Istraživači su pomoću minijaturnih robota oponašali kako stvarni mravi upravljaju vlastitim mrežama. Zasluge: Simon Garnier i sur
Za mrave tragovi hranjenja napunjeni feromonima su poput životne linije: usmjeravaju radnike prema otkrivenim hubima hrane i pomažu ih voditi kući u svoje gnijezdo.
Ove mreže staza mogu se protezati stotinama stopa, što je prilično postignuće s obzirom na to da su mnogi radnički mravi manji od polovine inč u dužinu. Jedna vrsta mrava za kombajne može postaviti niz staza (PDF) koje se protežu na 82 metra od ulaza u gnijezdo. Tragovi drvenog mrava, insekta dimenzija samo pet milimetara (to je petina inča), dosežu se 656 stopa, a svaka se odvaja na više staza na najviše 10 mjesta na svakoj stazi. Mrav od listova može izgraditi mrežu koja se širi za gotovo dva i pol hektara.
Mravine vrste poput ove imaju tendenciju da skrenu najkraći put između gnijezda svoje kolonije i izvora hrane, slijedeći grane koje zalutaju što je manje moguće iz smjera u kojem su započele svoj put. Vilice u njihovoj mreži staza, poznate kao bifurkacije, nisu simetrične i ne razilaze se pod kutovima iste veličine. No, upotrebljavaju li mravi sofisticirani osjećaj za geometriju da bi pratili svoj put, mjereći kutove cesta prije nego što odaberu jedan?
Da bi saznali više, istraživači iz New Jersey Institute of Technology (NJIT) i Istraživačkog centra za spoznaju životinja u Francuskoj koristili su minijaturne robote za ponavljanje ponašanja kolonije argentinskih mrava u pokretu, izviješteno je danas u časopisu PLOS Computational Biology . Ova vrsta mrava ima izuzetno slab vid i pika se uokolo pri velikim brzinama, a ipak može manevrirati hodnikom po hodniku, od kuće do hrane i obrnuto.
Kad nema prepreka, mravi radije hodaju ravno, bez odstupanja od puta. I ljudi su takvi: kad bismo šetali ulicom do restorana koji se nalazio na istoj strani ceste kao i mi, ne bismo prešli na suprotni pločnik, ako nam nešto ne blokira put. Kako bi taj osjećaj izbjegavanja prepreka ugradili u robote, istraživači su ih programirali da izbjegavaju prepreke i slijede lagane staze, što su istraživači koristili kao zamjenu za staze obložene feromonom.
"Alisa", maleni robot dimenzija dva centimetra (samo manje od jednog inča), slijedeći trag svjetlosti pomoću dva fotoreceptora . Zasluge: Simon Garnier i sur
Deset malenih robota u ovoj studiji, zvanih Alices, dobili su zadatak da se kreću po labirintu oko 60 do 70 puta veće od njihove početne točke koja predstavlja ulaz u gnijezdo do krajnje točke koja označava izvor hrane. Dva fotoreceptora, oponašajući antene mrava, otkrili su snopove svjetlosti. Dok su roboti putovali lavirintom, istraživači su uveli ključ u planove malih strojeva - na nasumičnim točkama njihova putovanja robovi su se pokrenuli okrenuti, mehanizam za daljnje oponašanje meandrirajućih poteza mrava dok se kreću svojim stazama , Ti se slučajni zavoji okreću pod kutom ne većim od 30 stupnjeva, jer stvarni mravi nisu baš učinkoviti u fizičkom pravljenju okretaja .
U ubrzanom videu ispod, istraživači su testirali Alicejeve navigacijske vještine u složenoj mreži te ih naložili odabirom najkraće rute između njihovog „gnijezda“ (zdesna) do „izvora hrane (lijevo). Različite zrake svjetlosti projicirane na lavirint mijenjale su pokrete robota unutar mreže dok su njihovi fotoreceptori pokrenuli akciju.
Istraživači su otkrili da su se robotski mravi, bez ikakvog znanja o geometriji labirinta, ponašali onako kako to rade pravi mravi: pravili su male nasumične zavoje, ali kretali su se u istom općem smjeru. Kad su stigli do vilice na cesti, ovo je navelo robote da odaberu stazu koja najmanje odstupa od njihove početne putanje , iako nisu bili opremljeni za mjerenje bilo kojeg kuta. Kad su otkrili laganu trag, okrenuli su se slijedeći taj put.
Istraživači kažu da to znači da argentinski mravi možda neće trebati koristiti složene kognitivne procese za izračunavanje geometrije različitih staza. No, odnošenje vilice na put koji vodi najkraćim putem do hrane uvelike povećava uspjeh za čitavu koloniju. Dakle, upotreba feromona s intuitivnim prostornim znanjem o tome gdje se može nalaziti hrana, mrave drži na pravom putu; kako više mrava slijedi put do hrane, feromoni postaju koncentriraniji na putu, pomažući tako voditi mrave koji tek trebaju putovati. Zapravo, navigacijski način odabira ispravne vilice na cesti utrostruči količinu mrava hrane koja ih vrati u gnijezdo nego ako se oslanjaju samo na feromone, kaže glavni autor Simon Garnier, profesor biologije na NJIT-u.
"Ako imate samo feromone i ako nemate taj trik, manje ste učinkoviti, jer je vjerovatnije da će mravi biti zarobljeni u petlji", kaže Garnier, voditeljica Instituta Swarm Lab, koja proučava grupu insekata ponašanje. "Tako će ojačati svoj put oko petlje i oni će se samo zaglaviti u ovoj petlji i zauvijek okrenuti."
Takva navigacija može također pomoći voditi mrave podzemnim stazama koje povezuju različite dijelove njihovih gnijezda. Umnožavanje ovih prirodnih navigacijskih alata omogućava istraživačima da bolje razumiju unutarnje djelovanje kolektivnog ponašanja životinja.
