Муравьи создают дорожную сеть без пробок

Французские ученые выяснили, что заставляет муравья, бегущего на подмогу к своим собратьям, всегда выбирать правильную дорожку. Оказывается, эти насекомые ориентируются не только с помощью зрения. Они умеют "нюхать" и даже "слушать" тропинки. Возможно, благодаря этим способностям, муравьи никогда не устраивают пробки и заторы на дорогах.

Что больше всего поражало мирмекологов (ученых, изучающих муравьев) - так это аккуратная сеть тропинок, которая находится около муравейника. Их общую совокупность обычно называют дорожной сетью.

Она чрезвычайно сложна, но в то же время предельно логична - доказано, что каждая тропинка идет таким образом, что путь по ней от муравейника до места назначения является самым коротким. И, что тоже немаловажно, самым удобным.

Любопытно, что у наших муравьев данные сети создаются с началом весны и исправно функционируют до начала холодов (впрочем, в начале следующего теплого сезона некоторые участки новой сети могут закладываться на аналогичных участках старой). А вот у муравьев, обитающих в тропиках, дорожные сети сохраняются много лет, и если их разрушает дождь или ветер, то трудолюбивые насекомые заново восстанавливают их на тех же участках, где они и раньше находились.

Ежедневно по тропинкам дорожной сети снуют сотни тысяч фуражиров. Одни занимаются поиском пищи или строительных материалов, другие тащат найденное в гнездо, третьи патрулируют территорию. Если глядеть на это долго, то кажется, будто бы перед тобой миниатюрная система городских автомагистралей, по которым движутся миллионы машин. Очень похоже. Хотя одно отличие все-таки есть - на муравьиных тропинках никогда не бывает пробок.

И это еще один повод удивиться - почему же у муравьев их никогда нет, хотя, в отличие от людей, их движение никто не регулирует и не организовывает. Собственно говоря, обычно формирование транспортной колонны происходит следующим образом: разведчик, нашедший, например, еду, прокладывает путь от нее до муравейника самым коротким и выгодным образом.

Причем его тропинка удивительным образом не пересекается уже с другими - ну, разве что только с самыми широкими, да и то, уже вблизи гнезда. Это как раз и есть один из факторов, препятствующий возникновению пробок.

Прибежав к жилищу, он передает сигнал своим собратьям, который можно перевести примерно так: "следуйте за мной, это очень важно, но не опасно". После такого оповещения часть муравьев сразу же устремляется за разведчиком, а другая передает сигнал дальше, к тем рабочим, что находятся в гнезде.

В итоге по следу разведчика буквально через несколько секунд уже несется целая толпа желающих потрудиться на благо родного муравейника. Причем они-то уже не видят разведчика. Однако все равно бегут по тому пути, что проложил именно он.

Это тоже весьма удивляло ученых - ведь по идее данная толпа, которая не видит проводника, должна начать метаться из стороны в сторону, пытаясь найти правильную дорогу. А это-то как раз и создает условия для возникновения пробки - ведь они будут мешать движению по другим тропинкам. Тем не менее, этого не происходит. Помощники четко следуют по маршруту, который рассчитал фуражир, нашедший еду.

Долгое время биологи не знали, почему так происходит. Однако еще в конце прошлого столетия кое-что стало понятно. Например, благодаря химическому анализу, удалось выяснить, что разведчик, когда прокладывает тропинку к муравейнику, метит ее особым летучим веществом - феромоном. Именно по его запаху он, кстати, отыскивает обратный путь (хотя полагается и на зрительную память).

Но это еще не все - когда за проводником, бегущим обратно к добыче, следует первая партия помощников, то все они также выделяют аналогичный "путевой" феромон. Поэтому тем, кто несется вслед за ними, есть на что ориентироваться - запах стоит такой, что ошибиться просто невозможно.

Таким образом, муравьи в очередной раз подтвердили незыблемость для всех живых существ так называемого закона Вебера-Фехнера. Напомню, что это правило гласит, что что заметная разница между двумя физическими стимулами пропорциональна величине раздражителя. То есть, грубо говоря, если у живого существа есть выбор, на какой из двух раздражителей реагировать, то оно отреагирует на тот, что действует сильнее.

В случае движения же муравьев логично было предположить, что они побегут по той тропинке, где запах "путевого" феромона будет ощущаться сильнее, а все остальные, даже идущие рядом, проигнорируют.

Однако со временем выяснилось, что не все так просто. Дело в том, что феромон - вещество, которое достаточно быстро испаряется. То есть муравей, нюхая его, в принципе может узнать верное направление. Однако феромональное облако зависает над несколькими близкими тропинками, и, согласно закону Вебера-Фехнера, насекомому должно быть все равно, какую из них выбрать. Но, тем не менее, наблюдения показывают, что муравьи никогда не ошибаются и всегда бегут по той тропинке, которую проложил разведчик.

В чем же тут дело? Неужели закон Вебера-Фехнера в данном случае не работает (что вообще странно - до этого никаких исключений в мире животных не наблюдалось)? Или же есть еще какой-то опознавательный знак, который указывает муравьям путь?

Французская исследовательница Андреа Перна из Института сложных систем выбрала вторую гипотезу. И ей после серии наблюдений за поведением представителей различных видов муравьев удалось найти этот загадочный "дополнительный стимул".

Оказывается, муравьи умеют "слышать" дорогу. И хотя обычные для нас звуки данные насекомые не воспринимают, однако самые слабые колебания почвы слышат также хорошо, как мы - звуки автомобильной сигнализации, издаваемые припаркованной в противоположном углу двора машиной.

Г-жа Перна и ее коллеги исходили из того, что поведение муравьев неизбежно "шумное", то есть, передвигаясь по тропинкам, они топают, как маленькие слоны. Поэтому те, кто отправился на подмогу позже, понюхав феромональный след и определив направление, внимательно слушают вибрации тропинок. И, в конце концов, выбирают ту, что сильнее вибрирует, поскольку несложно догадаться, что именно по ней в настоящее время несется толпа сородичей. Значит, именно там и находится добыча.

Кроме того, открытие Андреа Перна дало ответ на еще один вопрос - каким образом разведчику удается прокладывать путь вдалеке от других дорожек. Он, оказывается, тоже "слушает" тропинки. Но, в отличие от своих помощников, наоборот, избегает приближаться к тем местам, где вибрация наиболее сильная.

Что и позволяет ему создать минимум пересечений своего пути с остальными (говоря языком дорожных строителей, свести к минимуму количество перекрестков) и тем самым существенно снизить риск возникновения пробки.

Получается, что муравьи не устраивают заторов потому, что умеют нюхать и слушать дороги, а не только смотреть на них. Возможно, если бы и люди обладали такими способностями, то и в наших городах пробок было бы значительно меньше...