Поза танцем вигинанна: Приховані сигнали, які бджоли використовують для управління вуликом

Вігалювання – це лише частина історії

Карл фон Фріш правильно розшифрував вігалювання, що й принесло йому Нобелівську премію та залишається найвідомішим прикладом тваринної комунікації поза межами власної виду, але розглядати його як єдину частину комунікації у бджолиному колі не оцінює того, як саме функціонує коло. Колоніальне суспільство з десятків тисяч особин, що координують пошук їжі, терморегуляцію, захист, розмноження та заміну королеви, потребує набагато більшої кількості каналів інформації, ніж одна вігалювання, яка описує розташування квітів. Бджоли створили цілий багатошаровий набір сигналів: вібраційні, тактильні, звукові та хімічні, кожен з яких підходить для різних типів рішень.

Особливо цікавим є те, що багато з цих сигналів не є просто розповсюдженою інформацією, як вігалювання; деякі з них набагато ближче до цілеспрямованих команд або запитів, які змінюють поведінку конкретних груп бджіл, функціонуючи менш як прогноз погоди та більше як майстер, який в режимі реального часу перенаправляє робочу групу.

Трепетний танець: закликаючи більше робітників

Коли збирачниця повертається до вулика з навантаженням медом і не може знайти бджолу-приймальну протягом розуміжного часу, вона може почати виконувати трепетний танець – характерну ходу, що характеризується тремтінням та ривками, яка відрізняється від плавної восьмикутної траєкторії вігального танцю, часто виконуваної під час повільного блукання по сотах, а не на фіксованій танцювальній поверхні. Трепетний танець функціонує як сигнал про те, що здатність вулика до обробки меду відстає від швидкості, з якою збирають медоносів.

Цей танець здається виконує дві функції одночасно: він залучає більше молодих бджіл для виконання обов’язків приймання меду, і водночас трохи пригнічує вігальний танець інших збирачів, тимчасово обмежуючи залучення ще більшої кількості збирачів доки здатність розвантаження вирівнюється. Це, по суті, є колоновим негативним зворотним зв’язком, який підтримує приблизну відповідність потоку що надходить меду та оброблювальної здатності вулика, виявлений біологом Томасом Сілі та його колегами, які досліджували, як колонії регулюють власний внутрішній робочий процес.

Припиняючий сигнал: короткий, різкий "ні"

Де тремтіння – це м’яке гальмування, яке триває хвилини, припиняючий сигнал набагато швидший і різкіший. Бджола передає його, швидко ударяючи головою об танцюючу медоносну бджіллу та створюючи короткий вібраційний імпульс, іноді супроводжуваний характерним гулом, що змушує отримувача зупинити або припинити танці майже миттєво. Він функціонує як прямий, цілеспрямований інгібуючий сигнал, а не загальне колоніальне оголошення.

Припиняючі сигнали різко зростають, коли джерело харчування виявляється небезпечним, наприклад, після того, як медоносна бджола зіткнулася з хижаком у квітковій кущі, або коли запаси меду в колонії вже переповнені. У обох випадках сигнал швидко пригнічує залучення до конкретного джерела чи діяльності, що свідчить про те, що у бджіл є механізм активного відхилення інформації, а також її обміну – деталі, які дослідники помітили значно пізніше, ніж тремтіння, оскільки вони відбуваються за мілісекунди та, на перший погляд, здаються нешкідливим зіткненням між двома бджолами.

Шум і каркання: звук наближення розродження

У дні, що передують розродженню та зміни королеви, колонія наповнюється акустичними сигналами, які рідко чутно в інші періоди року. Королева виробляє характерний свист або гудіння, вібруючи м’язами польоту та натискаючи груди на вощині, створюючи імпульсний звук, який добре поширюється через структуру вощини. Молоді королеви, що все ще перебувають у своїх яйцевинках, відповідають подібним, але більш приглушеним звукам, часто описуваним як каркання, оскільки вощинні стінки комірки приглушують і змінюють тон.

Уроженець використовував гудіння як практичний діагноз: чуючи його, особливо в поєднанні з закритими яйцевинками, він отримував сильний сигнал того, що колонія вже розродилася з старою королевою або активно проходить через зміни королеви, де конкуруючі молоді королеви сигналізують про свою присутність та готовність вийти і битися за єдине володіння улю. Точна соціальна функція все ще обговорюється, але вважається, що вона допомагає розподілити моменти появи королеви та може передавати статус домінування між конкуруючими молодими королевами перед фізичним зіткненням.

Сигнали, що генеруються вібрацією всього тіла

Розділяючи сигнал тремтіння та сигнал зупинки, слід відзначити ширшу категорію, яка називається сигналом вібрації або коливанням. У цьому випадку бджола стискає іншу бджілу (а іноді й сотову рамку) і швидко вібрує своїм тілом приблизно на секунду, перш ніж повторити цю поведінку на іншому отримувачу. На відміну від щільно специфічних сигналів тремтіння та зупинки, сигнали вібрації здаються більш загальною активаторною функцією, підвищуючи загальний рівень активності та готовність до різних завдань серед бджіл, які їх отримують.

Самі королеви активно передають і приймають сигнали вібрації, а ця поведінка особливо посилюється перед розпадом колонії, коли потрібно швидко перевести значну частину робочої сили з повсякденних завдань у вуліці в енергійний стан, необхідний для покидання гнізда як зграї. Дослідники все більше розглядають сигнал вібрації не як конкретну інструкцію, а як загальний стимулюючий сигнал для всієї колонії, що доповнює більш цілеспрямовані та специфічні повідомлення, які передаються сигналом тремтіння та зупинки.

Чому шарування має значення для стійкості колонії

Жоден із цих сигналів сам по собі не міг виконати роль всієї системи. Танець-круження чудово підходить для передачі точної просторової інформації про хороші пожилки на великі відстані, але він відносно повільний і не може миттєво зупинити небезпечну рекрутацію. Сигнал зупинки виконує цю роль ідеально: швидкий, цілеспрямований і здатний припинити конкретну поведінку за лічені секунди. Танець тремтіння вирішує вузьке місце у роботі, яке танець-круження не має механізму для вирішення взагалі, а сигнали свистом і вібрацією керують колоніальними переходами у репродукції та розводінні, які нічого спільного не мають з пошуком їжі.

Разом ці сигнали виявляють колонію, яка менш схожа на єдиного транслятора і більше на розподілену систему керування з кількома спеціалізованими зворотними зв’язками, що працюють у різних масштабах часу – від сигналу зупинки за кілька секунд до годинного накопичення танцю тремтіння та свисту перед відлітом розводини.

Frequently asked questions

Спробуйте наживо

Усе, що вище, працює прямо у вашому браузері — відкрийте the simulation і змінюйте параметри під час роботи. Нічого не встановлюється, нічого не завантажується на сервер, уся модель живе в одній вкладці.