Тандемный бег - это явление социального обучения, наблюдаемое в основном у муравьев , с помощью которого один муравей ведет другого местного муравья от гнезда к найденному им источнику пищи. Тандемный бег также используется для поиска и выбора лучших новых мест гнездования, куда может эмигрировать колония . [1] Муравей-последователь поддерживает контакт с муравьем-лидером, часто прикасаясь усиками к ногам и животу лидера. [2] Муравьи, хищники, падальщики и травоядные, имеют множество источников пищи, поэтому они могут путешествовать на расстояние до 200 метров от своего гнезда, оставляя на своем пути след запаха. [3]Чтобы привести своих родственников к новым источникам пищи, муравьи демонстрируют один из немногих примеров интерактивного обучения за пределами класса млекопитающих. Социальное обучение посредством обучения требует, чтобы наивный наблюдатель изменил свое поведение и приобрел некоторые навыки или знания быстрее, чем он мог бы получить самостоятельно, и чтобы учитель понес некоторые затраты. Чтобы муравей-последователь изучал ориентиры, лидер должен двигаться намного медленнее и часто останавливаться, чтобы проверить своего последователя. В конце концов, знание маршрута к новому источнику пищи может быть передано по всей колонии, поскольку один последователь становится лидером, что делает тандемное движение эффективным способом экономии времени. [4]
Виды, использующие тандемный бег
Муравьи [5] (По роду)
- Темноракс
- Diacamma
- Пахикондила
- Camponotus
- Гипопонера
- Paltothyreus
- Понера
- Cardiocondyla
- Халепоксен
- Harpagoxenus
- Лепторакс
Термиты [6]
- Reticulitermes speratus
- Reticulitermes flaviceps
- Reticulitermes chinensis
Как муравьи выполняют тандемный бег
Отдельные муравьи используют небесные и наземные сигналы, а также собственное обнаружение движения для навигации, но поиск пищи - не единственная их стратегия поиска пищевых ресурсов. До 35% муравьев выходят из гнезда тандемными парами. [7]
Исследования показали, что зрение играет роль только в навигации во время тандемных пробежек, но не играет роли для последователей при следовании за лидером. Последователь зависит только от тактильной и феноменальной информации. [8] Эксперименты, в которых исследователи ухудшают зрение муравьев, показали, что слепые муравьи с большей вероятностью будут следовать, чем вести, но все же могут играть роль последователя или лидера, однако для пар, у которых лидер был полностью зрячим, их тандем бег обычно был более плавным и быстрым. Таким образом, можно сделать вывод, что зрение используется для навигации наряду с другими системами ориентации, но не является механизмом, с помощью которого муравьи совершают свой тандемный бег. [8] Исследования показали, что лидеры полагаются на тактильную обратную связь от последователей во время тандемного бега. Последователь будет следовать за лидером, и лидер будет быстро бежать только после того, как его коснутся антенны ведомого. [9]
Во время тандемных пробежек, помимо тактильных сигналов, муравьи могут также использовать химические сигналы. Следы феромонов помогают поддерживать связь между муравьями, облегчают обучение и помогают в навигации. [10] Химические следы могут позволить последователям остановиться и изучить ориентиры, прежде чем присоединиться к лидеру. Лидеры, которые являются учителями, с большей вероятностью прокладывают тропы во время тандемных прогонов вперед, чем во время тандемных забегов назад. Большинство лидеров опускают свой желудок во время тандемного движения вперед, в то время как последователи этого не делают. Во время обратного тандемного бега большинство лидеров размещают свой желудок в верхнем или среднем положении, потому что к этому времени муравьи уже выучили маршрут, и следы уже проложены, поэтому вероятность того, что последователи потеряны, меньше. [10]
Муравьи-последователи не обязательно являются наивными собирателями. Когда муравьи-свинцы были экспериментально удалены во время тандемных пробежек, 40 процентов муравьев-последователей успешно достигли зоны кормодобывания после короткого поиска, что свидетельствует о том, что последователи уже были опытными сборщиками. [7]
Затраты и преимущества
Время, необходимое лидеру, чтобы добраться до источника пищи во время тандемного бега, увеличивается в четыре раза. [9] Однако последователь сможет найти источник пищи значительно быстрее во время тандемного бега по сравнению с поиском в одиночку. Кроме того, вожак получит пользу, если еще один муравей будет помогать переносить еду в гнездо. [9] Опытные муравьи-фуражиры часто участвуют в тандемных бегах в качестве последователей к знакомому дереву или месту кормления. Это может быть связано с тем, что деревья и другие участки часто представляют собой сложные структуры для навигации, и вожак может направлять опытного муравья к новому источнику пищи в той же системе. [2] Есть также плата за преследование муравьев, которые отделяются от лидера (или «теряются») во время тандемного бега. Когда тандемные бегущие муравьи были экспериментально разделены в лаборатории, потерянные муравьи начали вести поиск, и они часто возвращались в точку, где они были отделены от своего лидера, и их скорость ходьбы была замедлена почти на 50%. [11] Однако в некоторых случаях отделение от лидера приносит пользу; независимое исследование имеет решающее значение для практики тандемного бега. Благодаря независимому исследованию муравьи могут открывать новые и более прямые маршруты и, таким образом, сокращать продолжительность своих последующих тандемных пробежек, которые они будут вести. Самостоятельная разведка - основа улучшения маршрута в тандемном беге. [1]
Преподавание и социальное обучение
Тандемный бег - это форма найма и общения, которая включает обучение и социальное обучение. Опыт влияет на склонность к тандемному бегу старше возраста. Temnothorax albipennis всех возрастов могут участвовать в тандемном беге, но более опытные люди это делают. Более старые опытные муравьи также с большей вероятностью будут вести себя медленно и точно. Молодые неопытные муравьи способны вести и следовать в тандемном беге, но они ведут быстрее и менее точны. [12]
Когда отдельный муравей практикуется сам по себе, он может узнать еще больше. Муравьи могут сократить продолжительность тандемных пробежек и быстрее передавать информацию только в том случае, если они самостоятельно исследуют область между тем, чтобы стать последователем и стать лидером. [1] Независимое исследование выгодно, потому что оно ведет к улучшенному маршруту и более точному управлению тандемными пробегами. Для улучшения необходим только один цикл независимого исследования, а дополнительные независимые исследования не улучшают тандемных прогонов. Если лидер потеряет своего последователя во время бега, он может продолжить свой путь к месту назначения, а не развернуться, чтобы найти другого последователя, потому что это шанс для независимого исследования, которое может улучшить будущие забеги. [1] Тандемный бег сочетает в себе социальное обучение с индивидуальным обучением, чтобы получить максимальную пользу от этой практики. Точная информация, которая передается между ведомым и лидером, неизвестна, но следующий муравей получает ту же информацию, которую он получил бы, если бы нашел гнездо самостоятельно. Если новое гнездо далеко от старого, тандемный запуск позволяет последователям найти его быстрее, чем если бы они использовали индивидуальное исследование. [1]
У термитов
Помимо муравьев, тандемный бег наблюдался у рода Reticulitermes , в который входят термиты . У Reticulitermes speratus тандемный бег наблюдается как гомосексуальное поведение, когда самцы следуют за самцами, а самки следуют за самками, чтобы уменьшить хищничество. Участвуя в тандемном беге, термиты увеличивают риск столкновения с хищниками, но этот риск перевешивается преимуществами снижения их риска после встречи . Хищник может поймать только одно животное за раз, поэтому, используя тандемный бег, индивидуальный риск нападения каждого термита снижается за счет эффекта разбавления . [11]
Тандемный бег также используется для полового отбора термитов. Между тандемными бегущими самцами часто возникает конкуренция за то, какой термит окажется в заднем положении. Таким образом, самец в задней позиции сильнее и крупнее, и когда пара тандемных бегунов встречает самку, она будет отдавать предпочтение заднему самцу. [11]
Рекомендации
- ^ a b c d e Франклин, Элизабет Л .; Фрэнкс, Найджел Р. (2012-08-01). «Индивидуальное и социальное обучение в тандемном наборе муравьев». Поведение животных . 84 (2): 361–368. DOI : 10.1016 / j.anbehav.2012.05.002 . S2CID 53161886 .
- ^ а б Фрэнкс Н.Р., Ричардсон Т. (2006). «Обучение в тандемных муравьях» . Природа . 439 (7073): 153. Bibcode : 2006Natur.439..153F . DOI : 10.1038 / 439153a . PMID 16407943 . S2CID 4416276 .
- ^ Кэрролл, CR; Янзен, Д.Х. (1973). «Экология кормления муравьев». Ежегодный обзор экологии и систематики . 4 : 231–257. DOI : 10.1146 / annurev.es.04.110173.001311 .
- Перейти ↑ Davies, NB, Krebs, JR, & West, SA (2012). Введение в поведенческую экологию. 4-е изд., Wiley-Blackwell.
- ^ Hölldobler, Bert; Уилсон, Эдвард О. (01.01.1990). Муравьи . Издательство Гарвардского университета. ISBN 9780674040755.
- ^ Ли, Ганг-Хуа; Лю, Лонг; Лэй, Чао-Лян; Хуан Цю-Инь (01.08.2015). «Компромисс между антихищническим поведением и соревнованием в парах, производимый тандемом самцов и самцов трех видов Reticulitermes». Наука о насекомых . 22 (4): 560–568. DOI : 10.1111 / 1744-7917.12150 . ISSN 1744-7917 . PMID 24963824 .
- ^ a b Schultheiss, P., Raderschall, CA, & Narendra, A. (2015). Муравьи-последователи в тандемной паре не всегда наивны. Научные отчеты, 5.
- ^ а б Франклин, Элизабет Л .; Ричардсон, Томас О.; Сендова-Франкс, Ана Б .; Робинсон, Эльва Дж. Х .; Фрэнкс, Найджел Р. (10.09.2010). «Тупиковое обучение: тандемный бег муравьев с ослабленным зрением» (PDF) . Поведенческая экология и социобиология . 65 (4): 569–579. DOI : 10.1007 / s00265-010-1057-2 . ISSN 0340-5443 . S2CID 46349676 .
- ^ а б в Хоппитт, Уильям Дж. Э .; Браун, Джиллиан Р .; Кендал, Рэйчел; Ренделл, Люк; Торнтон, Алекс; Вебстер, Майк М .; Лаланд, Кевин Н. (01.09.2008). «Уроки обучения животных». Тенденции в экологии и эволюции . 23 (9): 486–493. DOI : 10.1016 / j.tree.2008.05.008 . PMID 18657877 .
- ^ а б Басари, Норасма; Laird-Hopkins, Benita C .; Сендова-Франкс, Ана Б .; Фрэнкс, Найджел Р. (06.06.2014). «Укладка следов во время пополнения тандемным бегом у муравьев Temnothorax albipennis » (PDF) . Naturwissenschaften . 101 (7): 549–556. Bibcode : 2014NW .... 101..549B . DOI : 10.1007 / s00114-014-1191-1 . ISSN 0028-1042 . PMID 24903681 . S2CID 8422652 .
- ^ а б в МАЦУРА, КЕНДЗИ; КУНО, ЭИЗИ; НИСИДА ТАКАЙОШИ (07.01.2002). «Гомосексуальный тандем, бегущий как эгоистичное стадо в Reticulitermes speratus : новое антихищническое поведение термитов». Журнал теоретической биологии . 214 (1): 63–70. DOI : 10,1006 / jtbi.2001.2447 . PMID 11786032 .
- ^ Франклин, Э., Робинсон, Э., Маршалл, Дж., Сендова-Фрэнкс, А., Фрэнкс, Н. (2011). «Разве муравьи должны быть старыми и опытными, чтобы учить?» (PDF) . Журнал экспериментальной биологии . 215 (Pt 8): 1287–92. DOI : 10,1242 / jeb.064618 . PMID 22442366 . S2CID 695602 . Проверено 15 октября 2015 года .CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )
Внешние ссылки
- Новости науки: первая демонстрация «обучения» нечеловеческих животных: муравьи учат, бегая в тандеме