Jaká je záhada síly mravence? "Distribuovaný mozek" z čeledi mravenců Mravenci nemají plíce

Mravenci jsou úžasná stvoření, jsou velmi silní a schopní zvednout desetinásobek své vlastní hmotnosti. Víme, že mravenci jsou společenský hmyz a žijí v koloniích. Věděli jste ale, že mravenčí kolonie mohou být tak velké, že pokrývají tisíce kilometrů? Víš, že ?

V tomto článku objevíte ta nejúžasnější a nejzajímavější fakta o mravencích, která vám umožní lépe porozumět tomuto hmyzu.

Anatomie

1 Mravenci nemají uši

Mravenci nemají tradiční uši jako lidé. „Slyší“ měřením vibrací. Speciální senzory na kolenou a tlapkách jim pomáhají zachytit vibrace jejich prostředí.

2. Mravenci mají největší mozek ze všech druhů hmyzu.

Mozek mravenců se skládá z 250 000 buněk, což je více než u jiného hmyzu. Některé velké kolonie mravenců mohou mít tolik mozkových buněk jako průměrný člověk.

3 Mravenci mají dva žaludky

Mravenci mají obvykle dva žaludky. Jeden žaludek se používá pro individuální krmení hmyzu, zatímco druhý je pro sdílení potravy s ostatními mravenci v kolonii.

reprodukce

4. Mravenci mají reprodukci stejného pohlaví

Některé druhy mravenců se rozmnožují klonováním procesem známým jako partenogeneze. Tento typ reprodukce se vyznačuje výskytem samic z neoplozených vajíček (samci se toho neúčastní). Mravenci se také mohou pohlavně rozmnožovat.

Kolonie

5. Mravenci vytvářejí neuvěřitelně velké kolonie.

Předpokládá se, že největší mravenčí kolonie má rozlohu více než 5800 km2. Je tak velký, že pokrývá několik zemí, včetně Itálie, Francie a Španělska. Kolonie se skládá z argentinského druhu mravenců ( Linepithema humile).

Další zajímavá fakta

6. Mravenci se mohou stát "zombiemi"

Největší žijící mravenci jsou dlouzí přibližně 3 až 5 centimetrů. Některé zkameněliny mravenců jsou ještě větší, dosahují délky až 6 centimetrů.

8 mravenců dokáže přežít vlhké podmínky spojené s povodněmi

Mravenci dýchají prostřednictvím specializovaných orgánů nazývaných spirakuly. Když je jejich prostředí příliš vlhké, kvůli povodni nebo jiné přírodní katastrofě, jsou schopni uzavřít své spirály, aby přežili. Tento hmyz může dokonce po určitou dobu zůstat pod vodou.

9. Životnost

Zatímco standardní délka života mravenců je 30-90 dní, některé královny mravenců mohou žít 20-30 let.

10 moudrých mravenců

Věděli jste, že mravenci byli v Bibli chváleni? Přísloví 6:6 říká: "Jdi k mravenci, ty lenochu, podívej se na jeho činy a buď moudrý." Mravenci se používají jako příklady tvrdé práce a píle.

11. Někteří mravenci jsou průhlední.

Někteří mravenci mají průhledná těla. Jsou schopni převzít barvu jakéhokoli jídla, které jedí.

12. Mravenci se mohou chránit kyselinou.

Některé druhy mravenců mohou stříkat kyselinu, aby se zbavily nežádoucích konkurentů ve svém stanovišti nebo se chránily před potenciálními hrozbami.

Složitost způsobu života mravenčí rodiny překvapuje i specialisty a pro nezasvěcené je obecně považována za zázrak. Těžko uvěřit, že život celého mravenčího společenství i každého jeho jednotlivého člena řídí pouze vrozené instinktivní reakce. Vědcům zatím není jasné, jak jsou koordinovány kolektivní akce desítek a stovek tisíc obyvatel mraveniště, jak mravenčí rodinka přijímá a analyzuje informace o stavu prostředí nutné k udržení životaschopnosti mraveniště. Hypotéza, která řeší tyto otázky z bodu mimo myrmekologii, s využitím myšlenek z teorie informace a řízení, se může zdát fantastická. Domníváme se však, že má právo být diskutováno.

Mravenci pečlivě sledují stav svých domovů. Průměrně velké mraveniště se skládá ze 4-6 milionů jehličí a větviček. Každý den je stovky mravenců přenášejí shora do hlubin mraveniště a ze spodních pater až nahoru. Tím je zajištěn stabilní vlhkostní režim hnízda, a proto zůstává kupole mraveniště po dešti suchá, nehnije ani neplesniví.

Mravenci řeší problém s vyhříváním mraveniště po zimě originálně. Tepelná vodivost stěn mraveniště je velmi malá a přirozené prohřátí na jaře by trvalo velmi dlouho. Aby se tento proces urychlil, mravenci na sebe přinášejí teplo do mraveniště. Když slunce začne hřát a sníh z mraveniště taje, jeho obyvatelé vylezou na povrch a začnou se „opalovat“. Velmi rychle se tělesná teplota mravence zvýší o 10-15 stupňů a mravenec se vrátí zpět do chladného mraveniště a zahřeje ho svým teplem. Tisíce mravenců, kteří si „dávají“ takové „koupele“, rychle zvýší teplotu uvnitř mraveniště.

Nekonečná škála mravenců. V tropech se vyskytují tzv. potulní mravenci, kteří se potulují ve velkém. Na své cestě ničí veškerý život a není možné je zastavit. Proto tito mravenci děsí obyvatele tropické Ameriky. Když se přiblíží kolona potulných mravenců, vesničané se svými mazlíčky prchají z vesnice. Po průjezdu kolony vesnicí v ní nezůstalo nic živého: žádné krysy, žádné myši, žádný hmyz. Potulní mravenci, pohybující se v koloně, dodržují přísný řád. Vojenští mravenci s obrovskými čelistmi hlídají kolonu podél okrajů, samice a dělnice jsou uprostřed. Dělnice nosí larvy a kukly. Pohyb pokračuje po celý den. V noci se kolona zastaví a mravenci se k sobě schoulí. Pro rozmnožování mravenci dočasně přecházejí na usedlý život, ale nestaví si mraveniště, ale hnízdo z vlastních těl ve tvaru koule, uvnitř duté, s několika kanály pro vstup a výstup. V této době začíná děloha klást vajíčka. Dělníci se o ně starají a odstraňují z nich larvy. Oddělení krmných mravenců čas od času opouštějí hnízdo za potravou pro rodinu. Sedavý život pokračuje, dokud larvy nevyrostou. Pak se mravenčí rodinka opět vydá na cestu.

O divech mravenčí rodinky se toho dá říct mnohem víc, ale každý jednotlivý obyvatel mraveniště je kupodivu jen malý puntičkářský hmyz, v jehož počínání je často těžké najít nějaký účel.

Mravenec se pohybuje po neočekávaných trajektoriích, vláčí nějaký náklad sám nebo ve skupině (kousek trávy, mravenčí vejce, hrouda země atd.), ale obvykle je obtížné sledovat jeho práci od začátku do konce. Smysluplnější jsou jeho takříkajíc „pracovní makrooperace“: mravenec obratně zvedne stéblo trávy nebo kus jehličí, přidá se ke „skupině“, která nosí, obratně a zoufale bojuje v mravenčích bitvách.

Zarážející není, že z tohoto chaosu a zdánlivě bezcílného povyku vzniká mnohostranný a odměřený život mraveniště. Podíváte-li se na jakoukoli lidskou stavbu z výšky stovek metrů, bude obrázek velmi podobný: i tam provádějí stovky dělníků desítky zdánlivě nesouvisejících operací a v důsledku toho mrakodrap, vysoká pec nebo přehrada objeví se.

Další věc je překvapivá: v rodině mravenců se nenachází žádný „think tank“, který by kontroloval společné úsilí o dosažení kýženého výsledku, ať už jde o opravu mraveniště, získávání jídla nebo jeho ochranu před nepřáteli. Navíc anatomie jednotlivého mravence – zvěda, dělníka nebo mravenčí královny – neumožňuje umístit tento „think tank“ do individuálního mravence. Fyzické rozměry jeho nervového systému jsou příliš malé a objem programů a dat nashromážděných generacemi je příliš velký, nezbytný pro řízení života mraveniště.

Lze předpokládat, že jednotlivý mravenec je schopen autonomně provádět malý soubor „pracovních makrooperací“ na instinktivní úrovni. Mohou to být pracovní i bojové operace, ze kterých se jako elementární cihly skládá pracovní a bojový život mraveniště. To ale pro život v mravenčí rodině nestačí.

Aby mravenčí rodina mohla existovat ve svém biotopu, musí být schopna posoudit jak svůj vlastní stav, tak stav životního prostředí, být schopna tato hodnocení převést do konkrétních úkolů udržování homeostázy, stanovit priority pro tyto úkoly, sledovat jejich provádění a reorganizovat práci v reálném čase v reakci na vnější faktory a vnitřní poruchy.

Jak to mravenci dělají? Pokud přijmeme předpoklad instinktivních reakcí, pak docela věrohodný algoritmus může vypadat takto. V živé bytosti, v té či oné podobě, by mělo existovat něco podobného tabulce „situace – instinktivní reakce na situaci“. V každé životní situaci jsou informace pocházející z nervové soustavy zpracovávány a jím vytvořený „obraz situace“ je porovnáván s „tabulkovými situacemi“. Pokud se „obraz situace“ shoduje s jakoukoli „tabulkovou situací“, provede se odpovídající „reakce na situaci“. Pokud nedojde k žádné shodě, není opravena nebo je provedena nějaká „povinnostní“ reakce. Situace a odpovědi v takové „tabulce“ lze zobecnit, ale i tak bude její informační objem velmi velký i pro provádění relativně jednoduchých řídicích funkcí.

„Stůl“, který řídí život mraveniště a který uvádí možnosti situací pracovní činnosti a kontaktů s okolím za účasti desítek tisíc mravenců, se stává prostě nesmírným a jeho uložení by vyžadovalo obrovské objemy „ paměťová zařízení“ nervového systému. Navíc doba získání „odpovědi“ při hledání v takové „tabulce“ bude také velmi dlouhá, protože musí být vybrána z nekonečně velké množiny podobných situací. A v reálném životě je třeba tyto odpovědi dostat dostatečně rychle. Cesta komplikování instinktivního chování přirozeně brzy vede do slepé uličky, zejména v případech, kdy jsou vyžadovány instinktivní dovednosti kolektivního chování.

Mravenci. "Pastýř" a stádo "kráv"

Pro posouzení složitosti „tabulky instinktivního chování“ se alespoň zamysleme nad tím, jaké základní úkony musí mravenci – „chovatelé hospodářských zvířat“ při péči o mšice provádět. Je zřejmé, že mravenci musí být schopni najít na listech „bohaté pastviny“ a odlišit je od „chudých“, aby mohli mšice pohybovat po rostlině včas a správně. Měli by umět rozpoznat hmyz, který je pro mšice nebezpečný, a vědět, jak s ním zacházet. Je přitom dost dobře možné, že se způsoby, jak se vypořádat s různými nepřáteli od sebe liší, a to samozřejmě zvyšuje potřebné množství znalostí. Důležitá je také schopnost určit samičky mšic, abychom je v určitou chvíli (na začátku zimy) přenesli do mraveniště, umístili je na speciální místa a sloužili jim celou zimu. Na jaře je nutné určit místa jejich opětovného osídlení a uspořádat život nové kolonie.

Pravděpodobně není třeba pokračovat - již uvedené operace dávají představu o množství znalostí a dovedností, které mravenec potřebuje. Navíc je třeba vzít v úvahu, že všechny takové operace jsou kolektivní a v různých situacích je může provádět různý počet mravenců. Proto nelze tuto práci vykonávat podle rigidní šablony a člověk se musí umět přizpůsobit měnícím se podmínkám kolektivní práce. Například mravenec-"chovatel hospodářských zvířat" musí vědět nejen jak se o mšice starat, ale také jak se zapojit do kolektivního života mraveniště, kdy a kde pracovat a odpočívat, v jakém čase začít a ukončit pracovní den atd. Ke koordinaci akcí desítek a stovek tisíc mravenců v obrovském oceánu možností kolektivní pracovní činnosti je nutná úroveň kontroly řádově vyšší, než jaká je možná s instinktivním chováním.

Elementární intelektuální schopnosti se mezi představiteli živočišného světa Země objevily právě jako způsob, jak obejít toto zásadní omezení. Místo rigidního výběru ze „tabulky“ se začala používat metoda konstrukce „reakce“ na vznikající situaci z relativně malého souboru elementárních reakcí. Algoritmus takové konstrukce je uložen v „paměti“ a speciální bloky nervového systému v souladu s ním vytvářejí potřebnou „odpověď“. Přirozeně se ta část struktury nervového systému, která je zodpovědná za reakce na vnější poruchy, stává mnohem komplikovanější. Tato komplikace se ale vyplácí v tom, že umožňuje, aniž by vyžadovala nereálně velké objemy nervového systému, téměř neomezenou diverzifikaci chování jednotlivce i komunity. Zvládnutí nového typu chování z tohoto pohledu vyžaduje pouze přidání do „paměti“ nový algoritmus pro generování „odpovědi“ a minimální množství nových dat. S instinktivním chováním však schopnosti nervové soustavy rychle stanoví hranici takového vývoje.
Je zřejmé, že výše uvedené funkce řízení mravenčí rodiny, které jsou nezbytné pro udržení rovnováhy s prostředím a přežití, nelze provádět na instinktivní úrovni. Jsou blízko tomu, čemu jsme říkali.

Je ale myšlení přístupné mravenci? Podle některých zpráv jeho nervový systém obsahuje jen asi 500 tisíc neuronů. Pro srovnání: v asi 100 miliardách neuronů. Proč tedy může mraveniště dělat to, co dělá, a žít tak, jak žije? Kde se nachází „centrum myšlení“ mravenčí rodiny, pokud jej nelze umístit do nervového systému mravence? Hned řeknu, že tajemná „psychopole“ a „intelektuální aura“ zde nebudou považovány za schránku tohoto „centra“. Budeme hledat reálná místa, kde se takové „centrum“ může nacházet a způsoby jeho fungování.

Představme si, že programy a data hypotetického mozku dostatečně velké kapacity jsou rozděleny do velkého počtu malých segmentů, z nichž každý se nachází v nervovém systému jednoho mravence. Aby tyto segmenty fungovaly jako jeden mozek, je nutné je propojit s komunikačními linkami a do sady mozkových programů zařadit „supervizor“ program, který by sledoval přenos dat mezi segmenty a zajistil potřebnou posloupnost jejich práce. Při „stavbě“ takového mozku je navíc třeba počítat s tím, že někteří mravenci – nositelé programových segmentů – mohou zemřít stářím nebo zemřít v těžkém boji o přežití a mozkové segmenty v nich umístěné zemřou. s nimi. Aby byl mozek vůči takovým ztrátám odolný, je nutné mít záložní kopie segmentů.

Samoopravné programy a optimální strategie redundance umožňují, obecně řečeno, vytvořit mozek s velmi vysokou spolehlivostí, který může pracovat po dlouhou dobu navzdory vojenským a domácím ztrátám a výměně generací mravenců. Takový „mozek“, rozdělený mezi desítky a stovky tisíc mravenců, budeme nazývat distribuovaný mozek mraveniště, centrální mozek nebo supermozek. Je třeba říci, že systémy podobné strukturou supermozku nejsou v moderní technologii novinkou. Americké univerzity tak již využívají tisíce počítačů připojených k internetu k řešení naléhavých vědeckých problémů, které vyžadují velké výpočetní prostředky.

Kromě segmentů distribuovaného mozku musí nervový systém každého mravence obsahovat také programy „pracovních makrooperací“ prováděných na příkazy tohoto mozku. Složení programu „pracovních makrooperací“ určuje roli mravence v hierarchii mraveniště a segmenty distribuovaného mozku fungují jako jeden systém, jako by mimo vědomí mravence (pokud by nějaké měl ).

Předpokládejme tedy, že komunitu kolektivního hmyzu ovládá distribuovaný mozek a každý člen komunity je nositelem částice tohoto mozku. Jinými slovy, v nervovém systému každého mravence je malý segment centrálního mozku, který je kolektivním vlastnictvím komunity a zajišťuje existenci této komunity jako celku. Navíc obsahuje programy autonomního chování („pracovní makrooperace“), které jsou jakoby popisem jeho „osobnosti“ a které je logické nazvat jeho vlastním segmentem. Vzhledem k tomu, že objem nervového systému každého mravence je malý, objem individuálního programu „pracovních makrooperací“ se také ukazuje jako malý. Proto mohou takové programy poskytovat nezávislé chování hmyzu pouze při provádění elementární akce a po jejím dokončení vyžadují povinný řídicí signál.

Když už mluvíme o supermozku, nelze se vyhnout problému komunikace mezi jeho segmenty umístěnými v nervovém systému jednotlivých mravenců. Pokud přijmeme hypotézu distribuovaného mozku, pak musíme vzít v úvahu, že pro ovládání systému mraveniště je nutné rychle přenášet velké množství informací mezi segmenty mozku a jednotliví mravenci musí často dostávat kontrolní a opravné příkazy. Dlouhodobé studie mravenců (a dalšího kolektivního hmyzu) však neodhalily žádné výkonné systémy přenosu informací: nalezené „komunikační linky“ poskytují přenosovou rychlost v řádu několika bitů za minutu a mohou být pouze pomocné.

Dnes známe pouze jeden kanál, který by mohl splnit požadavky distribuovaného mozku: elektromagnetické oscilace v širokém rozsahu frekvencí. Ačkoli takové kanály dosud nebyly nalezeny u mravenců, termitů nebo včel, neznamená to, že chybí. Správnější by bylo říci, že použité výzkumné metody a vybavení neumožnily tyto komunikační kanály detekovat.

Moderní technologie například uvádí příklady zcela neočekávaných komunikačních kanálů ve zdánlivě dobře prostudovaných oblastech, které lze odhalit pouze speciálně vyvinutými metodami. Dobrým příkladem by bylo zachytávání slabých zvukových vibrací, nebo jednoduše řečeno odposlech. Řešení tohoto problému se hledalo a nacházelo jak v architektuře staroegyptských chrámů, tak v moderních směrových mikrofonech, ale s příchodem laseru se najednou ukázalo, že existuje další spolehlivý a kvalitní kanál pro příjem velmi slabé akustické vibrací. Navíc možnosti tohoto kanálu daleko přesahují vše, co bylo v zásadě považováno za možné, a zdají se být báječné. Ukázalo se, že bez mikrofonů a rádiových vysílačů můžete dobře slyšet vše, co se v uzavřené místnosti řekne podtónem, a to ze vzdálenosti 50-100 metrů. K tomu stačí, aby místnost měla zasklené okno. Faktem je, že zvukové vlny, které vznikají během rozhovoru, způsobují vibrace okenních tabulí s amplitudou mikronů a zlomků mikronu. Laserový paprsek odrážející se od kmitajícího skla naopak umožňuje tyto vibrace fixovat na přijímacím zařízení a po příslušném matematickém zpracování je přeměnit na zvuk. Tato nová, dříve neznámá metoda záznamu kmitů umožnila zachytit neznatelně slabé zvuky v podmínkách, kdy se jejich detekce zdála v podstatě nemožná. Je zřejmé, že experiment založený na tradičních metodách hledání elektromagnetických signálů by tento kanál nebyl schopen detekovat.

Proč je nemožné předpokládat, že distribuovaný mozek používá nějakou neznámou metodu přenosu informací kanálem elektromagnetických oscilací? Na druhou stranu lze v každodenním životě nalézt příklady přenosu informací kanály, jejichž fyzikální základ není znám. Nemyslím tím naplnění předtuch, citové sepětí mezi blízkými a další podobné případy. Kolem těchto jevů, navzdory jejich bezpodmínečné existenci, se nahromadilo tolik mystických a polomystických fantazií, přehánění a někdy prostě klamu, že se o nich neodvažuji odkazovat. Známe ale například tak běžný jev, jakým je vjem zraku. Téměř každý z nás může mít případy, kdy se otočil a ucítil něčí pohled. Není pochyb o existenci informačního kanálu, který je zodpovědný za přenos vjemu pohledu, ale také neexistuje vysvětlení, jak se některé rysy stavu mysli pozorovatele přenášejí na toho, na koho se dívá. . Elektromagnetické pole mozku, které by za tuto výměnu informací mohlo být zodpovědné, je na vzdálenost desítek centimetrů prakticky nepostřehnutelné a vjem zraku se přenáší na desítky metrů.

Totéž lze říci o tak známém fenoménu, jako je. Hypnotické schopnosti mají nejen lidé: je známo, že někteří hadi se používají při lovu. V hypnóze jsou informace také přenášeny od hypnotizéra k hypnotizovanému prostřednictvím kanálu, který sice jistě existuje, ale jehož povaha je neznámá. Navíc, pokud lidský hypnotizér někdy používá hlasové příkazy, pak hadi nepoužívají zvukový signál, ale jejich hypnotická sugesce tím neztrácí na síle. A nikdo nepochybuje o tom, že člověk může cítit pohled někoho jiného, ​​a nepopírá realitu hypnózy kvůli skutečnosti, že v těchto jevech jsou kanály přenosu informací neznámé.

Vše výše uvedené lze považovat za potvrzení přípustnosti předpokladu o existenci kanálu přenosu informace mezi segmenty distribuovaného mozku, jehož fyzikální základ nám dosud není znám. Protože věda, technika a praxe každodenního života nám dávají nečekané a nevyřešené příklady různých informačních kanálů, není zřejmě nic neobvyklého na předpokladu přítomnosti dalšího kanálu neidentifikované povahy.

Abychom vysvětlili, proč u kolektivního hmyzu ještě nebyly objeveny komunikační linky, lze uvést mnoho různých důvodů – od zcela reálných (nedostatečná citlivost výzkumného zařízení) až po ty fantastické. Je však snazší předpokládat, že tyto komunikační linie existují, a zjistit, jaké důsledky z toho vyplývají.

Přímá pozorování mravenců podporují hypotézu vnějších příkazů, které řídí chování jednotlivého hmyzu. Pro mravence je typická nečekaná a prudká změna směru pohybu, kterou nelze vysvětlit žádnými viditelnými vnějšími příčinami. Často můžete vidět, jak se mravenec na okamžik zastaví a náhle se otočí, pokračuje v pohybu pod úhlem k předchozímu směru a někdy i opačným směrem. Pozorovaný vzor lze věrohodně interpretovat jako „zastavení pro příjem řídicího signálu“ a „pokračování pohybu po obdržení příkazu k novému směru“. Při provádění jakékoli pracovní operace ji mravenec může (i když k tomu dochází znatelně méně často) přerušit a buď přejít na jinou operaci, nebo se vzdálit z místa výkonu práce. Toto chování také připomíná reakci na vnější signál.

Z hlediska hypotézy supermozku je velmi zajímavý fenomén tzv. líných mravenců. Pozorování ukazují, že ne všichni mravenci v rodině jsou příkladem píle. Ukazuje se, že přibližně 20% mravenců se prakticky neúčastní pracovní činnosti. Studie prokázaly, že „líní“ mravenci nejsou mravenci na dovolené, kteří se po obnovení sil zařazují do práce. Ukázalo se, že pokud je z kolonie odstraněna znatelná část pracujících mravenců, pak se tempo práce zbývajících „dělníků“ odpovídajícím způsobem zvyšuje a „líní“ mravenci nejsou zahrnuti do práce. Nelze je tedy považovat ani za „pracovní rezervu“, ani za „rekreanty“.

Dnes byla navržena dvě vysvětlení existence „líných“ mravenců. V prvním případě se předpokládá, že „líní“ mravenci jsou jakýmisi „důchodci“ mraveniště, staří mravenci neschopní aktivní pracovní činnosti. Druhé vysvětlení je ještě jednodušší: jde o mravence, kteří z nějakého důvodu nechtějí pracovat. Protože neexistují žádná jiná, přesvědčivější vysvětlení, myslím, že mám právo ještě na jednu domněnku.

Pro jakýkoli distribuovaný systém zpracování informací – a supermozek je typem takového systému – je jedním z hlavních problémů zajištění spolehlivosti. Pro supermozek je tento úkol životně důležitý. Základem systému zpracování informací je software, který kóduje v systému přijatou analýzu dat a metody rozhodování, což platí i pro supermozek. Jeho programy se jistě velmi liší od programů napsaných pro moderní výpočetní systémy. Ale v té či oné podobě musí existovat a jsou to oni, kdo jsou zodpovědní za výsledky práce supermozku, tzn. v konečném důsledku pro přežití populace.

Ale, jak bylo uvedeno výše, programy a data, která zpracovávají, nejsou uloženy na jednom místě, ale jsou rozděleny do mnoha segmentů umístěných v samostatných mravencích. A i při velmi vysoké spolehlivosti každého prvku supermozku je výsledná spolehlivost systému nízká. Nechť tedy například spolehlivost každého prvku (segmentu) je 0,9999, tzn. výpadek v jeho provozu se vyskytuje v průměru jednou z 10 tisíc požadavků. Ale když spočítáme celkovou spolehlivost systému sestávajícího řekněme z 60 tisíc takových segmentů, tak to vyjde na méně než 0,0025, tzn. se sníží asi 400krát ve srovnání se spolehlivostí jediného prvku!

Pro zlepšení spolehlivosti velkých systémů byly vyvinuty a používány různé metody v moderní technologii. Například duplikace prvků prudce zvyšuje spolehlivost. Pokud tedy se stejnou spolehlivostí prvku jako ve výše uvedeném příkladu dojde k jeho duplikaci, celkový počet prvků se zdvojnásobí, ale celková spolehlivost systému se zvýší a bude téměř stejná jako spolehlivost jednotlivého prvku. .

Pokud se vrátíme k mravenčí rodině, pak je třeba říci, že spolehlivost fungování každého segmentu supermozku je výrazně nižší než udávané hodnoty, už jen z důvodu krátké životnosti a vysoké pravděpodobnosti smrti přenašečů. těchto segmentů – jednotlivých mravenců. Vícenásobná duplikace segmentů supermozku je proto předpokladem pro jeho normální fungování. Ale kromě duplikace existují i ​​jiné způsoby, jak zvýšit celkovou spolehlivost systému.

Faktem je, že systém jako celek nereaguje stejně na selhání různých prvků. Dochází k poruchám, které mají fatální vliv na chod systému: například když program, který zajišťuje správné pořadí zpracování informací, nefunguje správně, nebo když se v důsledku poruchy ztratí jedinečná data. Ale pokud k selhání dojde v segmentu, jehož výsledky lze nějakým způsobem opravit, pak toto selhání vede pouze k určitému zpoždění v získání výsledku. Mimochodem, v reálných podmínkách do této skupiny patří většina výsledků získaných supermozkem a jen ve vzácných případech vedou selhání k vážným následkům. Spolehlivost systému lze tedy zvýšit i zvýšením takříkajíc „fyzické spolehlivosti“ segmentů, ve kterých se nacházejí zvláště důležité a neobnovitelné programy a data.

Na základě výše uvedeného lze předpokládat, že právě „líní“ mravenci jsou nositeli specializovaných, zvláště důležitých segmentů distribuovaného mozku. Tyto segmenty mohou mít různé účely, například udržovat integritu mozku, když jednotliví mravenci zemřou, shromažďovat a zpracovávat informace ze segmentů nižší úrovně, zajistit správnou posloupnost úkolů supermozku atd. Osvobození od pracovní činnosti poskytuje „ líní“ mravenci se zvýšenou bezpečností a spolehlivostí existence.

Tuto domněnku o roli „líných“ mravenců potvrzuje experiment provedený ve Stanfordské laboratoři slavného fyzika, nositele Nobelovy ceny I. Prigogina, který se zabýval problémy sebeorganizace a kolektivní činnosti. V tomto experimentu byla mravenčí rodina rozdělena na dvě části: jedna zahrnovala pouze "líné" mravence a druhá - "dělníky". Po nějaké době se ukázalo, že „pracovní profil“ každé nové rodiny opakuje „pracovní profil“ původní rodiny. Ukázalo se, že v rodině „líných“ mravenců zůstal „líný“ pouze jeden z pěti, zatímco zbytek byl aktivně zapojen do pracovní činnosti. V rodině „dělníků“ se stejná pátá část stala „línou“, zatímco zbytek zůstal „dělníky“.

Výsledky tohoto elegantního experimentu lze snadno vysvětlit pomocí hypotézy distribuovaného mozku. Zřejmě v každé rodině jsou někteří její členové delegováni k ukládání zvláště důležitých segmentů distribuovaného mozku. Pravděpodobně, pokud jde o strukturu a strukturu nervového systému, „líní“ mravenci se neliší od „dělníků“ - v určitém okamžiku jsou do nich načteny potřebné segmenty. To je přesně to, co se stalo s novými koloniemi ve výše popsaném experimentu: centrální mozek provedl něco jako stažení nového softwaru, a tím byl návrh kolonií mravenců dokončen.

I dnes je možné sestavit celkem věrohodné hypotézy o struktuře distribuovaného mozku, topologii sítě, která sjednocuje její segmenty, ao základních principech redundance v ní. Ale o to nejde. Hlavní věc je, že koncept distribuovaného mozku vám umožňuje důsledně vysvětlit hlavní hádanku mraveniště: kde a jak se ukládají a používají řídicí informace, které určují supersložitý život mravenčí kolonie.

Doktor technických věd V. LUGOVSKÝ., časopis Věda a život č. 3, 2007

Jsou schopni pro sebe vytvořit složité domy s toaletou, používat drogy k boji s infekcí a také se navzájem učit novým dovednostem.

Zde je 15 velmi zajímavých a překvapivých faktů o tomto hmyzu:

1. Mravenci nejsou vždy pracovití.

Navzdory své pověsti oddaných pracovníků ne všichni mravenci v kolonii tahají více, než je jejich vlastní hmotnost.

V jedné studii mraveniště v Severní Americe vědci sledovali mravence z rodu Temnothorax. Zjistili, že téměř čtvrtina mravenců byla po celou dobu studie poměrně pasivní. Vědci zatím nemohou říci, proč jsou někteří mravenci neaktivní.

2. Mravenci rádi jedí rychlé občerstvení.

V roce 2014 nechali vědci párky v rohlíku, bramborové lupínky a další položky rychlého občerstvení na chodníku v New Yorku, aby viděli, kolik lidského jídla budou mravenci chtít sníst.

O den později se vrátili na své místo a zvážili zbývající jídlo, aby pochopili, kolik toho mravenci snědli. Spočítali, že mravenci (a další hmyz) sežerou ročně téměř 1000 kg vyhozeného jídla.

3. Někdy mravenci rostou motýlí larvy. Holubice a myrmik.

Modrák alconský, denní motýl z čeledi holubovitých, občas klame myrmiky – rod malých zemních mravenců – aby pro ně odchovali mláďata.

Mravenci si někdy pletou vůni larvy housenky s vůní svého mraveniště v domnění, že larva je součástí jejich rodiny. Larvu si berou s sebou do mraveniště, dodávají jí správnou potravu a chrání ji pro cizí druhy.

4. Mravenci si dělají záchody ve svých mraveništích.

Mravenci nechodí jen tam a zpět. Někteří se vyprazdňují mimo mraveniště v hromadě zvané popelnice.

Jiní, jak vědci nedávno zjistili, si ulevují na speciálních místech uvnitř svých domovů.

Příkladem je černý zahradní mravenec, který, přestože zanechává trosky a mrtvý hmyz mimo mraveniště, zadržuje jejich odpadní produkty v rozích svých domů – na místě, které vypadá jako malá skříň.

5. Mravenci berou léky, když jsou nemocní.

V nedávné studii vědci zjistili, že když se mravenci setkají se smrtící houbou, začnou jíst jídlo bohaté na volné radikály, které pomáhá bojovat s infekcí.

6. Mravenci mohou zaútočit na kořist mnohonásobně větší a těžší než oni sami.

Kousaví mravenci z rodu Leptogenys, podčeledi Ponerina, se živí především stonožkami, které jsou mnohonásobně větší než samotní mravenci. K zabití stonožky je potřeba asi tucet tohoto hmyzu a proces útoku je docela zajímavé sledovat.

Mravenci útočí na stonožku (video)

7. Mravenci se mohou cítit nejistě.

Studie černých zahradních mravenců z roku 2015 ukázala, že mravenci dokážou pochopit, když něco nevědí.

Když vědci umístili mravence do nepředvídatelné situace, pravděpodobnost, že hmyz zanechá feromonovou stopu pro jejich mravence, aby je následovali, se výrazně snížila.

Podle vědců to znamená, že hmyz chápe, že si není jistý, zda jde správným směrem.

8. Proč chodí mravenci po vodě?

Všimli jste si, že mravenci se neutopí, když prší? Jsou tak lehké, že nedokážou ani prolomit povrchové napětí vody. Mravenci po něm prostě chodí.

9. Mravenci mají nejrychlejší reflexy v celé živočišné říši.

Mravenci rodu Odontomachus ("bojové zuby") jsou predátoři a žijí v Jižní a Střední Americe. Dokážou zaklapnout čelisti při rychlosti 233 km/h.

10. Mravenčí samečci nemají otce.

Samci pocházejí z neoplozených vajíček a mají pouze jednu sadu chromozomů, kterou dostávají od své matky. Na druhé straně samice mravenců vycházejí z oplodněných vajíček a mají dvě sady chromozomů, jednu od matky a jednu od otce.

11. Mravenci počítají kroky.

Ve větrných pouštních oblastech se mravenci po hledání potravy vracejí domů a počítají kroky, aby se vrátili zpět do mraveniště.

V roce 2006 byla provedena studie, která prokázala, že mravenci dělají stejné kroky, i když si prodlužují nebo zkracují nohy.

12. Mravenci byli ve vesmíru.

V roce 2014 dorazila na Mezinárodní vesmírnou stanici skupina mravenců, aby zkoumali, jak se hmyz chová v mikrogravitaci. Navzdory neobvyklému prostředí mravenci pokračovali ve spolupráci a prozkoumávali své území.

13. Mravenci jsou jediná zvířata mimo člověka, která mohou učit.

Ve studii z roku 2006 vědci zjistili, že malí mravenci z druhu Temnothorax albipennis vedou jiné mravence svého druhu k potravě, čímž jim ukazují cestu k zapamatování. Podle vědců je to poprvé, co jedno mimolidské zvíře učí druhé.

14. Mravenci mohou hrát roli pesticidů.

Vědci provedli podrobný přehled více než 70 studií, které analyzovaly možnost použití mravenců na míru k ochraně zemědělské půdy. Zjistili, že tento hmyz odpuzuje škůdce z citrusových plodů a jiných ovocných plodin.

Mravenci krejčí žijí v hnízdech, která si staví na stromech. Studie ukázala, že zahrady se stromy, ve kterých žijí krejčí mravenci, měly menší poškození, což vedlo k bohatší úrodě.

15. Mravenci se mohou navzájem klonovat.

Amazonští mravenci se rozmnožují klonováním. V mravenčí kolonii nejsou žádní mravenci a vědci nikdy žádného nenašli, ale místo toho zjistili, že celá kolonie těchto mravenců je tvořena klony královny.

Mravenci patří do řádu Hymenoptera a jsou zástupci hmyzí čeledi mravenců. Na Zemi existuje více než 12 tisíc druhů těchto tvorů, které se liší velikostí a vzhledem. Mnohé z nich jsou člověku prospěšné, některé jsou naopak pro jeho zdraví velmi nebezpečné. Mravenec je společenský hmyz. Obvykle se tvoří tyto kasty: dělníci, mravenci, samci a samice. Charakteristickým znakem samců a samic je přítomnost křídel, která po páření ohlodávají. Pracovníci mravenci je nemají vůbec. Tento článek bude vyprávět o vlastnostech těchto jedinečných tvorů.

Kde žít

Tyto drobné dělnice jsou rozmístěny na území všech kontinentů, jedinou výjimkou je Antarktida. Žije v něm hmyz, který si sám staví. Zakladatelkami takových hnízd jsou samice (lůna), jejichž funkcí je nejen pokračovat v rodu, ale také vybrat vhodné místo. Každá kolonie má pouze jednu. Všichni ostatní obyvatelé mraveniště ji živí a chrání. Fotku mraveniště, kde žijí mravenci, si můžete prohlédnout níže.

Zajímavý!

Samci mravenců umírají téměř okamžitě poté, co samice. Pracovníci mravenci, nebo jak se jim také říká sběrači potravy, se starají o ostatní členy své rodiny a dodávají jim jídlo. Další funkcí mravenců dělníků je chránit mraveniště před útokem nepřátel.

Ne všichni jsou však jasně rozděleni do kast. Začátek života tedy věnují péči o vajíčka a larvy, v další fázi života vybavují hnízdo, později je jejich funkcí získávání potravy. Výsledkem je, že mraveniště obsahuje největší počet žijících jedinců.

Vnější struktura

Mravenci jsou hmyz, který je považován za jeden z nejznámějších a nejpočetnějších na světě. Velikost mravence a liší se v závislosti na druhu. Délka těla může být od 1 do 50 mm. A nejčastěji to jsou a . Kromě toho jsou samice obvykle mnohem větší než samci. Barva těla závisí na druhu.

Anatomie mravenců je poměrně složitá. Tělo murash je pokryto chitinózní skořápkou. Tento druh kostry nejen podporuje, ale také chrání dítě. Popis vzhledu různých zástupců je téměř podobný. Hlava, hrudník a břicho jsou strukturou mravence. Fotku mravence můžete vidět níže.

Hlava

Hlava mravence je obvykle velká, u každého jednotlivého druhu se liší určitou stavbou. Má mocná kusadla. Dělnice s nimi nosí potravu, stébla trávy a větvičky používané ke stavbě hnízd. Kudlanky také pomáhají hmyzu bránit se.

Oči

Ne každý dokáže odpovědět na otázku, kolik očí má mravenec. Oči hmyzu se vyznačují složitou fasetovanou strukturou. Kromě párových jsou ještě 3 oči. S nimi drobní tvorové určují úroveň osvětlení a rovinu polarizace světelného toku.

Zajímavý!

S tolika očima není vidění mravenců nejlepší. Většina hmyzu je krátkozraká. Někteří zástupci této čeledi nejsou schopni rozlišovat předměty, protože vůbec nevidí. Mohou reagovat pouze na pohyby. Existují také jedinci, kteří reagují na úroveň osvětlení prostoru.

Pusa

Ústní aparát mravence je hlodavého typu. Zahrnuje čelisti, které se také nazývají mandibuly nebo mandibuly, horní ret (labrum) a dolní ret (labium). Kudlanky mohou být velké a nepříliš, přehnaně ostré a zcela tupé. Také se překrývají a do sebe zapadají. Díky této vlastnosti mravenců mohou kusadla žvýkat potravu i se zavřenými ústy.

Husí kůže chuťový orgán umístěný na spodním rtu. Hmyz jimi stále čistí jejich těla.

úponky

Smyslovým orgánem hmyzu jsou zalomená tykadla. Pomáhají mravencům identifikovat pachy, zachytit kolísání a vibrace ve vzduchu. Hmyz navíc tento orgán používá k přijímání a vysílání signálů při komunikaci se svými příbuznými.

Na poznámku!

Zajímavým faktem je, že antény této struktury mají pouze mravenci.

Břicho

Břicho mravenců je stopkaté (stopka tvoří jeden nebo dva prstence). Může mít svislý výrůstek nebo zářezy. Některé druhy mravenců mají na konci břicha žihadlo, které slouží jako nástroj pro lov a jejich ochranu. Díky němu hmyz vylučuje kyselinu - speciální látku, která paralyzuje nepřítele.

Tlapky

Mravenec má 3 páry dobře vyvinutých nohou, z nichž každá je umístěna na samostatném hrudním segmentu a končí zahnutým drápem. Díky této vlastnosti může dojít k pohybu mravence nejen na vodorovném, ale i na svislém povrchu. Detailní fotografie mravence je uvedena níže.

Záleží na tom, jak cestují. Ne všichni mravenci se pohybují pěšky, některé druhy mají schopnost skákat. Existuje také klouzavý hmyz a mravenci, kteří jsou schopni tvořit mosty přes vodní překážky.

Tlapky slouží mravenci nejen k pohybu. Takže s předními nohami, vybavenými speciálními kartáči, se hmyz stará o své antény. Ostruhy umístěné na zadních končetinách slouží k útoku a obraně. A přítomnost malých zářezů dostupných na všech nohách umožňuje hmyzu pohybovat se i po čistých hladkých površích. Příkladem toho je, že mohou rychle běžet na sklo.

Vnitřní struktura

Vnitřní orgány mravence, které se nacházejí v břiše, jsou také svým způsobem jedinečné. Jícen tedy nekončí žaludkem, ale tzv. strumou. Jeho hmyz ho používá ke sběru potravy. V případě potřeby k léčbě svého příbuzného mravenec část potravy z tohoto úkrytu vyvrací. To platí zejména pro, kterým se také říká sudy.

Nervový systém

Nervový systém hmyzu zahrnuje několik vzájemně propojených ganglií. Takže za myšlení a chování hmyzu zodpovídá supraesofageální ganglion, který funguje jako mozek. V poměru k tělu je mnohem větší. Mravenec pracovní má obzvlášť velký mozek, u samic je o něco menší, u samců je nejmenší.

oběhový systém

Krev mravenců je čirá tekutina zvaná hemolymfa. Kolem těla je poháněna dorzální cévou – srdcem. Je to svalová trubice, která probíhá podél celých zad.

Dýchací systém

Dýchací systém tracheálního typu. K otevření průdušnice dochází stigmaty (spirakulami), které se nacházejí na každém segmentu břicha (na stopce u základny šupiny).

Co jedí mravenci

Dalším rysem těchto husí kůže je schopnost přizpůsobit se prostředí. V této souvislosti jsou tento hmyz všežravci. Na jaře a v létě mravenci dělníci dodávají mraveniště potravu každý den. S příchodem chladného počasí ne všechny mravenčí rodiny upadají do zimního spánku. V důsledku toho jsou nuceni se zásobit potravinami předem.

Husí kůže distribuuje jídlo následovně:

• Děloha se živí výhradně bílkovinami. Velmi často potravu určenou pro královnu dodávají mravenci dělnice již rozžvýkané.
• Pracovníci mravenci mají sacharidovou dietu. Patří sem měkké části bobulí a ovoce, rostlinné šťávy, jejich kořeny a semena. Se zvláštním potěšením jedí medovicu, kterou rostlina uvolňuje při prudké změně teploty. Další oblíbenou pochoutkou husí kůže je cukrové mléko mšic (podložka). Tvoří většinu jejího jídelníčku. Takové jídlo je výživnější a snadno stravitelné.
• Larvy vylézající z kukly preferují bílkovinnou potravu, která je obsažena ve zbytcích drobného hmyzu, stejně jako ve vejcích různých škůdců. Například domácí mravenci se neštítí jíst ani domácí produkty: tvaroh, maso, sýr nebo vejce. Nastupující mravenčí generace se neodmítne od domácích švábů Prusů.

Životnost

Drobná stvoření závisí na svých funkčních povinnostech. Pracovníci mravenci žijí 1-3 roky, přičemž větší druhy hmyzu žijí déle než drobní mravenci. Očekávaná délka života zástupců této rodiny žijících v tropických oblastech je mnohem kratší než u těch, kteří žijí v chladných oblastech.

Zajímavý!

Záleží na jeho postavení v mravenčím společenství. Nejdelší spánek má děloha.

Mravenčí samci žijí poměrně málo – jen pár týdnů. Jedinci, kteří se účastnili páření, mohou být zničeni silnějšími domorodci, dravým hmyzem nebo jakýmkoli malým zvířetem.

Největší dlouhá játra mravenčí kolonie je královna královna, jejíž životnost může dosáhnout až 20 let. Mravenci vojáci žijí déle než mravenci dělníci. Mravenci žijí ještě déle, většinu života tráví v mraveništi.

Jaká je záhada síly mravence?

Často můžete slyšet otázku: "Kdo je silnější: muž, slon nebo mravenec?". Mnoho lidí na tuto otázku odpovídá - mravenec, a to není nerozumné. Jak víte, mravenci jsou schopni nést náklady mnohonásobně větší, než je hmotnost a velikost samotného mravence. Ale kdo jsou tito mravenci?

Stejně jako vosy a včely patří do řádu Hymenoptera, čeledi hmyzu. Okřídlené jsou však pouze samice a samci, zatímco pracující jedinci jsou bezkřídlí. Z kukel vycházejí s křídly mravenčí samečci a samice královny. V období páření (kdy samice a samec létají) je samice královna oplodněna. Samci však velmi brzy zemřou a královna odhodí křídla a když najde vhodné místo pro nové mraveniště, naklade do něj vajíčka a stane se zakladatelkou nového rodu. Mravenčí kukly jsou uzavřeny v zámotcích. Z kukel se nejprve objevují bezkřídlé dělnice a teprve později - okřídlené samice a samci. Každá rodina má pouze jednu královnu. Tento hmyz žije po celém světě (s výjimkou Antarktidy, Islandu, Grónska a některých vzdálených ostrovů).

V místech, kde je půda intenzivně obdělávána, je však pro mravence obtížné přežít. Tento hmyz miluje klid, protože v podzemí odvádí skvělou práci při úpravě svého mraveniště. Mravenci tvoří 10-25 % pozemské biomasy suchozemských živočichů a jsou nejvíce evoluční čeledí hmyzu, mají vyvinutý komunikační systém, který umožňuje jednotlivcům koordinovat své jednání při plnění úkolů a rozdělování práce.

Komunikaci mravenců lze nazvat jedním z divů našeho světa, k jejich komunikaci dochází uvolňováním chemických látek – feromonů, hmatových impulsů a zvuků. Uvolněním určitého souboru feromonů mravenci zanechávají různé zprávy, pokládají cesty a mohou se od mraveniště vzdálit na vzdálenost až 200 metrů a neomylně se vrátit zpět. Signální látky jsou vylučovány speciálními žlázami, jejich počet může dosahovat až deseti kusů, uvolňujících poplašné enzymy, stopové, vyvolávací, ale i chemické návnady na kořist. Mravenci snadno pomocí chemikálií najdou cestu ke zraněnému kamarádovi nebo ke kořisti, kterou naznačí jiný mravenec.

Oči mravenců jsou nehybné a skládají se z četných drobných čoček (fasetovaná struktura), dobře rozlišují pohyb a předměty lze plně rozlišit pouze na blízkou vzdálenost (3-4 cm). Antény na hlavě jsou dobrými analyzátory, slouží k detekci chemikálií, proudění vzduchu a vibrací a také slouží k příjmu a přenosu signálů dotykem. Jak tedy takový malý, pracovitý hmyz unese nadrozměrný náklad, který mnohonásobně převyšuje jejich váhu a velikost?

Tajemství spočívá v tom, že síla svalů mravence neklesá přímo úměrně k velikosti těla: se zmenšením velikosti těla hmyzu se jeho hmotnost snižuje úměrně třetí síle těla. délka a plocha průřezu svalů, která určuje absolutní sílu, se zmenšuje pouze podle druhé mocniny délky těla, tj. v menší míře než tělesná hmotnost. Díky této skutečnosti jsou drobní mravenci schopni přemisťovat velké náklady. Ale pokud dovolíme, aby se mravenec zvětšil na velikost slona, ​​pak už nebude schopen unést tolik nákladu, kolik unese, protože má malou velikost.

Vědci natočili samotný proces nošení závaží na vysoce přesné video a zjistili, jak mravenci udržují rovnováhu při pohybu se závažím. Dlouhé náklady nesly pod větším úhlem než kratší předměty o stejné hmotnosti. Skloněním hlavy dolů mravenci zvětšují úhel sklonu a zvednutím hlavy úhel zmenšují. Přizpůsobují se tak pohybu po svahu a dolů a udržují rovnováhu.

Pamatujte na dětskou hádanku:

Vzhledově samozřejmě drobný,

Do domu se ale vleče všechno, co se dá.

Neklidní chlapi

Celý jejich život je spojen s prací.

Pracovníci mravenci tráví celý život v práci: mravenci nosí smrkové jehličí, listy a malé větvičky na stavbu mraveniště. Navzdory skutečnosti, že obydlí mravenců je velmi křehké, může existovat několik let až staletí a jít hluboko do země až do dvou metrů. Mravenci jsou docela užitečný hmyz: zvyšují úrodnost půdy, ničí škůdce a zvyšují počet užitečných zvířat.

Spirála smrti je záhadný fenomén chování mravenců, kteří bezdůvodně běhají v kruzích.

Opravdu neobvyklý fakt ze života mravenců... Podívejte se!

Tajemství mravenců - Smrtící spirála! / Hádanka mravenců - Spirála smrti!