​Рыжие лесные муравьи известны своими огромными семьями, слаженная деятельность которых основана на четкой поведенческой специализации рабочих особей. Природный эксперимент сибирских ученых помог по-новому взглянуть на связь между «профессиями» и способностью муравьев к аверсивному обучению — то есть формированию связей между негативными воздействиями и поведением. Статья об этом опубликована в журнале Frontiers in Psychology

В мире насчитывается более 14 тысяч видов муравьев — они ведут общественный образ жизни и образуют семьи численностью до миллиона и более особей. Самки и самцы, осуществляющие репродуктивные функции; расплод (то есть потомство: яйца, личинки, куколки), а также огромное количество не способных к размножению рабочих особей — обязательные члены муравьиного сообщества. 

 
«Семья муравьев — это единый организм, который справляется с множеством задач как внутри, так и вне муравейника: поддержание оптимальных условий в гнезде для выращивания потомства, поиск и транспортировка пищи, оборона от врагов и другие. Подавляющее большинство особей в муравьиной семье составляют рабочие. Есть охранники — они защищают свой муравейник или помогают соплеменникам разделывать добычу; разведчики, которые осваивают территорию в поисках еды; строители, занимающиеся обустройством и починкой гнезда. Рабочие муравьи могут различаться размером, формой, возрастом и особенностями поведения в зависимости от задач, которые выполняют, и тем не менее приходятся друг другу “сестрами”, поскольку являются бесплодными самками, произошедшими от одной или нескольких маток», — комментирует один из авторов статьи научный сотрудник лаборатории поведенческой экологии сообществ Института систематики и экологии животных СО РАН кандидат биологических наук Иван Константинович Яковлев. 
 
Поведенческая специализация рабочих муравьев в значительной степени зависит от возраста: молодые особи выполняют относительно безопасную работу внутри гнезда и по мере взросления переходят к более рискованным задачам. Только что появившийся на свет муравей абсолютно беспомощен, осваивать окружающее пространство и налаживать контакты с соплеменниками он начинает спустя несколько дней после выхода из куколки. Через пару недель он служит помощником нянькам в уходе за расплодом, и спустя какое-то время (у рыжих лесных муравьев — примерно к сороковому дню взрослой жизни) рабочий муравей готов выполнять внегнездовые функции. Именно тогда он становится фуражиром — занимается поиском, добычей и транспортировкой пищи в гнездо, или охранником, или кем-либо еще.
 
Муравьи-сборщики пади собирают падь тлей. Фото Ивана Яковлева 
   Муравьи-сборщики пади собирают падь тлей. Фото Ивана Яковлева
 
Есть виды муравьев, у которых рабочие особи могут менять профессию очень гибко, в зависимости от текущих потребностей семьи. К примеру, начинают ухаживать за куколками и личинками, если не хватает нянек, а в случае недостатка еды переквалифицируются в фуражиров. «Принцип взаимозаменяемости — характерная особенность муравьев, живущих небольшими семьями, исчисляемыми десятками и первыми сотнями особей. Что касается более продвинутых видов, таких как рыжие лесные муравьи, с огромной численностью и развитой сетью социальных связей, то тут без четкого разделения труда не обойтись: от этого зависит слаженная работа всего коллектива», — подчеркивает Иван Яковлев. 
 
Ранее авторы статьи — заведующая лабораторией поведенческой экологии сообществ доктор биологических наук Жанна Ильинична Резникова и Иван Яковлев — показали, что для освоения «профессии» муравьями индивидуальные различия в поведении важны в большей степени, чем точный возраст рабочих особей. В новом исследовании ученые задались вопросом: существуют ли у муравьев предпосылки для выбора профессии, не связанные с их морфологией, возрастом, базовыми поведенческими особенностями. «Нас интересует интеллект и когнитивные способности насекомых, — рассказывает Жанна Резникова. — В настоящее время когнитивные аспекты профориентации — один из наименее изученных вопросов, касающихся организации семей общественных насекомых, поэтому мы решили смоделировать в условиях лаборатории природную ситуацию, позволяющую оценить связь обучения с выбором того или иного вида деятельности рабочими особями». 
 
Муравей-охотник добыл гусеницу. Фото Ивана Яковлева 
   Муравей-охотник добыл гусеницу. Фото Ивана Яковлева
 
В своем исследовании новосибирские ученые использовали рыжих лесных муравьев (Formica aquilonia) — это доминантный в муравьиных сообществах лесов Западной Сибири вид, который славится большими, до человеческого роста, гнездами, имеющими сложную структуру, и огромной численностью семей — до 1—2 миллионов особей. Семья рыжих лесных муравьев собирает пищу в лесной подстилке и на растительности и охраняет свою кормовую территорию — несколько гектаров леса — от конкурентов, вступая в симбиотические отношения с тлями и другими насекомыми.
 
Характерно, что у рабочих Formica aquilonia нет ярких морфологических различий, внешне они все примерно одинаковы и дифференцируются только по поведению. «Речь идет о функциональной специализации, когда один муравей на протяжении всей своей жизни занимается только одной задачей и не переключается на другие», — говорит Иван Яковлев.
 
Так, например, рабочая особь может специализироваться исключительно на сборе пади — сладковатой жидкости, которую вырабатывают тли. Богатая углеводами падь служит основным источником энергии для муравьев. Между тлями и муравьями налажено взаимовыгодное сотрудничество: первые регулярно снабжают «дояров» питательным соком, вторые тщательно оберегают «домашний скот» от посягательств других насекомых. 
 
В числе естественных врагов рыжих лесных муравьев — личинки мух-журчалок, или сирфид (от латинского названия этого семейства Syrphidae), которые являются специализированными хищниками тлей. Нередко, защищая своих «дойных коров», муравьи агрессивно нападают на личинок сирфид. В качестве ответной реакции те выпускают изо рта вязкий секрет, прочно склеивающий муравья и на некоторое время выключающий его из активной жизни. «Это, с одной стороны, неприятно для муравья, с другой — отнюдь не смертельно, поскольку клейкий секрет сирфиды не ядовит. Мы использовали эту природную ситуацию, чтобы посмотреть, как муравьи разной специализации проявят себя при встрече с врагом один на один», — комментирует Иван Яковлев.
 
Враг муравьев, личинка сирфиды, питается тлями. Фото Ивана Яковлева 
   Враг муравьев, личинка сирфиды, питается тлями. Фото Ивана Яковлева
 
В эксперименте новосибирских биологов участвовали изъятые из естественной среды обитания охотники и сборщики пади, а также наивные особи, вылупившиеся в лаборатории из куколок. «Наивные муравьи — это такие дети-маугли, которые с рождения не имели контактов с другими насекомыми — как союзниками, так и врагами — также им были не знакомы природные источники пищи — мы кормили их гомогенизированным субстратом и сладким сиропом», — поясняет ученый.
 
Муравьям заранее нанесли индивидуальные метки специальными красками. Далее особей поочередно помещали в контейнер с сирфидами и оставляли на десять минут, фиксируя реакции муравьев до и после того, как личинки их «склеили». Эксперимент повторяли в течение трех дней, чтобы установить, сохраняется ли у муравьев память о неприятном событии, и могут ли они использовать полученный опыт в дальнейшем. Всего было проведено 100 испытаний, а общее время наблюдения составило около 17 часов.
 
Ученые выявили: у наивных муравьев первая в жизни встреча с потенциальным врагом вызывала более агрессивные реакции, чем у членов естественной семьи. Они чаще вцеплялись в сирфиду мертвой хваткой и совершали продолжительные укусы и покусывания, тогда как охотники и сборщики пади старались осторожно уклоняться от контактов с опасным насекомым. Интересно, что при повторной встрече наивные муравьи и охотники реагировали так же агрессивно, как и в первый раз, а у сборщиков пади, которым не удалось избежать «склеивания», формировалась кратковременная (на 10 минут) и долговременная (на 3 дня) память об этом событии. 
 
«Таким образом, единственной склонной к обучению группой из тех, что мы рассматривали, оказались сборщики пади. При повторном контакте они старались избегать столкновения с врагом и не повторять неприятный опыт, тогда как охотники и наивные особи этот опыт не приобретали. Можно сделать вывод, что для последних он либо не столь критичен, либо обусловлен физиологическими особенностями — например, специфическим устройством нервной системы», — отмечает Иван Яковлев.
 
(А) Муравей нападает на личинку мухи-сирфиды, (В) Личинка сирфиды склеивает муравья защитным секретом, (С) Муравей отпускает врага и чистится. Фото Наиля Бикбаева (А, С), Ивана Яковлева (В) 
   (А) Муравей нападает на личинку мухи-сирфиды, (В) Личинка сирфиды склеивает муравья защитным секретом, (С) Муравей отпускает врага и чистится. Фото Наиля Бикбаева (А, С), Ивана Яковлева (В)
 
Предыдущие исследования, выполняемые под руководством Жанны Резниковой, показали, что среди сборщиков пади встречаются так называемые разведчики — интеллектуально одаренные особи, которые находят провизию и приводят к ней фуражиров. Несмотря на то, что количество муравьев-разведчиков составляет порядка пяти процентов от всей рабочей силы, именно от них зависит, насколько быстро и успешно семья освоит новые источники пищи. 
 
Обобщая результаты, исследователи предположили, что в семье рыжих лесных муравьев «интеллектуальной элитой» являются разведчики и сборщики пади, тогда как охотники и охранники отличаются скорее храбростью, чем сообразительностью. «Работа является подтверждением того, что когнитивные способности рыжих лесных муравьев играют существенную роль в выборе “профессии”, — говорит Иван Яковлев. — По-видимому, речь идет о таком явлении, как темперамент, или личность у животных (animal personality), когда они ведут себя сходным образом в различных ситуациях. Всё указывает на то, что у муравьев способности к обучению связаны с низким уровнем агрессивности и склонностью избегать опасности. На основе этих устойчивых различий в поведении может происходить профессиональная ориентация рабочих особей в семье».
 
Юлия Клюшникова

Источники

"Профессия" муравьев по-разному влияет на их способность к обучению
Якутия 24 (yakutia24.ru), 18/06/2019
"Профессия" муравьев по-разному влияет на их способность к обучению
Наука в Сибири (sbras.info), 18/06/2019
Новые способности муравьев выявил необычный эксперимент
Ndn.info, 18/06/2019
"Профессия" муравьев по-разному влияет на их способность к обучению
Seldon.News (news.myseldon.com), 18/06/2019
Как профессия муравьев влияет на их обучаемость
Популярная механика (popmech.ru), 18/06/2019
Как профессия муравьев влияет на их обучаемость
Pcnews.ru, 18/06/2019
Как профессия муравьев влияет на их обучаемость
Новости для гиков (supreme2.ru), 18/06/2019
Как профессия муравьев влияет на их обучаемость
Новости@Rambler.ru, 18/06/2019
Новосибирские ученые выяснили, как умственные способности муравьев влияют на их "профориентацию"
Новосибирские новости (nscn.ru), 18/06/2019
Как профессия муравьев влияет на их обучаемость
Pvsm.ru (pvsm.ru), 18/06/2019
У муравьев выделили "интеллектуальную элиту"
Индикатор (indicator.ru), 18/06/2019
Как профессия муравьев влияет на их обучаемость
Media Mag (mag-m.com), 18/06/2019
Как профессия муравьев влияет на их обучаемость
Земля. Хроники жизни (earth-chronicles.ru), 18/06/2019
Как профессия муравьев влияет на их обучаемость
Seldon.News (news.myseldon.com), 18/06/2019
Новосибирские ученые выделили у муравьев "интеллектуальную элиту"
RuNews24 (runews24.ru), 19/06/2019
Новосибирские ученые выделили у муравьев "интеллектуальную элиту"
Seldon.News (news.myseldon.com), 19/06/2019
Ученые нашли связь между "профессиями" и интеллектом муравьев
Профиль (profile.ru), 19/06/2019
Ученые нашли связь между "профессиями" и интеллектом муравьев
Seldon.News (news.myseldon.com), 19/06/2019
Все как у людей: ученые выяснили, как "профессия" муравья влияет на его интеллект
NewsRbk.ru, 19/06/2019
Все как у людей: ученые выяснили, как "профессия" муравья влияет на его интеллект
Vladtime.ru, 19/06/2019
Все как у людей: ученые выяснили, как "профессия" муравья влияет на его интеллект
GadgetBlog (gadgetblog.ru), 19/06/2019
Эврика! Новости науки 20 июня 2019
Санкт-Петербургские ведомости (spbvedomosti.ru), 20/06/2019
Как профессия муравьев влияет на их обучаемость
Mirtesen.sputnik.ru, 20/06/2019

Похожие новости

  • 27/11/2018

    Крыса узнает ракового больного по запаху: уникальное открытие российских ученых

    ​Первый в мире диагностический прибор с использованием... спящей крысы представят в среду ученые в Ростовском научно-исследовательском онкологическом институте Минздрава РФ. С помощью его можно обнаруживать рак легких, туберкулез и другие опасные заболевания на самых ранних стадиях.
    1583
  • 22/05/2015

    Зомби - это реальность?

    ​То, что мы видим в фильмах ужасов, обычно кажется нам несбыточной фантастикой. А зря. Существа, способные превращать своих жертв в зомби, во вред себе безропотно обслуживающих потребности хозяина, испокон веков живут рядом с нами.
    1969
  • 25/09/2016

    В новосибирском Академгородке пройдет фестиваль науки EUREKA!FEST

    ​Программа третьего по счету фестиваля науки EUREKA!FEST под общим названием "Споры будущего" поражает разнообразием и новизной форматов. Новосибирский государственный университет совместно с Фондом "Академгородок" является инициатором фестиваля и основной площадкой этого года.
    1685
  • 30/03/2017

    Новосибирские учёные предлагают бороться с колорадским жуком при помощи грибов и бактерий

    ​Учёные Института систематики и экологии животных СО РАН придумали, как бороться с колорадским жуком с помощью специальных паразитических грибов, бактерий и их метаболитов. Это поможет создать безопасный для природы и человека метод контроля численности вредителя.
    1654
  • 02/08/2018

    Как белки завоевывают мегаполисы

    ​У белок острый ум и хорошая память. Исходя из личного опыта, они способны быстро найти спрятанные орехи. Мастерски предугадывают поведение человека и быстро адаптируются к жизни в больших городах.
    819
  • 06/06/2016

    Юрий Литвинов: «звери готовы к встрече с человеком, внимание им не вредит»

    ​Зоолог Юрий Литвинов - о том, как помогают животным в зоопарках, где в Сибири не хватает заповедников и кого трудно приручить. Вмешательство человека в условия обитания диких животных приводит к изменениям поведения зверей, а некоторые виды, например, кошачьи, находятся под угрозой исчезновения.
    1902
  • 07/03/2017

    Ученые обнаружили в Новосибирске новый гибридный вид клещей

    ​В регион пришла весна, появились первые проталины: здесь и притаилась опасность. Клещи просыпаются. Много ли их будет в этом году? Мелкие опасные букашки. Но не для Натальи Ливановой. Клещи - ее работа.
    2033
  • 30/01/2017

    Где можно пережить апокалипсис?

    ​Где-то внутри гор есть удивительный мир, скрытый от лучей солнца и глаз обывателей. Над ним практически не властны погодные условия, разрушительные катастрофы и суетное течение времени. В этом мире удивительной жизнью живут удивительные существа.
    1217
  • 01/09/2016

    Новосибирскую область заселяют белогрудые ежи

    ​Жители Академгородка все чаще встречают ежей в окрестных лесах, а во дворах ежи приходят пить молоко и воровать кошачий корм из мисок для бездомных кошек (в природе ежи едят насекомых и мелких грызунов).
    1626
  • 12/09/2019

    Объединенный ученый совет СО РАН по биологическим наукам поддержал кандидатов в члены РАН

    ​11 сентября 2019 года Объединенным ученым советом СО РАН по биологическим наукам поддержаны следующие кандидатуры. На вакансию академика РАН по специальности «физико-химическая биология» (вакансия – 1): 1.
    279