Jak mówią muchy: tańce wąglowe i fizyka zbierania sięłek

Kolonia myśląca stopami — i tańcząc

Nie ma żadnej jednej muchy, która wiedziałaby, gdzie najlepsze kwitnące rośliny są na dany dzień. Co kolonia ma zamiast tego, to ciągle aktualizowana mapa crowd-sourced, stworzona na podstawie tysięcy indywidualnych podróży zbierających nectar i przekazywana poprzez jedno z najbardziej badanych systemów komunikacji w świecie zwierząt: tańczące tańce. Rozumienie, jak działa, oznacza spojrzenie na oba końce procesu — fizyczne działanie lata i zbierania nectora, oraz tańce przekształcające doświadczenia jednej mchu w kolonialną wiedzę.

Fizyka wyprawy zbieracza

Zbieracze są w stanie rozszerzać swoją dziedzinę do około 5 km od jajnika, latając z prędkością do około 40 km/h załadowani nektarem (i nieco szybciej, do 58 km/h, gdy wracają puste), przewożąc do około 50 mg nektaru na wyprawie. Ale tak jak w większości aktywności zbieraczy zwierząt, odległość jest kosztem, a większość rzeczywistej aktywności zbierania sięłek skupia się znacznie bliżej domu — większość zebranych sięłek pochodzi z obszarów wokół jajnika o promieniu około 800 m, zaś dłuższe loty są przeznaczone dla wyjątkowych pól wartościących dodatkowe koszty energii.

Decodowanie tańca

Tańce wąglowe samek kodują dwa elementy informacji geometrycznie. Kierunek jest komunikowany jako kąt od poziomej na pszczelniku, równy kątowi między źródłem pokarmu a pozycją słońca — przetłumaczenie wschodniego kierunku zegara w tańczący kąt pionowy, dokładny do około ±4-7° w większości pomiarów. Odległość jest komunikowana przez trwanie samego tańca; często cytowana relacja między skalowaniem czasu trwania a odległością to d = 803 × twaggle0.85 (często przypisane do badaczy takich jak Beekman i kolejni, choć stałe dokładnościowe się nieco różnią między badaniami i gatunkami). Elegantność systemu — prawdziwy kierunek zegara i prawdziwa odległość, oba kodowane w tańcu wykonanym na pionowej powierzchni w ciemnym pszczelniku — jest jednym z powodów, dlaczego jego odkrywca, Karl von Frisch, zdobył Nobla za dekodowanie go.

Jaka decyduje kolonię, gdzie wysłać swoje siły robocze

Nie każda tańczyni zdobywa równą uwagę. Kolonistki wydaje się oceniać kilka czynników przed decyzją, czy podążyć za danym tańcem, a używana w modelach kolonii uproszczona koncepcja to 'Ocena jakości tańca' (Dance Quality Score), która łączy jakość nectaru (ok. 35%), efektywność odległości (30%), rozmiar obszaru (20%) oraz siłę tańca (15%). W praktyce oznacza to, że tańcze dla mediarnego, ale bardzo bliskiego obszaru mogą skrybać tak samo efektywnie jak tańcze dla doskonałego, ale odległego. Kolonia niejako wykonywała obliczenia kosztowo-beneficjalne na całym swoim zespole roboczym, bez konieczności, by każda mucha przeprowadzała arytmetykę.

Sześć sposobów na znalezienie drogi do domu

Tańce wąglowe zwracają uwagę, ale foragista wykorzystuje ogromną ilość systemów nawigacyjnych, które nadmiernie nakładają się i pozwalają mu dotrzeć do kwiatowego obszaru i wrócić: integracja ścieżki (monitorowanie odległości i kierunku przelatywanej drogi, dokładne do około ±5% błędu po 2 km), pamięć o punktach orientacyjnych, kompas niebieski i polarizacji światła, zmysł magnetyczny, homing olfaktyczny oraz nawet ogólne mapowanie kognozycznego budowane na wielu wyprawach. Takie nadmierny zapisanie systemów nawigacyjnych prawdopodobnie jest powodem, dla którego muchy pozostają zdolnymi nawigatorami nawet wtedy, gdy jedna sygnał jest uszkodzona, na przykład podczas deszczu.

Tym samym nadmiernie zapisane systemy mają swoje granice — ekspozycja regularnych pestyczów wydaje się specjalnie szkodzić tym systemom nawigacyjnym. W modelach kolonii, ekspozycja sub-lethalnej równoważnej neonicotynoidowej powoduje podwójenie błędu integracji ścieżki w okresie długotrwałym po ekspozycji, dodając około 22% niepowodzeń lotów homingowych na 10 ppb ekspozycji i przyczyniając się do maksimum 30% zwiększenia zmniejszenia długości życia pod warunkami regularnej ekspozycji — te dane pochodzą z regulacji symulacji, a nie jednego badania polowego, ale są ogólnie zgodne z dobrze dokumentowanym faktem, że ekspozycja do neonicotynoidów narusza nawigację i homing much.

Często zadawane pytania

Wypróbuj na żywo

Wszystko powyżej działa bezpośrednio w Twojej przeglądarce — otwórz How Bees Talk i zmieniaj parametry podczas działania. Nic nie jest instalowane ani przesyłane na serwer, cały model działa w jednej karcie.