В Калифорнии при строительстве автострад могут применить опыт муравьиных колоний

Может быть, в муравьиных гнездах кроется секрет уменьшения пробок на 405-й автостраде? В новом исследовании биологи Калифорнийского университета обнаружили сведения о том, как муравьи строят свои гнезда, которые могут быть полезны для проектирования более эффективных транспортных систем.

Ученым было интересно выяснить, как именно муравьи строят свои гнезда — под влиянием эволюционной истории каждого отдельного вида или текущих экологических условий. Оказалось, что эволюция не может объяснить наблюдаемые вариации между гнездами разных видов. Напротив, они пришли к выводу, что среда, в которой муравьи добывают пищу, и способ ее транспортировки являются основными факторами, определяющими способ строительства гнезд каждого вида.

Какой урок можно извлечь для людей? Если бы дороги лучше соответствовали способам перемещения товаров и людей в городах, транспортные сети могли бы быть более эффективными. Например, загруженность автострад Южной Калифорнии можно было бы улучшить, если бы на них были выделены полосы или дороги для грузовиков, следующих в крупные логистические узлы, такие как порты, склады и распределительные центры.

Муравьи сталкиваются с теми же проблемами, что и мы, когда речь идет о жизни в тесном пространстве, — говорит Шон О'Фаллон, докторант Калифорнийского университета по экологии и эволюционной биологии и первый автор исследования.

Мы плотно живем в городах, и в идеале мы должны быть плотно связаны друг с другом, но существуют ограничения на то, насколько тесно мы можем быть упакованы друг с другом. Для строительства зданий и дорог существует лишь ограниченное пространство.

В исследовании, опубликованном в журнале Philosophical Transactions of the Royal Society B, ученые проанализировали информацию из двух источников — сведения о 397 муравьиных гнездах были получены из ранее опубликованных данных и изображений, а еще 42 гнезда, расположенные в биологическом заповеднике Арчболд близ города Венус (штат Флорида), были изучены авторами заново. В общей сложности 439 гнезд представляли 31 вид муравьев.

Выяснилось, что структура гнезд во многом определяется такими факторами, как то, добывают ли муравьи пищу в одиночку или группами, а также тем, как они привлекают других муравьев для поиска и переноски пищи. Одним словом, активность и поведение животных играют большую роль в строительстве гнезда, чем какие-либо врожденные эволюционные шаблоны.

Можно представить себе гнездо как транспортную сеть — в нем живут муравьи, но это также и своего рода сеть автомагистралей, по которым они ввозят и вывозят вещи, — говорит Ноа Пинтер-Вольман, профессор экологии и эволюционной биологии Калифорнийского университета и соавтор статьи.

Исследователи рассмотрели четыре распространенные кормовые стратегии, используемые муравьями. У некоторых видов отдельные муравьи охотятся за пищей. В других случаях муравей приносит пищу в гнездо, чтобы привлечь других муравьев к поиску пищи. Муравьи также могут образовывать непрерывную тропу между источником пищи и гнездом, которая может сохраняться в течение нескольких месяцев. Или же они могут оставлять феромонный след, по которому могут в большом количестве следовать члены колонии — это явление исследователи назвали «массовой вербовкой».

Гнезда муравьев состоят из туннеля, ведущего вниз к входной камере, где муравьи привлекают других членов колонии для помощи в поиске или транспортировке пищи. От входной камеры вниз ведут туннели к другим камерам, которые соединены туннелями с еще более глубокими камерами. Камеры служат для различных целей, например, для хранения пищи и отходов, а также для выращивания потомства.

Исследователи ожидали, что у муравьев, использующих массовый способ добычи корма, входные камеры гнезд будут больше, чем в гнездах других видов, поскольку эти пространства должны обеспечивать взаимодействие большего числа муравьев. И действительно, это оказалось так.

Однако ученые также ожидали, что гнезда фуражиров массового набора будут иметь большую «плотность сети», то есть большее количество связей между камерами, чем гнезда, построенные другими видами. По мнению ученых, большая плотность сети будет способствовать более активному перемещению муравьев и ресурсов по гнезду.

Однако исследование показало, что у муравьев, представляющих все четыре кормовые стратегии, плотность сети была относительно низкой — даже в больших гнездах с сотнями камер. Более того, исследование показало, что при всех кормовых стратегиях гнезда с наибольшим количеством камер имели самую низкую плотность сети.

В своей работе исследователи пишут, что этот вывод может быть обусловлен просто особенностями архитектуры: Слишком большое количество туннелей между камерами может ослабить структурную целостность гнезда, что может привести к разрушению всей системы.

Муравьям приходится балансировать между эффективностью высокосвязных гнезд и стабильностью архитектуры, — говорит Пинтер-Воллман.

С одной стороны, они хотят, чтобы транспортировка была более быстрой, но если они начнут делать слишком много соединений, гнездо разрушится.

Оригинал изображения: https://www.inaturalist.org/observations/177921140

02.09.2023


Подписаться в Telegram



Транспорт

«Вертолеты России» обучают молодых инженеров создавать беспилотники
«Вертолеты России» обучают молодых инженеров создавать беспилотники

Холдинг Вертолёты России активно участвует в&n...

JAMDA: Для оценки пожилых водителей применяют инструмент с 91,5% точностью
JAMDA: Для оценки пожилых водителей применяют инструмент с 91,5% точностью

По мере старения населения планеты растет и&nb...

Рынок воздушных такси почти готов к взлету
Рынок воздушных такси почти готов к взлету

Такие компании как Boeing, Hyundai, Airbu...

Стэнли: робот, который выиграл грандиозный турнир DAPRA
Стэнли: робот, который выиграл грандиозный турнир DAPRA

Программа Grand Challenge была запущена Агентс...

В России собрали беспилотный самосвал с космическим экстерьером
В России собрали беспилотный самосвал с космическим экстерьером

Конструкторы Научно-технического центра ПАО&nb...

Предсерийный прототип беспилотного SMART шаттла представят летом 2022 года
Предсерийный прототип беспилотного SMART шаттла представят летом 2022 года

Инженеры Московского политехнического универси...

Как будет выглядеть транспорт будущего?
Как будет выглядеть транспорт будущего?

150 лет назад был построен первый дв...

Дроны не всегда экологичнее большегрузов
Дроны не всегда экологичнее большегрузов

Доставка посылок дронами лишь в определен...

Дышать в трубочку - вчерашний день
Дышать в трубочку - вчерашний день

Ученые из Калифорнийского университета в&...

Если скорость не отличается, зачем платить больше?
Если скорость не отличается, зачем платить больше?

Легковесный велосипед стоимостью 1000 фунтов н...

Железные дороги станут пластиковыми
Железные дороги станут пластиковыми

Неумолимо устаревающих деревянных сородичей за...

Выяснилось, как получить за автомобиль до 95% стоимости
Выяснилось, как получить за автомобиль до 95% стоимости

У любого человека в жизни возникает ситуа...

Механизмы для грузоподъемной техники обладают особой спецификой
Механизмы для грузоподъемной техники обладают особой спецификой

Производство грузовых барабанов для грузо...

Поиск на сайте

Знатоки клуба инноваций


ТОП - Новости мира, инновации

Nature: Поражение лёгких при COVID долго не проходит из-за реакции иммунитета
Nature: Поражение лёгких при COVID долго не проходит из-за реакции иммунитета
JACS: Ученые выяснили, как повысить эффективность фотокатализа
JACS: Ученые выяснили, как повысить эффективность фотокатализа
В ПИШ КАИ создали «мост» к цифровому двойнику композитных преформ
В ПИШ КАИ создали «мост» к цифровому двойнику композитных преформ
Nature Energy: Создана мембрана для удаления CO2, работающая на влажности
Nature Energy: Создана мембрана для удаления CO2, работающая на влажности
Nature Communications: Доказана перспективность универсальной вакцины от гриппа
Nature Communications: Доказана перспективность универсальной вакцины от гриппа
PRC: Ядерная структура титана-48 меняется при наблюдении с разного расстояния
PRC: Ядерная структура титана-48 меняется при наблюдении с разного расстояния
PRSBBS: Несколько видов муравьев выработали одинаковые отношения с деревьями
PRSBBS: Несколько видов муравьев выработали одинаковые отношения с деревьями
Кристаллографы СПбГУ раскрыли структуру минерала, открытого более 70 лет назад
Кристаллографы СПбГУ раскрыли структуру минерала, открытого более 70 лет назад
В МТУСИ разработали систему отслеживания модели человека во время фитнеса
В МТУСИ разработали систему отслеживания модели человека во время фитнеса
Студенты СевГУ предложили способ найти сбежавшую собаку при помощи спутника
Студенты СевГУ предложили способ найти сбежавшую собаку при помощи спутника
Учёные КФУ разработали новые материалы для металл-ионных аккумуляторов
Учёные КФУ разработали новые материалы для металл-ионных аккумуляторов
Московский Политех открывает «Книгу будущего» для развития инновационных изданий
Московский Политех открывает «Книгу будущего» для развития инновационных изданий
Эффективность светодиодов для дополненной реальности выросла вдвое
Эффективность светодиодов для дополненной реальности выросла вдвое
Advanced Materials: Гидрогелевое средство контрацепции сможет лечить эндометриоз
Advanced Materials: Гидрогелевое средство контрацепции сможет лечить эндометриоз
Nature Physics: Новый коллайдер стал ближе с технологией маршалинга мюонов
Nature Physics: Новый коллайдер стал ближе с технологией маршалинга мюонов

Новости компаний, релизы

Московский вуз готовит профессионалов для защиты учебных заведений
Ведущие игроки агрорынка представят новинки на «Дне поля» в Агробиотехнопарке Казанского ГАУ
Московский Политех и ведущие российские компании запускают 79 практико-ориентированных образовательных программ
Студенты Университета МИСИС выиграли 2.8 млн рублей в хакатоне «Лидеры цифровой трансформации»
U-NOVUS 2024: технологическое развитие России немыслимо без университетов и инвестиций бизнеса в техпред