Социальная организация у муравьев

Кто в доме хозяин: социальные роли муравьев

Муравейники – это уникальные сообщества, все особи в которых работают слаженно, как единый организм. В колониях муравьев четко распределены их социальные роли, от исполнения которых зависит существование всего семейства. Перед каждым насекомым стоят определенные задачи. Общая для всех особей цель – жизнеобеспечение муравейника.

Кто в муравейнике живет

В каждой колонии построена четкая иерархия, определяющая обязанности той или иной особи.

• Матка. Это королева муравейника, которая обеспечивает размножение. Самая крупная особь в семействе. Продолжительность ее жизни может достигать 20 лет. Пока королева жива и откладывает яйца – колония существует. После гибели матки в гнезде не появляются новые личинки, и муравейник постепенно вымирает.
• Рабочие муравьи. Это самки, не имеющие функции воспроизводства. Они занимаются уходом за королевой, выращиванием молодых особей, строительством и ремонтом муравейника, добычей пищи и т. д. Живут около 3 лет.
• Солдаты. Особи, охраняющие колонию и ее обитателей. Кроме того, они помогают расчленять крупную добычу, если рабочий муравей не может сделать это сам.
• Самцы. Эти насекомые оплодотворяют самку в период лета и погибают через 2-3 недели.
• Самки. После оплодотворения становятся матками, создавая собственную колонию или возвращаясь в прежнюю.

После основания гнезда матка откладывает в нем яйца и живет одна, пока не появится потомство. Первые рабочие муравьи ухаживают за королевой и личинками, добывая пищу, а также занимаются строительством, расширением и уборкой жилья.

Касты рабочих муравьев

Основная часть жителей муравейника – рабочие. Именно они занимаются «хозяйством», поддерживая жизнеспособность колонии и обеспечивая ее питание. В зависимости от исполняемых обязанностей этот класс делится на группы:

• Няньки. Насекомые следят за кладками яиц, куколками и молодняком. Они измельчают добытую пищу в своеобразную «кашку» для кормления личинок.
• Скотоводы. Эти особи заняты выпасом тли – своих «домашних питомцев». Их переносят на самые сочные листья, а затем забирают в гнездо. Тля выделяет сладкий сироп, который любят муравьи.
• Строители. Растущая колония нуждается в постоянном добавлении новых камер. Муравьи-строители прорывают ходы и ремонтируют гнездо.
• Фуражиры. Насекомые, отвечающие за питание в колонии. Фуражиры делятся на активных (разведчиков) и пассивных. Обнаруживая пищу, активный муравей возвращается в гнездо и оставляет за собой след запаха. По нему пассивные особи находят еду и переносят ее в жилище.

Если разведчик не вернулся – значит, там опасно, колония туда не пойдет. Если муравей несколько раз возвращается без пищи, собратья его загрызают.

Обязанности, которыми наделяется та или иная особь, зависят от ее индивидуальных качеств. Более инициативные и подвижные муравьи становятся разведчиками и охотниками. Их реакция помогает обеспечивать сообщество пропитанием. Спокойные и степенные представители семейства занимаются выпасом тли и сбором ее сиропа. Возраст насекомого может повлиять на смену его деятельности. Если же часть колонии погибла по внешним причинам, роли в муравейнике перераспределяются среди оставшихся особей.

Посмотрите, что входит в каждый комплект:

Источник

Социальная организация муравьев сходна с устройством Интернета

Разработчики информационных технологий могли бы кое-чему поучиться у этих насекомых

Муравьи научились формировать колонии 130 млн лет назад, и, по-видимому, именно умение жить сообща привело к необычайному эволюционному успеху этой группы: на Земле сейчас насчитывается свыше 11 тыс. видов муравьев. Их социальная организация чрезвычайно напоминает всем знакомые социальные сети и, шире, Интернет, пишет К. Стасевич (compulenta.computerra.ru). Рано или поздно это сходство должно было броситься в глаза, и вот, наконец, возникло слово «антернет» — гибрид «интернета» и «ant» («муравья»). Появились работы, в которых исследователи напрямую пытались выяснить, что общего между муравьиными и электронными сетями.

Например, оказалось, что муравьи ищут пищу по алгоритму, схожему с TCP — протоколу, который регулирует поток веб-данных. Человеческие сети и муравьиные работают по одному принципу: муравьи передают друг другу пакеты данных лишь после подтверждения, что предыдущий пакет был получен, и выходят на поиски пищи после того, как в муравейник придет товарищ со съедобным грузом.

В заметке, опубликованной в Wired, Дебора Гордон из Стэнфордского университета (США) описывает сходства и различия сетевых объединений муравьев и WWW. Так, бородатые муравьи-жнецы, населяющие засушливые территории, сильно зависят от воды: пополнять запасы, кои они потратили на поиски пищи, им приходится за счет семян растений, которые они собирают. Поэтому, даже если разведчик принесет пищу, его товарищи вовсе не обязательно пойдут туда, откуда он вернулся, — для начала они оценят, стоит ли, грубо говоря, овчинка выделки. Если доставка корма аукнется повышенным расходом воды, муравьи лучше подождут более влажного дня, но не потратят свои «водяные консервы» — семена растений. Исследователи видят в этом еще одно сходство с протоколом TCP: если нет уверенности, что сообщение дойдет по адресу, система просто его не отправит.

Успех той или иной колонии, считает г-жа Гордон, зависит не от оптимизации потребления пищи, но от оптимизации расходов — муравьи просто не предпринимают действий, которые в данных условиях будут стоить больших затрат. Это повышает выживаемость колоний: те, что действовали именно так, просуществовали на одном и том же месте свыше четверти века, тогда как другие, менее «разумные», исчезли.

Но что происходит, когда колония увеличивается? Несмотря на рост, муравейник остается стабильной системой, будучи хорошо защищен от возможных мелких неполадок, связанных с неправильной работой той или иной особи. Кроме того, система связей в муравейнике построена так, чтобы польза от каждого его члена была больше, чем расход ресурсов на него. В крупной колонии взаимодействия упрощаются, муравьи передают свои сообщения без конкретного адресата, причем таких информационных событий становится избыточно много, а их содержание сводится к минимуму. Это и обеспечивает защитную информационную «подушку»: если один не передаст сообщение, то это сделают за него сотни других. В итоге создается прочное информационное облако, работающее на множестве простых и случайных взаимодействий.

При этом эволюция муравьев позаботилась о разнообразии сетевых алгоритмов, которые подходили бы к самым разным условиям среды. Так, некоторые муравьи живут там, где издержки на поиск пищи не так велики, как в сухой полупустыне, но при этом нужно собирать что-то скоропортящееся (например, кусочки фруктов), да еще и следить, чтобы соседи не нашли добычу первыми. Задача тут в том, чтобы как можно быстрее найти что-то съедобное и потом защитить находку от посягательств другой колонии. Как это сделать без централизованного управления? С помощью сплошной сети: муравьи рассеиваются по территории (постоянные блуждания в этом случае, напомним, не грозят им потерей воды), и тогда к любому месту, где будет обнаружено нечто стоящее, можно стянуть необходимые силы поддержки.

На практике это выглядит так: муравьи покрывают территорию постоянными маршрутами, «муравьиными дорожками», которые без преувеличения можно сравнить с проводами или информационными каналами. Муравьи сходят с этих дорожек и ищут добычу на довольно небольшой территории — получается что-то вроде разметки местности для поиска. Такая распределенная сеть позволяет быстро ответить всей системе, если от какой-то одной особи придет соответствующий сигнал, причем сделано это будет безо всякого центрального контроля.

Наконец, еще одна проблема, которую решают муравьи и с которой сталкивается любой веб-пользователь. Это безопасность. Муравьи разных колоний стараются «подслушать» химические сигналы друг друга (или просто отследить плотность муравьев-конкурентов), чтобы самим воспользоваться обнаруженными ресурсами. Но муравьи не заботятся об абсолютной защите — вместо этого они меняют свое поведение в зависимости от конкретного уровня опасности. То есть их «противовирусная система» опять же не управляется «из центра», а подстраивается под контекст. По словам г-жи Гордон, наши электронные сети только-только начинают осваивать такие алгоритмы защиты. Ну и, наконец, нельзя не отметить, что муравьи задолго до инженеров освоили принцип кольцевой сети, в которой каждый индивидуум соединен только с двумя другими, что позволяет быстро залатать возможный разрыв в канале связи.

То есть муравьи демонстрируют пример социально-информационной сети, которая децентрализована, легко масштабируется и при этом устойчива к внешним воздействиям — в том числе со стороны других «сетей». Так что, возможно, в скором времени человек станет заимствовать не только биофизические придумки природы, но и некие эволюционные изобретения, которые можно применить в информационных технологиях.

Источник

Какая иерархия существует у муравьев и кто главный в муравейнике?

Муравьи – одни из наиболее древних видов живых организмов, обитающих на Земле. По мнению энтомологов, их возраст не менее 100 млн лет. В мире насчитывается около 14 тыс. видов, которые расселены по всем странам и континентам (за исключением Антарктиды).

Наша статья о том, какая существует иерархия в отдельно взятой муравьиной колонии. Эта тема лишь на первый взгляд может показаться скучной. Чем ближе человек познает все тонкости устройства жизни этих насекомых, тем больше приходит в изумление. Достаточно привести такой пример: мозг муравья составляет 25% от массы его тела. Если эту цифру спроецировать на человеческий организм, то наша голова была бы в восемь раз больше, а масса мозга – в десять раз, т. е. почти 20 кг.

Иерархия муравьёв в муравейнике

Муравьиная колония – это единая семья, состоящая из десятков тысяч особей, объединённых единой целью – жизнеобеспечение муравейника. Каждая особь имеет свою чётко определённую задачу, которую и выполняет изо дня в день. Все муравьи разделены между собой на группы по виду деятельности. Это так называемое профессиональное разделение. Каждая группа специализируется на выполнении какой-то одной задачи. Например, няньки занимаются уходом за новорождёнными, фуражиры – добычей пищи, строители – улучшением условий обитания семейства и т. д.

Совершенно недавно учёные установили, что профессии можно выбирать в соответствии со способностями и физическими особенностями муравьёв, выявляемых ещё в детстве. Так, все муравьи начинают свою карьеру с профессии няньки. Затем более крупные становятся воинами или охранниками, некоторые – пастухами, а часть предпочитает до конца жизни ухаживать за молодняком. По мере старения, когда особь слабеет (а продолжительность жизни работяг – 2-3 года), она вправе перейти в другую профессию, более простую, и больше находиться вблизи муравейника, где безопаснее.

Если же в колонии возникает критическая ситуация – гибель отдельной профессиональной группы или потеря слишком большого числа особей, то все остальные перераспределяются и берут на себя любые другие обязанности, необходимые для поддержания жизнеспособности гнезда в связи с ситуацией. Это объясняет, как муравьям удалось прожить 100 млн лет и почему их крайне сложно вывести из квартир.

Королева

Её ещё называют маткой. Это центральная фигура в гнезде (кстати, их может быть и несколько). Её задача – беспрерывное (на протяжении 10-20 лет) воспроизведение жизнеспособного потомства. Матка спаривается с самцом раз в жизни. Это происходит в воздухе (в полете). Накопленная сперма используется на протяжении всех оставшихся лет для оплодотворения яиц.

После спаривания самка строит гнездо, где первое время живет одна и активно выводит рабочих муравьёв, которые позже организуют колонию. Теперь королеве больше не нужны крылья и она их себе отгрызает.

Некоторые считают, что матка – руководит всей колонией. На самом деле это вовсе не так. Она занимается только воспроизведением. Все вопросы решают рабочие муравьи. Они могут:

• перемещать королеву в разные части гнезда;
• сместить (а точнее убить), если видят, что воспроизводство клана под угрозой из-за снизившегося количества откладывемых яиц;
• обменять на другую в соседней колонии.

Самки и самцы

Эта каста предназначена исключительно для спаривания. Её представители не работают, а живут за счет работяг. После спаривания самки могут остаться в этом же клане, а могут организовать собственное гнездо. Самец после акта гибнет. Продолжительность его жизни не превышает нескольких недель.

Рабочие

Эта каста сформирована из недоразвитых самок. Они не могут спариваться, и их основная задача – забота о благосостоянии семьи. Продолжительность их жизни не превышает 3 лет.

Среди рабочих выделяются такие профессии, как:

1. Работники роддома. Они отвечают за перенос и хранение кладки, а также поддержание оптимальной температуры в инкубаторе.
2. Няньки. Они смотрят за новорожденными.
3. Санитары, осуществляющие уход за больными и ранеными сородичами. В их задачу входит изоляция пациента, его кормление и лечение, если это возможно. Например, если у него сломана лапка, то санитар её откусит.
4. Строители. Это большая группа рабочих, которые постоянно оптимизируют жилищные условия: прорывают новые ходы и тоннели, строят убежища и защитные сооружения. При необходимости занимаются расширением гнезда. Отдельная функция – это защита от плесени. Для этого ежедневно осуществляется перенос хвои из нижних слоев наверх (чтобы просыхала), а из верхних – в нижние. Таким образом поддерживается постоянная влажность.
5. Пастухи, ухаживающие за стадами тли (это домашние животные муравьёв), обитающей неподалеку от муравейника, и добывающие у неё так называемую падь – вкусную, сладкую и полезную жидкость.
6. Хранители нектара, который является неприкосновенным запасом продуктов питания на случай, если возникнут проблемы с добычей или доставкой еды.
7. Фуражиры, отвечающие за поиск и доставку еды. Эта группа имеет основные силы и помощников. К основным относятся разведчики, заготовители и транспортировщики. Задача первых – обнаружить еду и рассказать об этом своим, вторых – складирование продуктов, третьих – доставка еды в гнездо. Если сил основной группы не хватает, то мобилизуются помощники.

Солдаты

Это тоже работяги, но особая и обособленная подгруппа. Прежде всего воины отличаются телосложением: это самые крупные муравьи с сильно развитой мускулатурой головы и жвалами. У некоторых видов голова воинов настолько видоизменилась, что они потеряли способность принимать пищу самостоятельно. Их кормят другие муравьи.

Воины выполняют следующие функции:

• защищают жилище и всех членов своего клана от врагов;
• сопровождают в качестве охраны фуражиров;
• при необходимости помогают фуражирам перенести еду в муравейник, а если добыча слишком крупная, то при помощи мощных челюстей помогают расчленить её.

Отдельная группа внутри воинов – это муравьи-захватчики. Из названия ясно, что их главная задача – завоевание новых территорий, а также добыча рабов. Да, муравьи часто и активно используют рабских труд особей, захваченных при нападении на соседние муравейники. Точнее похищаются только личинки и коконы, из которых потом выращивают рабов. В существующей иерархии, какая существует у муравьев, они станут самой низшей кастой.

Источник