1. Пластичность «системы счисления» у муравьев.
Идея данной серии экспериментов основана на том теоретико-информационном факте, что в «оптимальных» системах коммуникации время передачи сообщения (t) и частота его встречаемости (Р) связаны соотношением t= -log Р (в качестве сообщения можно рассматривать букву, слово, фразу и т.п.). Это соотношение проявляется, в частности, в том, что в естественных языках человека при возрастании частоты использования какого-либо сообщения длина кодирующей его фразы (или слова) уменьшается (например, даже в официальных документах вместо «правительство Российской Федерации» часто используют слово «Кремль»). В значительной степени этой же цели служат слова профессиональных жаргонов, аббревиатуры, местоимения и т.п.
В описываемых ниже опытах специально создавалась ситуация, когда частота использования одних чисел была существенно больше, чем других. При этом проверялась способность муравьев изменять длину сообщения в зависимости от частоты его встречаемости. Опыты проводились в 1992 - 1995 гг. на 4 семьях F. polyctena (данные 1992 г. носят предварительный характер, так как не содержат достаточно повторностей для статистического анализа). Использовалась лабораторная установка «горизонтальный ствол», с 40 «ветками», но приманка помещалась только на ветки 1-30.
Рассмотрим связь между временем, затрачиваемым муравьями-разведчиками на передачу сведений о ветке с кормушкой, и номера этой ветки. На первой стадии эксперимента эта зависимость близка к линейной (коэффициент корреляции, характеризующий силу связи, равен 0.95 в 1993 и 0.96 в 1994). На третьей стадии картина иная: время, затрачиваемое муравьями на передачу информации, во-первых, резко уменьшилось, и, во-вторых, зависимость между временем передачи информации и номером ветки нелинейная - на графике заметны понижения в окрестностях «специальных » точек (10 и 20 в 1993 г.). В 1995 г. мы использовали только одну специальную точку, А («ветка» № 15).
На первой и на третьей стадиях эксперимента пища появлялась на ветках с равной вероятностью (1/30). На второй стадии на ветке № 15 пища появлялась с вероятностью 1/2, и с вероятностью 1/58 - на любой из остальных 29 веток.
На первой стадии зависимость между временем передачи информации и номером ветки близка к линейной, тогда как на третьей стадии время резко сократилось, особенно для «специальной» ветки № 15 и близких к ней.
Таким образом, картина зависимости между временем передачи информации о ветке и ее номером, совершенно различна на первой и на третьей стадии эксперимента, хотя условия их проведения одинаковы. Это позволяет предположить, что муравьи изменили в своей системе коммуникации способ передачи информации о номере ветки. Более того, можно видеть, что в окрестностях «специальных» веток время, затраченное муравьями-разведчиками на контакт с фуражирами, в среднем, тем короче, чем ближе ветка с кормушкой находится к «специальной». Например, в 1993 г. на первой стадии эксперимента муравьи затрачивали 70-82 сек., чтобы передать информацию о том, что кормушка находится на ветке № 11, и 8-12 сек. на то, чтобы передать сведения о ветке №1. На третьей стадии контакт разведчика с фуражирами после его возвращения с ветки № 11, занимал 5-12 сек.
Рассмотрим кратко поведение муравьев на 2-м этапе, когда они формировали новый способ «представления чисел». В 1992-1994 гг. на второй стадии эксперимента, в течение 40-50 опытов (то есть с 12-го по 15-й дни эксперимента) разведчики, вернувшиеся со «специальных» веток затрачивали на контакт с фуражирами в среднем столько же времени, сколько и на первой стадии (например, в 1994 г., когда приманка была на ветке № 10 («А»), это время составляло 62-80 сек., а когда на ветке № 19 («B»), - 100-120 сек. Затем наступал такой период, когда муравьи, вернувшись со «специальных» веток, посвящали контактам с фуражирами исключительно длительное время: 200-350 сек., а в отдельных случаях до 500 сек. После таких контактов наблюдалась массовая неспецифическая активация фуражиров на арене, но при этом только «информированная» группа направлялась к мостику, ведущему на рабочую часть арены. Такие периоды занимали по 2 экспериментальных дня в 1992 и в 1994 г. и 4 дня в 1993 г. В 1995 г. мы не наблюдали такого явления, что, возможно, было связано с тем, что использовалась лишь одна «специальная» ветка. После таких периодов время контакта разведчика с фуражирами резко сокращалось, что и было зафиксировано на третьей стадии всех экспериментов.
Способность муравьев к простейшим арифметическим операциям.
Анализ изменения длительности передачи информации муравьями в разных ситуациях позволяет предположить, что на третьей стадии эксперимента «сообщения» разведчиков состояли из двух частей: информация о том, к какой из «специальных» веток ближе всего находится ветка с приманкой, - и о расстоянии от ветки с пищей до ближайшей «специальной» ветки. Иными словами, они могли передавать «номер» «специальной» ветки и затем число, которое нужно прибавить или отнять, чтобы найти нужную ветку.
Для того чтобы проверить эту гипотезу, можно подсчитать коэффициент корреляции между временем передачи информации о том, что приманка находится на ветке i, и расстоянием от i до ближайшей «специальной» ветки.
Видно, что коэффициенты корреляции между временем передачи информации о ветке с приманкой и расстоянием от этой ветки до ближайшей «специальной», имеют высокие положительные значения, достоверно отличающиеся от нуля (при уровне достоверности 0.99). Это подтверждает гипотезу о том, что время передачи сообщения о номере ветки тем меньше, чем ближе эта ветка к ближайшей «специальной». Высокие значения коэффициента корреляции показывают, что эта зависимость близка к линейной. Это, в свою очередь, подтверждает предположение о том, что на третьей стадии эксперимента муравьи использовали «систему счисления», близкую к Римской системе, а числа 10 и 20, 10 и 19 в разных сериях экспериментов, играли роль сходную с ролью римских цифр V и X. В 1995 г. картина сходная, но «специальная» ветка только одна - № 15. Таким образом, можно полагать, что в описанных экспериментах муравьи для сокращения времени передачи сообщений о номере ветки с кормушкой могут прибавлять и отнимать небольшие числа.
объединение нескольких колоний, поддерживающих родственные отношения посредством обменов особями.
основная форма существования общественных насекомых. Состоит из репродуктивных (самки, самцы) и функционально бесполых особей (рабочие).
муравьи ведущие поиск и доставку добычи в муравейник.
Фуражиры активные - муравьи, ведущие самостоятельный поиск добычи и мобилизующие на нее пассивных фуражиров.
Фуражиры пассивные - муравьи, не способные к самостоятельному поиску добычи: мобилизуются на добычу активными фуражирами. Часть пассивных фуражиров имеет закрепленные функции (сборщики пади).
