длиной семь километров.
Ученые изучили, что именно управляет образованием таких протяженных полос. Оказалось, действующие силы движения стаи сверчков сильно отличаются от таковых в стаях саранчи. Когда мормонские сверчки не могут найти достаточно пищи, они попросту становятся каннибалами. Д-р Казин так комментирует их поведение: «Каждые 17 секунд сверчки пробуют напасть на других индивидуумов своего рода. Если какой-то сверчок не убегает, он наверняка будет съеден сородичами. Поэтому сверчки и вытягиваются в длинные стаи: тот кто впереди, убегает, чтобы не быть съеденным преследующими его по пятам собратьями».
Рой из множества животных можно рассматривать как отдельную единицу. Раньше предполагалось, что в сплочении роя играют роль силы типа телекинеза. Действительно, стая рыб движется как одно целое, несмотря на нападение акул. Стая птиц также движется благодаря нескольким отдельным индивидуумам, которые знают маршрут. Остальные особи в стае следуют за лидерами. Так же и у людей: несколько лидеров ведут общество в том направлении, о котором остальные не догадываются.
Д-р Казин и его коллеги построили модель прохождения потока информации через толпу. В каждом индивидууме сосуществуют два инстинкта: оставаться с группой или двигаться в индивидуальном направлении. Ученые обнаружили, что главное направление в движении толпы задают несколько лидеров. Два лидера могут пробовать потянуть толпу в противоположных направлениях, но все же толпа подсознательно решает, за каким лидером ей следовать: «Группа животных в рое или стае движется за большинством», – констатирует д-р Казин.
Чтобы изучить движение толпы людей, группа д-ра Казина проводила совместные исследования с учеными из университета Лидса. Они завербовали восемь добровольцев для проведения игры. Игроки встали в середине круга, а по окружности были разложены 16 карт, отмеченных номером. Каждому игроку вручили инструкцию с планом самостоятельных действий, причем никто понятия не имел о правилах действия других участников игры. Подобную модель д-р Казин использовал для описания группового поведения животных.
В одной версии эксперимента каждый человек был проинструктирован так, чтобы в итоге остаться с группой. Как и предсказывала модель группового поведения, в таком случае игроки пытались двигаться кучкой, держась друг друга, оставаясь в пределах круга и оценивая ситуацию.
В другой версии один человек был проинструктирован так, чтобы достигнуть особой карты на краю круга, не оставляя группу. В этом случае игроки быстро сформировали небольшие подгруппы с лидером во главе, которые совместно двигались к цели.
Затем ученые создали ситуацию противоречия, когда двум или более людям дали команду двигаться в противоположные стороны, тогда как остальные должны были не оставлять группу. В результате группа не развалилась, несмотря на противоречия лидеров. Согласно предсказанию модели Казина, человеческая толпа приняла быстрое и неосознанное решение, каким способом двигаться в сложной ситуации. Результаты эксперимента описаны в журнале Animal Behavior.
Основы поведения толпы, по мнению исследователей, можно применить не только к живым существам. Инженер Наоми Леонард (Naomi Leonard) из Принстонского университета разработал модель коллективного движения роботов.
«Правила коллективного поведения одинаковы для всех живых и неживых объектов, – замечает д-р Казин. – В конечном счете, группы роботов могли бы лучше выполнить работу по сбору информации в опасных местах. Если из строя выходит один индивидуум, алгоритм продолжает работать. Таким же образом работают и раковые клетки, образующие опухоли и мигрирующие через ткани, образуя метастазы. Даже работа мозговых клеток следует тем же правилам коллективного поведения, замеченным у саранчи и рыб. Люди принимают единственное решение на основе множества коллективных сигналов, идущих из самых разных участков головного мозга, органов памяти, зрения и слуха».
Источник
Большие загадки муравьиной жизни
Большие загадки муравьиной жизни
Наблюдая муравьев на каждом шагу, встречаешься с загадками их жизни. Весь мир муравьев — сплошная загадка. Как читатель может убедиться, в этой книге описаны многочисленные интересные факты жизни муравьев, свидетелем которых удавалось быть автору.
В каждом отдельном здесь описанном эпизоде из жизни муравьев, казалось бы, внешне незначительном, всегда проявлялся кончик ниточки, потянув за которую удавалось раскрыть ранее не известное и заглянуть краешком глаза в область сокровенной психической жизнь муравьев.
Психическая жизнь муравьев долго будет одной из самых жгучих загадок не только зоопсихологии, но и биологии вообще. Мозг муравьев ничтожно мал в сравнении, допустим, с мозгом человека. И все же он вместилище разнообразнейших и сложнейших инстинктов, способности к подражанию, накоплению опыта и научению и всего того, что создает то, что я называю высшей инстинктивной деятельность даже осмеливаюсь сказать проблесками разума.
Как и у всех насекомых в значительной мере психическая жизнь муравьев обусловлена инстинктивными действиями, этой своеобразной врожденной и передающейся по наследственности памятью предков. Муравьи, строго следуя ему, совершая, подчас, действия нелепые и противоречивые жизненным интересам, то есть той органической целесообразности, которая царит в природе. Они часто не могут повторить какой-либо маленький акт, совершаемый только один раз в жизни, не в силах его и изменить. Например, самка, закончившая брачный полет, если у нее отрезать брюшко, начинает сооружать выводковую камеру, как бы собираясь обосновывать семью, хотя к яйцекладке и материнским обязанностям она уже неспособна, также как и не способна продолжать жизнь. Впрочем, подобное бессмысленное проявление инстинктов можно наблюдать и у высших животных.
Инстинкты часто совершаются в определенной и строгой последовательности, завершение одного из них ведет к свершению другого, затем третьего и далее. Но что удивительно, некоторые очень сложные инстинкты могут у муравьев не проявляться длительное время, даже в течение нескольких поколений, если для их проявления нет необходимости и все же внезапно пробуждаться при каких либо неожиданных обстоятельствах, как ответная, жизненно важная и защитная реакция.
Но муравей не автомат, поведение которого обусловлено только врожденными инстинктами. Он обладает громадным набором сложных формы поведения Не касаясь того, что было известно ранее, перечислю лишь то, что удавалось увидеть автору.
У него существует четкая служба наблюдателей, располагающихся на самом жилище. Он ведет постоянную слежку своими соседями-муравьями, тайно посещая их жилище. Ему свойственна явная любознательность, взаимная помощь, уход и даже лечение друг друга.
Удивительна его способность переставлять членов своего общества с одной задачи на другую, выполняемую своеобразными распорядителями-инициаторами. А если в обществе возникает несогласие с чем-либо важном и особенном, того члены своим примером убеждают противную по устремлению партию следовать другой, Он проявляет неравнодушие, если не сказать пристрастие к ярким гладким и красивым предметам, владеет сложным и разнообразным языком общения, слагающимся из внутривидовых и междувидовых («международных») сигналов. Умеет различать различие между членами своего общества, их принадлежность к определенной специализации. Владеет сложными строительными навыками. Устанавливает дорожные знаки на тропинках, связывающих жилище с угодьями охоты. Муравьи-разведчики, инициаторы способны привлечь к нападению на добычу в зависимости от ее размера, крупных или мелких охотников, указывая направление ее нахождения. В редких случаях при отсутствии обычной добычи способен организовать поиски и нападение на крупную добычу тесно связанные партии охотников.
Его общество умеет регулировать плодовитость самок, загадочными способами продлевать продолжительность жизни самок не имеющей аналогии среди животного мира. Очень сложна жизнь так называемых «рабовладельцев» и взаимные отношения их со своими муравьями-помощниками. При возникновении голода у него начинает процветать воровство добычи и пищи у соседей как способ выживания.
Виды, организующие массовые поселения содружественными муравейниками, так называемые «федерации» ради устранения опустошительной внутривидовой борьбы производят, кроме текущего взаимного обмена жителями, однократно массовое расселения между соседями, благодаря которому около двух третей населения семьи расселяется между собою. Другие виды федераций регулируют численность своего населения периодическими истребительными войнами или своеобразными испытательными сборищами в которых погибают старые или немощные особи.
Общество муравьев не однородно. Оно слагается из членов, обладающими индивидуальными способностями, что создает особый качественный уровень психики этих необычных насекомых.
И, наконец, в высшей степени загадочно ярко выраженное поведение некоторых особей, условно названое нами играми, всегда привлекающее внимание окружающих. Кто они — предстоит узнать будущим исследователям.
Есть ли у муравьев отвлеченные представления между причиной и следствием, способность к элементарному суждению — мы не знаем. Вряд ли они способны рассуждать на основе логических заключений, свойственных человеку. Уж очень мал мозг муравья, хотя по отношению к размерам тела ему принадлежит немалая доля. И все же у муравьев отчетливо существует какое-то проявление ассоциативной инстинктивной деятельности, которую, я стал называть высшей инстинктивной деятельностью. Нам ее трудно понять. Законы мышления человека другие и основаны на иной качественной и количественной основе.
Сложные формы поведения, описанные этой книге наблюдавшиеся мною, свидетельствуют о гораздо более высоком уровне психической жизни муравьев, чем предполагалось ранее и в этом мое глубокое убеждение, сложившееся в результате многолетних наблюдений.
Муравьиное общество очень древнее. Судя по находкам муравьев в окаменевшей смоле — янтаре, уже 25 миллионов лет муравьи были общественными насекомыми. В их обществе много внешних аналогий с обществом человека. И хотя их основа может быть иной, они подтверждают сложную слаженность муравьиного общества.
В далеком прошлом мирмекологии, так называется наука о муравьях, часто строились аналогии жизни муравьев с жизнью человека. Эти аналогии были, в какой-то мере, наивны, и впоследствии, особенно трудами талантливого энтомолога Ж.Фабра опровергнуты и осмеяны материалистами и социологами. И все же между муравьиным и человеческим обществами пролегло множество сходного, от которого не просто отказаться. Поведением, образом жизни и духовным миром человека также правят инстинкты, унаследованные от далекого предка, и разум не способен их подавить, да это в какой-то мере было бы невозможно и даже вредно. Но если в мире муравьев инстинкты и зачатки разума сочетаются друг с другом органически целесообразно, помогая друг другу, то в человеческом обществе разум не вошел в такое согласие, а наоборот образовал негативное несоответствие друг с другом. Это несоответствие обусловило трагедию человеческого общества, его неустроенность и стало угрозой его существования.
Но об этом, о взгляде натуралиста на человеческое обществе — другой и несколько необычный разговор. Ему посвящены мои последние книги «Великий парламент инстинктов», а также второе расширенное ее издание «Во власти инстинктов» К сожалению, они опубликованы очень маленьким тиражом и поэтому недоступны широкому кругу читателей.
Рассказ о муравьях, о встречах с ними, о различных наблюдавшихся в течение нескольких десятилетий историй этого удивительного создания, подошел к концу. Из него, можно понять сколь необычны эти насекомые, приобретшие общественный образ жизни. Но чем больше удается узнать это общество, тем раскрывается еще больше загадочного и необъяснимого. С таким ощущением я и расстаюсь с муравьями.
Источник