Вам когда-нибудь приходило в голову, что колония муравьев похожа на работу нейронов в мозге человека? Если нет, то теперь вы вряд ли сможете об этом не думать. Если внимательно наблюдать за этими насекомыми, можно заметить, что каждый муравей ведет себя как отдельный нейрон в мозге. Нейроны уникальны тем, что каждый отдельный нейрон не обладает особой памятью, однако коллективная работа нервных клеток мозга позволяет нам формировать и хранить воспоминания. Человеческая память — это результат работы группы нейронов. Точно также, память колонии муравьев, если мы вообще способны себе ее представить, возникает благодаря индивидуальной работе каждого отдельного муравья и их взаимодействия между собой.
Как думаете, похожи ли колонии муравьев на человеческий мозг?
Почему один муравей не обладает памятью всей колонии?
Так выглядит обычный муравейник в лесу
Согласитесь, это удивительно. Однако есть еще больше аспектов, свидетельствующих в пользу идеи коллективной памяти колонии муравьев. В то время как отдельный муравей живет всего год, колонии существуют десятилетиями. Гордон обнаружила, что у более молодых колоний было больше чрезмерных реакций на ее препятствия, чем у более старых. Это напоминает реакцию подростка на раздражитель, который во взрослом возрасте практически никого не беспокоит. По мнению исследовательницы, старые колонии со временем начинают действовать более разумно, чем более молодые и небольшие колонии, хотя в более старой колонии нет пожилых и мудрых муравьев.
Существует ли коллективная мудрость муравьиной колонии?
Перед вами аргентинский муравей
Не забудьте подписаться на наш канал в Яндекс.Дзен чтобы всегда быть в курсе последних научных открытий
Но о чем вся эта информация нам говорит? Во-первых, невероятным является тот факт, что муравьи выработали некую коллективную идею о том, кто принадлежит к колонии, а кто нет. Это ни что иное, как проявление коллективного сознания или памяти. Во-вторых, враждующие колонии образовались давно. И все же, если представить, что с возрастом муравьи обретают мудрость, о чем пишет в своей статье Дебора Гордон, и в частности о том, что мудрость ставит под сомнение войну и убийства, к аргентинским муравьям это точно не относится. Впрочем, как и к представителям Homo Sapiens.
Журнал ASARATOV / Автор Артём Трофимов
Живым существом, у которого самый большой мозг по отношению к телу, является муравей. Правда, на сегодняшний день мнение ученых по поводу того, есть ли вообще у муравьев мозг, разделилось. Конечно, если сравнить с человеком, то мозг у муравья составляет всего 250 000 клеток, тогда как человеческий мозг имеет 10 млрд клеток, что в сорок тысяч раз больше. Поэтому колония, состоящая из 40 000 муравьев, будет по количеству клеток сравнима с мозгом одного человека. Но важно отметить, что существуют некоторые факты, доказывающие, что муравей обладает разумом.
К примеру, эти маленькие насекомые могут обобщать и синтезировать полученную информацию. Над муравьями было проведено два опыта. Первый заключался в том, что муравьи, появлялись на свет, выходя из коконов, под присмотром специальных опытных муравьев-нянек, которые затем занимались их обучением.А при втором опыте, муравьи рождались в одиночестве, без присутствия взрослых муравьев. Это приводило к тому, что подобные молодые муравьи, взрослея, не воспринимали коконы за свои, а считали их за чужие или вообще не обращали на них внимания. Но стоило только к ним подсадить нескольких опытных муравьев, как спустя какое-то время все становилось на свои места.
Эти опыты показали – муравьи способны обучаться. Было подмечено, что муравьи, как и человек взрослеют не сразу. На это у них уходит не один день. Это доказывает, что муравьи относятся к сложносоциальным видам. Еще одна закономерность в том, что чем сложнее вид муравья, тем больше времени уходит на обучение. Важно отметить, что не все люди получают одинаковое образование. Одним хватает и школы, а другие заканчивают высшие учебные заведения. Так и у муравьев. Например, прыткому муравью требуется три дня, чтобы приспособиться ко взрослой жизни. А кроваво-красным рабовладельцем нужно две недели.
Отнести муравьев к разумным животным мешает их нервная система. Она состоит всего из пятисот тысяч нейронов, тогда как у человека головной мозг содержит сто миллиардов нейронов. Такая разница, по мнению ученых, доказывает, что муравей просто не способен думать в силу своей физиологии. С другой стороны ученые склоняются к мысли о том, что существует гигантское распределение мозга среди колонии муравьев. Это аналогично соединению компьютеров друг с другом через интернет для того, чтобы решать определенные задачи.
Так каждый отдельный муравей является мельчайшей частичкой супермозга. Сегодня перед учеными стоит задача – определить, как муравьи связаны в единое целое. Как им удается быть одним мозгом. Одни ученые считают, что согласованные действия муравьев, возможны благодаря радиоволнам. А другие говорят в пользу телепатии. Возможно, будущие исследования прольют свет на этот вопрос. Ну а пока муравей остается обладателем самого большого мозга по отношению к своему телу по сравнению с другими животными.
Кстати, самым большим мозгом среди людей обладал Иван Тургенев. После смерти гения в 1883 году его мозг был извлечён из черепа и взвешен (интересно, кому могла прийти такая странная идея?).
До сих этот самый тяжёлый и большой мозг считается мировым рекордсменом, отчасти благодаря тому, что не каждый мозг подвергается процедуре взвешивания после смерти обладателя.
Добавить данный пост в такие социальные сети как:
ПРОГУЛКА ПО ЖУРНАЛУ
Сложность жизненного уклада муравьиной семьи удивляет даже специалистов, а для непосвященных вообще представляется чудом. Трудно поверить в то, что жизнь всего муравьиного сообщества и каждого отдельного его члена управляется только врожденными инстинктивными реакциями. Ученым пока не ясно, как происходит координация коллективных действий десятков и сотен тысяч жителей муравейника, каким образом муравьиная семья получает и анализирует информацию о состоянии окружающей среды, необходимую для поддержания жизнеспособности муравейника. Гипотеза, которая рассматривает эти вопросы с внешней по отношению к мирмекологии точки зрения, используя идеи теории информации и управления, может показаться фантастической. Однако полагаем, что она имеет право на обсуждение.
Муравьиная семья имеет строгую внутреннюю структуру с четко установленными ролями каждого муравья, и роли эти могут меняться с его возрастом, а могут оставаться постоянными. Организационная структура муравейника позволяет гибко реагировать на любое возмущение и выполнять все требующиеся работы, оперативно привлекая для их выполнения необходимые трудовые ресурсы.
У муравьев некоторых видов заметную долю кормов составляют семена различных трав. Муравьи собирают их и хранят в специальных сухих хранилищах своих гнезд. Перед едой семена очищают от кожуры и измельчают в муку. Мука смешивается со слюной насекомых-кормильцев, и это тесто скармливают личинкам. Принимаются специальные меры для того, чтобы обеспечить сохранность зерна при длительном хранении. Так, например, после дождей семена выносят из хранилища на поверхность и сушат.
Муравьи тщательно следят за состоянием своего жилища. Среднего размера муравейник состоит из 4–6 млн хвоинок и веточек. Ежедневно сотни муравьев переносят их сверху в глубь муравейника, а из нижних этажей — наверх. Так обеспечивается стабильный влажностный режим гнезда, и поэтому купол муравейника остается сухим после дождя, не гниет и не плесневеет.
Бесконечно разнообразие муравьев. В тропиках водятся так называемые бродячие муравьи, которые кочуют большими массами. На своем пути они уничтожают всё живое, и остановить их невозможно. Поэтому на жителей тропической Америки эти муравьи наводят ужас. При приближении колонны бродячих муравьев жители с домашними животными бегут из деревни. После прохода колонны через деревню в ней не остается ничего живого: ни крыс, ни мышей, ни насекомых. Двигаясь в колонне, бродячие муравьи соблюдают строгий порядок. По краям колонну охраняют муравьи-солдаты с огромными челюстями, в центре находятся самки и рабочие. Рабочие несут личинок и куколок. Движение продолжается весь световой день. На ночь колонна останавливается, и муравьи сбиваются в кучу. Для размножения муравьи временно переходят на оседлую жизнь, но строят не муравейник, а гнездо из собственных тел в форме шара, полого внутри, с несколькими каналами для входа и выхода. В это время матка начинает откладывать яйца. Рабочие муравьи ухаживают за ними и выводят из них личинок. Отряды муравьев-фуражиров время от времени выходят из гнезда за пищей для семьи. Оседлая жизнь продолжается до тех пор, пока личинки не подрастут. Тогда муравьиная семья опять двигается в путь.
О чудесах муравьиной семьи можно рассказать еще очень много, но вот каждый отдельный обитатель муравейника — это, как ни удивительно, просто мелкое суетливое насекомое, в действиях которого часто трудно найти какую-либо логику и цель.
Поражает не то, что из этого хаоса и, казалось бы, бесцельной суеты складывается многоликая и размеренная жизнь муравейника. Если с высоты сотни метров посмотреть на любое человеческое строительство, то картина будет очень схожа: там тоже сотни работников делают десятки на первый взгляд не связанных друг с другом операций, и в результате возникает небоскреб, домна или плотина.
Для существования в своей среде обитания муравьиной семье необходимо уметь оценивать и собственное состояние, и состояние окружающей среды, уметь переводить эти оценки в конкретные задачи поддержания гомеостаза, устанавливать приоритеты этих задач, следить за их выполнением и в режиме реального времени перестраивать работу в ответ на внешние и внутренние возмущения.
Очевидно, что перечисленные выше функции управления муравьиной семьей, необходимые для поддержания равновесия с окружающей средой и выживания, не могут выполняться на инстинктивном уровне. Они близки к тому, что мы привыкли называть мышлением.
Сегодня мы знаем лишь один канал, который мог бы удовлетворить требованиям работы распределенного мозга: электромагнитные колебания в широком диапазоне частот. Хотя до настоящего времени такие каналы не найдены ни у муравьев, ни у термитов, ни у пчел, из этого не следует, что они отсутствуют. Правильнее говорить о том, что использованные методики исследования и аппаратура не позволили обнаружить эти каналы связи.
Современная техника, например, дает примеры совершенно, неожиданных каналов связи в хорошо, казалось бы, изученных областях, которые можно обнаружить только специально разработанными методами. Хорошим примером может быть улавливание слабых звуковых колебаний, или, попросту говоря, подслушивание. Решение этой задачи искали и находили и в архитектуре древнеегипетских храмов, и в современных направленных микрофонах, но с появлением лазера неожиданно выяснилось, что есть еще один надежный и высококачественный канал приема весьма слабых акустических колебаний. Причем возможности этого канала далеко превосходят все, что считалось в принципе возможным, и кажутся сказочными. Оказалось, что можно хорошо слышать безо всяких микрофонов и радиопередатчиков все, что вполголоса говорится в закрытой комнате, и делать это с расстояния 50–100 метров. Для этого достаточно, чтобы в комнате было застекленное окно. Дело в том, что звуковые волны, возникающие при разговоре, вызывают колебания оконных стекол с амплитудой в микроны и доли микрона. Лазерный же луч, отражаясь от колеблющегося стекла, дает возможность фиксировать эти колебания на приемном устройстве и после соответствующей математической обработки превращать в звук. Этот новый, ранее неизвестный метод регистрации колебаний позволил улавливать неощутимо слабые звуки в условиях, когда их обнаружение казалось принципиально невозможным. Очевидно, что эксперимент, опирающийся на традиционные способы поиска электромагнитных сигналов, не смог бы обнаружить этот канал.
Почему же нельзя предположить, что распределенный мозг использует какой-то неизвестный нам способ передачи информации по каналу электромагнитных колебаний? С другой стороны, в повседневной жизни можно найти примеры передачи информации по каналам, о физической основе которых ничего не известно. Я не имею в виду исполняющиеся предчувствия, эмоциональную связь между близкими людьми и другие подобные случаи. Вокруг этих явлений, несмотря на их безусловное существование, накопилось столько мистических и полумистических фантазий, преувеличений, а иногда и просто обмана, что я не решаюсь ссылаться на них. Но известно, например, такое распространенное явление, как ощущение взгляда. Практически каждый из нас может припомнить случаи, когда он оборачивался, почувствовав чей-нибудь взгляд. Сомнений в существовании информационного канала, который ответственен за передачу ощущения взгляда, нет, но нет и объяснения, каким образом некоторые особенности состояния психики смотрящего передаются тому, на кого он смотрит. Электромагнитное поле мозга, которое могло бы быть ответственно за этот информационный обмен, практически неощутимо при удалении на десятки сантиметров, а ощущение взгляда передается на десятки метров.
То же можно сказать о таком общеизвестном явлении, как гипноз. Гипнотические способности имеет не только человек: известно, что некоторые змеи используют гипноз при охоте. При гипнозе также происходит передача информации от гипнотизера к гипнотизируемому по каналу, который хотя и безусловно существует, но природа которого неизвестна. Причем если гипнотизер-человек использует иногда голосовые приказы, то змеи звуковой сигнал не используют, но их гипнотическое внушение от этого не теряет силу. И никто не сомневается в том, что можно почувствовать чужой взгляд, и не отрицает реальности гипноза из-за того, что в этих явлениях каналы передачи информации неизвестны.
Все сказанное выше можно рассматривать как подтверждение допустимости предположения о существовании канала передачи информации между сегментами распределенного мозга, физическая основа которого нам еще неизвестна. Так как наука, техника и практика повседневной жизни дают нам неожиданные и неразгаданные примеры разнообразных информационных каналов, то и в предположении о наличии еще одного канала неустановленной природы нет, видимо, ничего необычного.
Для объяснения того, почему линии связи у коллективных насекомых еще не обнаружены, можно привести много различных причин — от вполне реальных (недостаточная чувствительность исследовательской аппаратуры) до фантастических. Проще, однако, допустить, что эти линии связи существуют, и посмотреть, какие следствия из этого вытекают.
Как изучают жизнь муравьев
Прежде всего, просто наблюдением, причем с незапамятных времен.
За муравьями с увлечением следили Аристотель, Плутарх, Плиний, сделав немало тонких и верных наблюдений, но и несколько ошибок. Так, Аристотель принимал окрыленных муравьев за отдельный вид и писал, что муравьи размножаются белыми червячками, сначала округлыми, а затем удлиняющимися. Разумеется, он имел в виду яйца, из которых выходят личинки.
Натуралисты прошлого раскапывали муравейники, чтобы выяснить их структуру, распределение камер разного назначения, понять кастовую организацию общества муравьев.
Ближе к нашим дням стало возможно без таких крайних мер, как раскапывание их жилища, наблюдать не только деятельность муравьев вне муравейника, но и их жизнь дома. Вставляют в стенку муравьиной кучи стекло или просто поселяют колонию муравьев в лабораторном стеклянном муравейнике. Он одномерный: склеивают два больших стекла, оставляя между ними промежуток в несколько миллиметров, засыпают туда стройматериалы и запускают муравьев.
Так как муравьи не любят дневного освещения в своем жилище, следить за ними нередко удобнее при инфракрасном свете. Иногда в муравейник вводят гибкий волоконный эндоскоп с лампочкой на конце, позволяющий делать и фотоснимки.
Для слежения за жизнью и перемещениями отдельных особей их метят капелькой краски, иногда — светящейся, чтобы наблюдать в темноте. Правда, такой метод годится только для относительно крупных видов.
Еще более изощренный способ — мечение слаборадиоактивными изотопами, позволившее изучить трофаллаксис — обмен пищей между муравьями. Им либо дают сахарный сироп с изотопом углерода, либо подбрасывают жертву — гусеницу, выращенную на рационе с добавками радиоактивного фосфора. Затем счетчик Гейгера показывает, как благодаря обмену отрыгнутыми капельками пищи один накормленный муравей распространяет радиоактивность по всему муравейнику.
Строение подземных муравьиных гнезд изучают, либо раскапывая их, либо делая отливки сложных ходов и камер гнезда, заливая в его вход жидкий гипс, быстро застывающие полимеры или легкоплавкий металл.
Для любой распределенной системы обработки информации — а супермозг является разновидностью такой системы — одна из основных проблем — обеспечение надежности. Для супермозга эта задача жизненно важна. Основу системы обработки информации представляет программное обеспечение, в котором закодированы принятые в системе методы анализа данных и принятия решений, что справедливо и для супермозга. Наверняка его программы сильно отличаются от программ, написанных для современных вычислительных систем. Но в том или ином виде они должны существовать, и именно они ответственны за результаты работы супермозга, т.е. в конечном счете за выживание популяции.
Но, как уже говорилось выше, программы и данные, которые ими обрабатываются, не хранятся в одном месте, а разбиты на множество сегментов, расположенных в отдельных муравьях. И даже при очень большой надежности работы каждого элемента супермозга результирующая надежность системы получается невысокой. Так, например, пусть надежность работы каждого элемента (сегмента) равна 0,9999, т.е. сбой в его работе возникает в среднем один раз на 10 тысяч обращений. Но если вычислить суммарную надежность системы, состоящей, скажем, из 60 тысяч таких сегментов, то она оказывается меньше 0,0025, т.е. уменьшается примерно в 400 раз по сравнению с надежностью отдельного элемента!
Разработаны и используются в современной технике различные способы повышения надежности больших систем. Например, резко повышает надежность дублирование элементов. Так, если при той же, что и в приведенном примере, надежности элемента его дублировать, то общее количество элементов возрастет вдвое, но зато суммарная надежность системы возрастет и станет практически равной надежности отдельного элемента.
Если вернуться к муравьиной семье, то нужно сказать, что надежность функционирования каждого сегмента супермозга значительно ниже приведенных величин, хотя бы из-за малого срока жизни и большой вероятности гибели носителей этих сегментов — отдельных муравьев. Поэтому многократное дублирование сегментов супермозга является обязательным условием его нормального функционирования. Но кроме дублирования есть и другие способы повышения суммарной надежности системы.
Уже сегодня можно строить достаточно правдоподобные гипотезы о структуре распределенного мозга, топологии сети, объединяющей его сегменты, и о базовых принципах резервирования внутри нее. Но главное не в этом. Главное в том, что концепция распределенного мозга позволяет непротиворечиво объяснить основную загадку муравейника: где и как хранится и используется управляющая информация, определяющая сверхсложную жизнь муравьиной семьи.
Редакция и автор будут рады получить от специалистов по мирмекологии комментарии к статье.