Размер имеет значение для колоний пчел «суперорганизм»

Ученые тщательно изучили тонкости того, как отдельные организмы живут и действуют вместе в группах, известных как биологические коллективы. В «суперорганизмах», таких как пчелиные семьи, взаимодействия отдельных членов в сумме приносят пользу всей семье.


Подробности о том, как колонии принимают решения перед лицом меняющихся условий, жизненно важных для их выживания, остаются неуловимыми. Исследователи из Калифорнийского университета в Сан-Диего, изучающие медоносных пчел, опубликовали исследование, показывающее, что размер колонии является ключевым фактором. Выводы, проведенные исследователями из Отделения биологических наук Калифорнийского университета в Сан-Диего и Института нейронных вычислений, а также исследователем из Вестфальского университета прикладных наук в Германии, опубликованы 10 ноября в Журнал интерфейса Королевского общества.

Работая на пасеке Калифорнийского университета в Сан-Диего, исследователи в течение нескольких лет собирали данные о поведении особей в малых и больших семьях медоносных пчел. Их усилия были сосредоточены на коммуникативных сигналах, которые пчелы используют для передачи информации. Медоносные пчелы используют энергичный «танец виляния», чтобы дать своим товарищам по улью знать об доступном источнике пищи, полезном для колонии. Но когда условия таких источников пищи ухудшаются, или когда товарищу по улью угрожает хищник, пчелы затем издают сигналы «стоп», которые включают передачу вибраций и нанесение ударов головой, которые позволяют танцорам виляния знать, что источник не дольше жизнеспособный вариант.

Они обнаружили, что ключевой определяющий фактор сводится к размеру колонии. Крупные, устоявшиеся колонии с удобными запасами продовольствия были менее склонны рисковать с опасными источниками пищи. С другой стороны, более мелкие колонии, которым требовалось найти достаточное количество пищи, чтобы поддерживать себя, были гораздо более склонны рисковать и игнорировать предупреждающие сигналы.

«Мы создали искусственный стоп-сигнал, который, как и естественные стоп-сигналы, заставлял танцоров вилять на короткое время», — сказала ведущий автор Хизер Белл, доктор философии (резюме исследования доступно здесь). «Затем мы использовали искусственный сигнал для танцоров виляния из колоний разного размера. Измеряя, как долго длились танцы виляния, мы обнаружили, что пчелы из маленьких семей действительно реже слушали сообщение от нашего искусственного сигнала, чем пчелы из больших семей. «

Результаты подчеркнули идею о том, что стратегия, которая помогает поддерживать жизнь небольшой колонии, не обязательно является оптимальной стратегией для большой колонии.

«Все сводится к риску. Меньшие колонии будут подвергаться большему риску, потому что им нужна еда», — сказал Джеймс Ние, профессор Секции экологии, поведения и эволюции и старший автор статьи. «Когда рой создает новую колонию, они оказываются в безвыходном положении и, вероятно, с большей готовностью рискуют».

Исследователи указывают, что поведение таких суперорганизмов аналогично нейронным сетям. Как в колониях, так и в нервных системах информация обрабатывается сетями отдельных компонентов, которым необходимо обмениваться важной информацией для выживания биологического коллектива. Другие системы, в которых наблюдается такое поведение, включают человеческие социальные группы, такие как небольшие компании, которые с меньшей вероятностью прислушаются к новой информации, которая может заставить их изменить свой запланированный курс. Ученые также указывают, что их результаты могут иметь значение для проектирования сетей искусственных вычислений. Подобно пчелиным семьям, эти сети должны работать хорошо и оставаться устойчивыми по мере роста или уменьшения размера.

В естественной среде, говорит Ние, результаты нового исследования помогают ученым понять, как пчелы адаптируются к динамическим условиям, включая изменение климата.