У чому загадка сили мурахи? «Розподілений мозок» мурашиної родини У мурах немає легень

Мурахи - дивовижні істоти, вони дуже сильні і здатні піднімати вагу, що перевищує їхню власну в десятки разів. Ми знаємо, що мурахи є соціальними комахами та живуть у колоніях. Але чи знаєте ви, що колонії мурах можуть бути настільки великими, що охоплюють тисячі кілометрів? Чи знаєте ви, що ?

У цій статті ви відкриєте для себе найдивовижніші та найцікавіші факти про мурахи, які дозволяють краще зрозуміти цих комах.

Анатомія

1. Мурахи не мають вух

Мурахи не мають традиційних вух, як люди. Вони "чують" шляхом вимірювання вібрацій. Спеціальні датчики на колінах і лапках допомагають їм вловити вібрації навколишнього середовища.

2. Мурахи мають найбільший серед комах мозок

Мозок мурах складається з 250 000 клітин, що більше, ніж в інших комах. Деякі великі колонії мурах можуть мати стільки клітин мозку, як середня статистична людина.

3. Мурахи мають два шлунки

Мурахи, як правило, мають два шлунки. Один шлунок використовується для індивідуального харчування комахи, в той час як інший призначений для обміну харчуванням з іншими мурахами колонії.

Розмноження

4. У мурах є одностатеве розмноження

Деякі види мурах розмножуються шляхом клонування за допомогою процесу відомого як партеногенез. Цей тип розмноження характеризується появою самок із незапліднених яєць (самці не беруть у цьому участі). Мурахи можуть також розмножуватися статевим шляхом.

Колонії

5. Мурахи створюють неправдоподібно великі колонії

Вважається, що найбільша колонія мурах має площу понад 5800 км. Вона настільки велика, що охоплює кілька країн, включаючи Італію, Францію та Іспанію. Колонія складається з аргентинського виду мурах ( Linepithema humile).

Інші цікаві факти

6. Мурахи можуть стати "зомбі"

Найбільші живі мурахи мають довжину приблизно від 3 до 5 сантиметрів. Деякі скам'янілі рештки мурах ще більші, досягаючи до 6 сантиметрів у довжину.

8. Мурахи можуть вижити у вологих умовах, пов'язаних з повенями

Мурахи дихають через спеціалізовані органи, які називають дихальцями. Коли їхнє довкілля стає надто вологим, через повінь або інше стихійне лихо, вони здатні закрити свої дихальні, щоб вижити. Ці комахи навіть можуть перебувати під водою протягом певного періоду часу.

9. Тривалість життя

У той час, як стандартна тривалість життя мурах становить 30-90 днів, деякі мурашині матки можуть жити протягом 20-30 років.

10. Мудрі мурахи

Чи знаєте ви, що мурахи були вихвалені в Біблії? Приповістей 6:6 говорить: "Піди до мурашки, ліниве, подивися на дії його, і будь мудрим." Мурахи використовуються як приклади працьовитості та старанності.

11. Деякі мурахи прозорі

Деякі мурахи мають прозорі тіла. Вони здатні набувати кольору будь-якої їжі, якою харчуються.

12. Мурахи можуть захистити себе за допомогою кислоти

Деякі види мурах можуть розпорошувати кислоту, щоб позбутися небажаних конкурентів у їхньому середовищі або для захисту від потенційних загроз.

Складність життєвого укладу мурашиної сім'ї дивує навіть фахівців, а непосвячених взагалі видається дивом. Важко повірити, що життя всього мурашиного співтовариства і кожного окремого його члена керується лише вродженими інстинктивними реакціями. Вченим поки що не зрозуміло, як відбувається координація колективних дій десятків і сотень тисяч жителів мурашника, яким чином мурашина сім'я отримує та аналізує інформацію про стан навколишнього середовища, необхідну для підтримки життєздатності мурашника. Гіпотеза, яка розглядає ці питання із зовнішньої стосовно мирмекології точки, використовуючи ідеї теорії інформації та управління, може здатися фантастичною. Однак вважаємо, що вона має право на обговорення.

Мурахи ретельно стежать за станом свого житла. Середній розмір мурашника складається з 4-6 млн хвоїнок і гілочок. Щодня сотні мурах переносять їх зверху вглиб мурашника, та якщо з нижніх поверхів – нагору. Так забезпечується стабільний вологий режим гнізда, тому купол мурашника залишається сухим після дощу, не гниє і не пліснявіє.

Оригінально вирішують мурахи проблему розігріву мурашника після зими. Теплопровідність стін мурашника дуже мала, і природний прогрів навесні зайняв би дуже довгий час. Для прискорення цього процесу мурахи приносять тепло всередину мурашника на собі. Коли починає пригрівати сонце і з мурашника сходить сніг, його мешканці виповзають на поверхню і починають приймати сонячні ванни. Дуже швидко температура тіла мурашки підвищується на 10-15 градусів, і вона повертається назад у холодний мурашник, зігріваючи його своїм теплом. Тисячі мурах, які "приймають" такі "ванни", швидко піднімають температуру всередині мурашника.

Нескінченна різноманітність мурах. У тропіках водяться звані бродячі мурахи, які кочують великими масами. На своєму шляху вони знищують все живе, і їх неможливо зупинити. Тому на мешканців тропічної Америки ці мурахи наводять жах. При наближенні колони бродячих мурах мешканці з домашніми тваринами тікають із села. Після проходу колони через село в ньому не залишається нічого живого: ні щурів, ні мишей, ні комах. Рухаючись у колоні, мандрівні мурахи дотримуються суворого порядку. По краях колону охороняють мурахи-солдати з величезними щелепами, у центрі знаходяться самки та робітники. Робітники несуть личинок та лялечок. Рух продовжується весь світловий день. На ніч колона зупиняється, і мурахи збиваються до купи. Для розмноження мурахи тимчасово переходять на осілі життя, але будують не мурашник, а гніздо з власних тіл у формі кулі, порожнистої всередині, з кількома каналами для входу та виходу. У цей час матка починає відкладати яйця. Робочі мурахи доглядають їх і виводять із них личинок. Загони мурашок-фуражиров іноді виходять із гнізда за їжею сім'ї. Осіла життя триває доти, доки личинки не підростуть. Тоді мурашина родина знову рухається в дорогу.

Про чудеса мурашиної сім'ї можна розповісти ще дуже багато, але кожен окремий мешканець мурашника – це, як не дивно, просто дрібна метушлива комаха, в діях якої часто важко знайти якусь і мету.

Мураха переміщається несподіваними траєкторіями, тягне поодинці або в групі якісь вантажі (шматок травинки, мурашине яйце, грудочку землі і т.д.), але зазвичай важко простежити за його роботою від початку до результату. Більш осмислено виглядають його, так би мовити, "трудові макрооперації": мураха вправно підхоплює травинку або шматочок хвої, включається до "групового" перенесення, вміло і відчайдушно бореться в мурашиних битвах.

Вражає не те, що з цього хаосу і, здавалося б, безцільної метушні складається багатолике та розмірене життя мурашника. Якщо з висоти сотні метрів подивитися на будь-яке людське будівництво, то картина буде дуже схожа: там теж сотні працівників роблять десятки на перший погляд не пов'язаних один з одним операцій і в результаті виникає хмарочос, домна чи гребля.

Дивно інше: у мурашиній родині не виявляється ніякого “мозкового центру”, який керував би спільними зусиллями для досягнення бажаного результату, чи то ремонт мурашника, видобуток їжі чи захист від ворогів. Більше того, анатомія окремої мурахи - розвідника, працівника або мурашиної матки - не дозволяє помістити цей "мозковий центр" в окремому мураху. Занадто малі фізичні розміри його нервової системи, і дуже великий обсяг програм і накопичених поколіннями даних, необхідні управління життєдіяльністю мурашника.

Можна припустити, що окрема мураха здатна автономно на інстинктивному рівні виконувати невеликий набір “трудових макрооперацій”. Це можуть бути і трудові та бойові операції, з яких, як з елементарних цеглинок, складається трудове та бойове життя мурашника. Але для життя у мурашиній родині цього мало.

Для існування у своєму середовищі мурашиної сім'ї необхідно вміти оцінювати і власний стан, і стан навколишнього середовища, вміти переводити ці оцінки в конкретні завдання підтримки гомеостазу, встановлювати пріоритети цих завдань, стежити за їх виконанням і в режимі реального часу перебудовувати роботу у відповідь на зовнішні та внутрішні обурення.

Як мурахи це роблять? Якщо прийняти припущення про інстинктивні реакції, досить правдоподібний алгоритм може виглядати так. У живій істоті в тому чи іншому вигляді має бути щось подібне до таблиці “ситуація – інстинктивна відповідь на ситуацію”. У будь-якій життєвій ситуації інформація, що надходить від , обробляється нервовою системою і "образ ситуації", створений нею, порівнюється з "табличними ситуаціями". При збігу “образу ситуації” з якоюсь “табличною ситуацією” виконується відповідний “відповідь ситуацію”. Якщо збігу немає – не коригується або виконується деяка “чергова” відповідь. Ситуації та відповіді в такій “таблиці” можуть бути узагальнені, але й при цьому її інформаційний обсяг буде дуже великим навіть для виконання простих функцій управління.

"Таблиця" ж, яка управляє життям мурашника і в якій перераховані варіанти ситуацій трудової діяльності і контактів з навколишнім середовищем за участю десятків тисяч мурах, стає просто неосяжною, і для її зберігання знадобилися б колосальні обсяги "запам'ятувальних пристроїв" нервової системи. Крім того, час отримання "відповіді" при пошуку в такій "таблиці" також буде дуже велике, так як його необхідно вибирати з неоглядно великого набору подібних ситуацій. А в реальному житті ці відповіді треба отримувати досить швидко. Природно, шлях ускладнення інстинктивного поведінки незабаром заводить у глухий кут, особливо у випадках, коли потрібні інстинктивні навички колективного поведінки.

Мурахи. "Пастух" та стадо "корів"

Для оцінки складності "таблиці інстинктивної поведінки" подивимося хоча б, які основні операції доводиться виконувати мурахам-"тварини" при догляді за попелицями. Очевидно, що мурахи повинні вміти відшукувати на листі "багаті пасовища" і відрізняти їх від "бідних", щоб вчасно і правильно переміщати попелиць рослиною. Вони повинні вміти розпізнавати небезпечних для попелиць комах і знати способи боротьби з ними. При цьому цілком можливо, що способи боротьби з різними ворогами відрізняються один від одного, і це природно збільшує необхідний обсяг знань. Важливо також вміти впізнавати самок попелиць, щоб у певний момент (на початку зими) переносити їх у мурашник, розташовувати у спеціальних місцях та обслуговувати всю зиму. Весною ж треба визначити місця їхнього повторного розселення та організувати життя нової колонії.

Напевно, немає потреби продовжувати – вже перелічені операції дають уявлення про обсяг знань та умінь, необхідних мурахою. При цьому треба враховувати, що всі подібні операції – колективні та в різних ситуаціях можуть виконуватись різною кількістю мурах. Тому неможливо виконувати цю роботу за жорстким шаблоном і треба вміти адаптуватися до умов колективної праці, що змінюються. Наприклад, мурашка-«тварини» повинен знати не тільки, як доглядати за попелицями, але і як брати участь у колективному житті мурашника, коли і де працювати і відпочивати, в який час починати і закінчувати робочий день і т.д. Для координації дій десятків і сотень тисяч мурах у безмежному океані варіантів колективної трудової діяльності необхідний рівень управління на порядки вище, ніж можливий при інстинктивній поведінці.

Елементарні інтелектуальні можливості з'явилися в представників тваринного світу Землі як спосіб обійти це принципове обмеження. Замість жорсткого вибору з “таблиці” став використовуватися метод побудови “відповіді” на ситуацію з відносно малого набору елементарних реакцій. Алгоритм такої побудови зберігається в пам'яті, і спеціальні блоки нервової системи відповідно до нього будують необхідну відповідь. Звичайно, та частина структури нервової системи, яка відповідальна за реакції на зовнішні обурення, істотно ускладнюється. Але таке ускладнення окупається тим, що дозволяє, не вимагаючи нереально великих обсягів нервової системи, практично необмежено урізноманітнити поведінку особи і спільноти. Освоєння нового типу поведінки з цього погляду вимагає лише додавання "пам'ять" нового алгоритму формування "відповіді" і мінімального обсягу нових даних. При інстинктивній поведінці можливості нервової системи швидко ставлять межу такого розвитку.
Очевидно, що перелічені вище функції управління мурашиною сім'єю, необхідні підтримки рівноваги з довкіллям і виживання, що неспроможні виконуватися на інстинктивному рівні. Вони близькі до того, що ми звикли називати.

Але чи є мислення мурашкою? За деякими даними, його нервова система містить лише близько 500 тис. нейронів. Для порівняння: близько 100 млрд нейронів. То чому мурашник може робити те, що він робить, і жити так, як він живе? Де розміщується "мислячий центр" мурашиної сім'ї, якщо в нервовій системі мурашки його розмістити не можна? Скажу одразу, що таємничі “психополя” та “інтелектуальна аура” як вмістище цього “центру” тут не розглядатимуться. Шукатимемо реально існуючі місця можливого розташування такого “центру” та способи його функціонування.

Уявімо, що програми та дані гіпотетичного мозку досить великої потужності розбиті на велику кількість малих сегментів, кожен з яких розміщений у нервовій системі однієї мурахи. Для того щоб ці сегменти могли працювати як єдиний мозок, треба з'єднати їх лініями зв'язку і в набір програм мозку включити програму-наглядача, яка стежила б за передачею даних між сегментами і забезпечувала потрібну послідовність їх роботи. Крім того, при "побудові" такого мозку треба врахувати те, що деякі мурахи - носії програмних сегментів - можуть померти від старості або загинути у тяжкій боротьбі за виживання, а з ними загинуть і розташовані в них сегменти мозку. Щоб мозок був стійким до таких втрат, необхідно мати резервні копії сегментів.

Програми самовідновлення та оптимальна стратегія резервування дозволяють, взагалі кажучи, створити мозок дуже високої надійності, який зможе працювати тривалий час, незважаючи на військові та побутові втрати та зміну поколінь мурах. Такий "мозок", розподілений по десятках і сотням тисяч мурах, називатимемо розподіленим мозком мурашника, центральним мозком або супермозком. Треба сказати, що в сучасній техніці системи, подібні до структури з супермозком, не новинка. Так, американські університети вже використовують тисячі комп'ютерів, підключених до Інтернету, для вирішення актуальних наукових завдань, які потребують великих обчислювальних ресурсів.

Окрім сегментів розподіленого мозку в нервовій системі кожної мурашки повинні бути закладені і програми "трудових макрооперацій", що виконуються за командами цього мозку. Склад програми “трудових макрооперацій” визначає роль мурахи в ієрархії мурашника, а сегменти розподіленого мозку працюють як єдина система, ніби поза свідомістю мурашки (якби вона в нього була).

Отже, припустимо, що спільнота колективних комах управляється розподіленим мозком, причому кожен член спільноти є носієм частки цього мозку. Іншими словами, в нервовій системі кожної мурахи знаходиться невеликий сегмент центрального мозку, який є колективною власністю спільноти та забезпечує існування цієї спільноти як цілої. З іншого боку, у ній перебувають програми автономного поведінки (“трудові макрооперації”), які є хіба що описом його “особистості” і які логічно назвати власним сегментом. Оскільки обсяг нервової системи кожної мурахи малий, те й обсяг індивідуальної програми “трудових макрооперацій” теж виходить малим. Тому такі програми можуть забезпечувати самостійну поведінку комахи тільки при виконанні елементарної дії і вимагають обов'язкового керуючого сигналу після закінчення.

Говорячи про супермозок, не можна обійти проблему зв'язку між його сегментами, розташованими в нервовій системі окремих мурах. Якщо ми приймаємо гіпотезу розподіленого мозку, то повинні враховувати, що для управління системою мурашника необхідно швидко передавати великі обсяги інформації між сегментами мозку і окремі мурахи повинні часто отримувати керуючі та коригувальні команди. Проте багаторічні дослідження мурах (та інших колективних комах) не виявили скільки-небудь потужних систем передачі: знайдені “лінії зв'язку” забезпечують швидкість передачі порядку одиниць біт за хвилину і може бути лише допоміжними.

Сьогодні ми знаємо лише один канал, який міг би задовольнити вимоги роботи розподіленого мозку: електромагнітні коливання в широкому діапазоні частот. Хоча до цих пір такі канали не знайдені ні у мурах, ні у термітів, ні у бджіл, з цього не випливає, що вони відсутні. Правильніше говорити про те, що використані методики дослідження та апаратура не дозволили виявити ці канали зв'язку.

Сучасна техніка, наприклад, дає приклади абсолютно несподіваних каналів зв'язку в добре, здавалося б, вивчених областях, які можна виявити лише спеціально розробленими методами. Хорошим прикладом може бути уловлювання слабких звукових коливань, або, простіше кажучи, підслуховування. Вирішення цього завдання шукали і знаходили і в архітектурі давньоєгипетських храмів, і в сучасних спрямованих мікрофонах, але з появою лазера несподівано з'ясувалося, що є ще один надійний і високоякісний канал прийому слабких акустичних коливань. Причому можливості цього каналу далеко перевершують усе, що вважалося можливим, і здаються казковими. Виявилося, що можна добре чути без жодних мікрофонів і радіопередавачів все, що напівголосно говориться в закритій кімнаті, і робити це з відстані 50-100 метрів. Для цього достатньо, щоб у кімнаті було засклене вікно. Справа в тому, що звукові хвилі, що виникають при розмові, викликають коливання шибок з амплітудою в мікрони та частки мікрона. Лазерний промінь, відбиваючись від скла, що коливається, дає можливість фіксувати ці коливання на приймальному пристрої і після відповідної математичної обробки перетворювати на звук. Цей новий, раніше невідомий метод реєстрації коливань дозволив вловлювати слабкі звуки в умовах, коли їх виявлення здавалося принципово неможливим. Очевидно, що експеримент, що спирається на традиційні способи пошуку електромагнітних сигналів, не міг би виявити цей канал.

Чому ж не можна припустити, що розподілений мозок використовує якийсь невідомий спосіб передачі інформації по каналу електромагнітних коливань? З іншого боку, у повсякденному житті можна знайти приклади передачі інформації каналами, про фізичну основу яких нічого не відомо. Я не маю на увазі передчуття, що виконуються, емоційний зв'язок між близькими людьми та інші подібні випадки. Навколо цих явищ, незважаючи на їхнє безумовне існування, накопичилося стільки містичних і напівмістичних фантазій, перебільшень, а іноді й просто обману, що я не наважуюсь посилатися на них. Але відомо, наприклад, таке поширене явище як відчуття погляду. Практично кожен із нас може випадки, коли він обертався, відчувши чийсь погляд. Сумнівів у існуванні інформаційного каналу, який відповідальний за передачу відчуття погляду немає, але й пояснення, як деякі особливості стану психіки дивлячого передаються тому, кого він дивиться. Електромагнітне поле мозку, яке могло б бути відповідальним за цей інформаційний обмін, практично невідчутне при видаленні на десятки сантиметрів, а відчуття погляду передається на десятки метрів.

Те саме можна сказати про таке загальновідоме явище, як . Гіпнотичні здібності має не тільки людина: відомо, що деякі змії використовують при полюванні. При гіпнозі також відбувається передача інформації від гіпнотизера до каналу, що гіпнотизується, який хоча і безумовно існує, але природа якого невідома. Причому якщо гіпнотизер-людина використовує іноді голосові накази, то змії звуковий сигнал не використовують, але їхнє гіпнотичне навіювання від цього не втрачає чинності. І ніхто не сумнівається в тому, що можна відчути чужий погляд, і не заперечує реальність гіпнозу через те, що в цих явищах канали передачі невідомі.

Усе сказане вище можна як підтвердження допустимості припущення існування каналу передачі між сегментами розподіленого мозку, фізична основа якого нам ще невідома. Так як наука, техніка та практика повсякденного життя дають нам несподівані та нерозгадані приклади різноманітних інформаційних каналів, то й у припущенні про наявність ще одного каналу невстановленої природи немає, мабуть, нічого незвичайного.

Для пояснення того, чому лінії зв'язку у колективних комах ще не виявлені, можна навести багато різних причин – від реальних (недостатня чутливість дослідницької апаратури) до фантастичних. Простіше, однак, припустити, що ці лінії зв'язку існують і подивитися, які наслідки з цього випливають.

Прямі спостереження за мурахами підтверджують гіпотезу про зовнішні команди, що керують поведінкою окремої комахи. Типовим для мурашки є несподівана і різка зміна напряму руху, яку не можна пояснити жодними видимими зовнішніми причинами. Часто можна спостерігати, як мурашка на мить зупиняється і зненацька повертає, продовжуючи рух під кутом до колишнього напрямку, а іноді й у зворотний бік. Спостережувану картину можна правдоподібно витлумачити, як “зупинку прийому управляючого сигналу” і “продовження руху після отримання наказу про новий напрям”. При виконанні будь-якої трудової операції мурашка може (щоправда, це трапляється помітно рідше) перервати її і перейти до іншої операції, або рухатися в бік від місця роботи. Така поведінка також нагадує реакцію зовнішній сигнал.

Дуже цікавий з погляду гіпотези супермозку феномен про лінивих мурах. Спостереження показують, що не всі мурахи в сім'ї є взірцями працьовитості. Виявляється, приблизно 20% мурашиної сім'ї практично не беруть участі у трудовій діяльності. Дослідження показали, що "ліниві" мурахи - це не мурахи на відпочинку, які після відновлення сил включаються до роботи. Виявилося, що й видалити з сім'ї помітну частину працюючих мурах, то відповідно підвищується темп роботи решти “працівників”, а “ліниві” мурахи в роботу не включаються. Тому не можна вважати ні “трудовим резервом”, ні “отдыхающими”.

Сьогодні запропоновано два пояснення існування “лінивих” мурах. У першому випадку передбачається, що "ледачі" мурахи - це своєрідні "пенсіонери" мурашника, старі мурахи, нездатні до активної трудової діяльності. Друге пояснення ще простіше: це мурахи, які чомусь не хочуть працювати. Оскільки інших переконливих пояснень немає, вважаю, що маю право на ще одне припущення.

Для будь-якої розподіленої системи обробки інформації – а супермозок є різновидом такої системи – одна з основних проблем – забезпечення надійності. Для супермозку це завдання життєво важливе. Основу системи обробки інформації представляє програмне забезпечення, в якому закодовані прийняті в системі методи аналізу даних та прийняття рішень, що є справедливим і для супермозку. Напевно, його програми сильно відрізняються від програм, написаних для сучасних обчислювальних систем. Але у тому чи іншому вигляді вони мають існувати, і вони відповідальні за результати роботи супермозку, тобто. зрештою за виживання популяції.

Але, як уже говорилося вище, програми та дані, які ними обробляються, не зберігаються в одному місці, а розбиті на безліч сегментів, розташованих в окремих мурах. І навіть за дуже великої надійності роботи кожного елемента супермозку результуюча надійність системи виходить невисокою. Приміром, нехай надійність роботи кожного елемента (сегменту) дорівнює 0,9999, тобто. збій у його роботі виникає у середньому раз на 10 тисяч звернень. Але якщо обчислити сумарну надійність системи, що складається, скажімо, з 60 тисяч таких сегментів, вона виявляється менше 0,0025, тобто. зменшується приблизно 400 разів проти надійністю окремого елемента!

Розроблені та використовуються у сучасній техніці різні способи підвищення надійності великих систем. Наприклад, різко підвищує надійність дублювання елементів. Так, якщо при тій же, що і в наведеному прикладі, надійності елемента його дублювати, то загальна кількість елементів зросте вдвічі, але сумарна надійність системи зросте і стане практично рівною надійності окремого елемента.

Якщо повернутися до мурашиної сім'ї, то слід сказати, що надійність функціонування кожного сегмента супермозку значно нижча за наведені величини, хоча б через малий термін життя і велику ймовірність загибелі носіїв цих сегментів – окремих мурах. Тому багаторазове дублювання сегментів супермозку є обов'язковою умовою нормального функціонування. Але крім дублювання є інші способи підвищення сумарної надійності системи.

Справа в тому, що система в цілому не однаково реагує на збої у різних її елементах. Є збої, які фатально позначаються роботі системи: наприклад, коли неправильно спрацьовує програма, що забезпечує потрібний порядок обробки інформації, чи коли через збою губляться унікальні дані. Але якщо збій відбувається в сегменті, результати роботи якого можна яким-небудь способом виправити, то ця проблема призводить тільки до деякої затримки в отриманні результату. До речі, у реальних умовах більшість результатів, одержуваних супермозком, відноситься саме до цієї групи і лише в окремих випадках збої призводять до тяжких наслідків. Тому надійність системи можна збільшити ще й підвищенням, так би мовити, "фізичної надійності" сегментів, в яких розташовуються особливо важливі та невідновлювані програми та дані.

Виходячи зі сказаного, можна припустити, що саме “ліниві” мурахи є носіями спеціалізованих особливо важливих сегментів розподіленого мозку. Ці сегменти можуть мати різне призначення, наприклад виконувати функції підтримки цілісності мозку при загибелі окремих мурах, збирати і обробляти інформацію з сегментів нижнього рівня, забезпечувати правильну послідовність виконання завдань супермозку і т.п. надійність існування.

Таке припущення про роль “лінивих” мурах підтверджується експериментом, проведеним у Стенфордській лабораторії відомого фізика, лауреата Нобелівської премії І. Пригожина, який займався проблемами самоорганізації та колективної діяльності. У цьому вся експерименті мурашину сім'ю розділили на дві частини: до однієї ввійшли лише “ліниві” мурахи, а іншу – “працівники”. Через деякий час з'ясувалося, що “трудовий профіль” кожної нової родини повторює “трудовий профіль” вихідної сім'ї. Виявилося, що у сім'ї “лінивих” мурах тільки кожен п'ятий залишився “лінивим”, інші активно включилися у трудову діяльність. У сім'ї ж “працівників” та сама п'ята частина стала “лінивими”, інші ж залишилися “працівниками”.

Результати цього витонченого експерименту легко пояснити з погляду гіпотези розподіленого мозку. Очевидно, у кожній сім'ї частина її членів делегується зберігання особливо важливих сегментів розподіленого мозку. Ймовірно, за структурою та будовою нервової системи “ліниві” мурахи не відрізняються від “працівників” – просто в якийсь момент у них завантажуються потрібні сегменти. Саме це і сталося з новими сім'ями в описаному вище експерименті: центральний мозок виконав щось схоже на завантаження нового програмного забезпечення, і цим було закінчено оформлення мурашиних сімей.

Вже сьогодні можна будувати досить правдоподібні гіпотези про структуру розподіленого мозку, топологію мережі, що об'єднує його сегменти, та про базові принципи резервування всередині неї. Але головне не в цьому. Головне в тому, що концепція розподіленого мозку дозволяє несуперечливо пояснити основну загадку мурашника: де і як зберігається і використовується інформація, що керує, що визначає надскладне життя мурашиної сім'ї.

Доктор технічних наук В. ЛУГОВСЬКИЙ., журнал “Наука та життя” №3, 2007 рік

Здібні створити складні будинки з туалетом для себе, використовувати ліки для боротьби з інфекцією, а також вчити один одного новим навичкам.

Ось 15 дуже цікавих і дивовижних фактів про цих комах:

1. Мурахи не завжди роботящі.

Незважаючи на свою репутацію відданих робітників, не всі мурахи в сім'ї тягають вантаж, що перевищує свою власну вагу.

В одному дослідженні одного мурашника в Північній Америці вчені стежили за мурахами з роду Temnothorax. Вони виявили, що майже чверть мурах поводилися досить пасивно за період дослідження. Поки що вчені не можуть сказати, чому деякі мурахи не діють.

2. Мурашку із задоволенням їдять фаст фуд.

У 2014-му році вчені залишили на тротуарі Нью-Йорка хот-доги, картопляні чіпси та інші продукти з фаст-фуду, щоб спостерігати, скільки людської їжі мурахи захочуть з'їсти.

Через добу вони повернулися на місце і зважили їжу, що залишилася, щоб зрозуміти, скільки з'їли мурахи. Вони вважають, що за рік мурахи (та інші комахи) з'їдають майже 1000 кг викинутої їжі.

3. Іноді мурахи вирощують личинок метеликів. Голуб'янка та мирмик.

Голуб'янка алькон, денний метелик із сімейства голуб'янок, іноді обманює мирмиків – рід дрібних земляних мурах – щоб ті вирощували за них дитинчат.

Мурахи часом плутають запах личинки гусениці із запахом свого мурашника, вважаючи, що личинка є частиною їхньої родини. Вони забирають личинку із собою в мурашник, постачають її потрібною їжею та охороняють її для чужорідних видів.

4. Мурахи роблять туалети у своїх мурашниках.

Мурахи не просто ходять туди-сюди. Деякі справляють потребу поза мурашником у купу, яку називають сміттєвою ямою.

Інші, як виявили нещодавно вчені, полегшуються у спеціальних місцях усередині свого будинку.

Як приклад можна взяти чорних садових мурах, які, незважаючи на те, що залишають сміття та мертвих комах поза мурашником, тримають свої відходи життєдіяльності в кутах своїх будинків – місці, яке схоже на маленьку вбиральню.

5. Мурахи приймають ліки, коли хворіють.

У недавньому дослідженні вчені виявили, що коли мурахи стикаються зі смертельним грибком, вони починають вживати їжу багату вільними радикалами, яка допомагає боротися з інфекцією.

6. Мурахи можуть напасти на видобуток у багато разів більше і важче за них самих.

Кусачі мурахи з роду Leptogenys, підродини Понерини, в основному харчуються багатоніжками, які у багато разів перевищують розмір самих мурах. Потрібно близько дюжини цих комах, щоб вразити багатоніжку, а процес нападу досить цікаво спостерігати.

Мурахи нападають на багатоніжку (відео)

7. Мурахи можуть відчувати невпевненість у собі.

Дослідження чорних садових мурах, проведене у 2015 році, показало, що мурахи можуть розуміти, що вони чогось не знають.

Коли вчені поставили мурах у непередбачувану ситуацію, ймовірність, що комахи залишать феромонний слід своїх родичів, щоб ті пішли по них, істотно знижувалася.

За словами вчених, це означає, що комахи розуміють, що вони не впевнені, чи в правильному напрямку йдуть.

8. Чому мурахи ходять водою?

Ви помічали, що під час дощу мурахи не тонуть? Вони настільки легкі, що не можуть розірвати поверхневе натяг води. Мурахи просто ходять нею.

9. У мурах найшвидші рефлекси у всьому тваринному королівстві.

Мурахи роду Odontomachus ("який б'ється зубами") є хижаками і мешкають у Південній та Центральній Америці. Вони можуть зачинити свою щелепу зі швидкістю 233 км/год.

10. У самців мурах немає батька.

Самці з'являються із незапліднених яєць і мають лише один набір хромосом, який вони отримують від своєї матері. Самки мурах, з іншого боку, з'являються із запліднених яєць і мають два набори хромосом: один від матері, інший від батька.

11. Мурахи вважають свої кроки.

У вітряних пустельних просторах мурахи після пошуку їжі йдуть додому, рахуючи свої кроки, щоб повернуться назад у мурашник.

У 2006 році було проведено дослідження, яке довело, що мурахи роблять однакові кроки, навіть якщо їм подовжити чи вкоротити ноги.

12. Мурахи побували у космосі.

У 2014 році група мурах прибула на Міжнародну космічну станцію для дослідження того, як комахи поводяться в умовах мікрогравітації. Незважаючи на незвичну навколишню обстановку, мурахи продовжували працювати разом, досліджуючи свою територію.

13. Мурахи - єдині нелюдоподібні тварини, здатні вивчати.

У дослідженні 2006 року вчені виявили, що дрібні мурахи з виду Temnothorax albipennis ведуть інших мурах свого виду до їжі, тим самим показуючи їм шлях, щоб ті запам'ятали. За словами вчених, це перший випадок, коли одна нелюдинаподібна тварина навчає іншого.

14. Мурахи можуть грати роль пестицидів.

Вчені провели детальний огляд понад 70 досліджень, в яких аналізувалась можливість використання мурах-кравців для захисту сільгоспугідь. Вони виявили, що ці комахи відганяють шкідників від цитрусових та інших плодових культур.

Мурашки-кравці живуть у гніздах, що будують у деревах. Дослідження показало, що сади з деревами, в яких живуть мурахи-кравці, мали менше пошкоджень, що призводило до багатих урожаїв.

15. Мурахи можуть клонувати одне одного.

Мурашки-амазонки розмножуються за допомогою клонування. У колонії мурах немає самців, і вчені так і не знайшли їх, але натомість вони виявили, що вся колонія цих мурах складається з клонів королеви.

Мурахи відносяться до загону перетинчастокрилих і є представниками сімейства комах з надродини мурашиних. На землі налічується понад 12 тисяч видів цих істот, що відрізняються розмірами та зовнішнім виглядом. Багато хто з них приносить користь людині, деякі ж дуже небезпечні для її здоров'я. Мураха – це комаха громадська. Зазвичай формуються такі касти: робочі мурахи, особини чоловічої та жіночої статі. Відмінною характеристикою самців та самок є наявність крил, які вони відгризають після спарювання. Робочі мурахи їх зовсім не мають. Про особливості цих унікальних створінь розповість ця стаття.

Де живуть

Поширені ці крихітні трудівники біля всіх материків, виняток становить лише Антарктида. Живуть комахи, які будують самі. Засновницями таких гнізд є самки (матки), функція яких полягає у продовження роду, а й у підборі відповідного місця. У кожній колонії є лише одна. Всі інші мешканці мурашника її годують та оберігають. Фото мурашника, де мешкають мурахи, можна побачити нижче.

Цікаво!

Самці мурах гинуть практично відразу після самки. Робочі мурахи або як їх ще називають фуражири, піклуються про інших членів свого сімейства, доставляючи їм їжу. Ще однією функцією робочих мурах є захист мурашника від нападу ворогів.

Однак чітко діляться на касти не всі. Так початок свого життя присвячують догляду за яйцями та личинками, у наступному етапі свого життя вони облаштують гніздо, пізніше їхня функція полягає у видобутку їжі. У результаті мурашника знаходиться найбільша кількість живих особин.

Зовнішня будова

Мурахи – комахи, які вважаються одними з найвідоміших та найчисельніших у світі. Розмір мурахи варіюються в залежності від виду. Довжина тіла може становити від 1 до 50 мм. І найчастіше є і . Причому самки зазвичай набагато більше особин чоловічої статі. Забарвлення тіла залежить від видової приналежності.

Анатомія мурахи досить складна. Тіло мурашки вкрите хітиновою оболонкою. Такий свого роду скелет не лише підтримує, а й захищає дитину. Опис зовнішнього вигляду у різних представників майже схоже. Голова, груди і черевце - така будова мурахи. Фото мурахи можна побачити нижче.

Голова

Голова мурахи зазвичай великих розмірів, у кожного окремого виду вона відрізняється певною будовою. На ній розташовані потужні мандібули. Ними трудівники переносять їжу, що використовуються для будівництва гнізд травинки та гілочки. Також мандібули допомагають комахам захищатись.

Очі

Відповісти на запитання, скільки очей у мурашки може не кожен. Очі комахи відрізняються складною фасетковою будовою. Крім парних присутні ще 3 вічка. Ними крихітні створіння визначають рівень освітленості та площину поляризації світлового потоку.

Цікаво!

За наявності такої кількості очей зір у мурашиних особин не найкращий. Більшості комах властива короткозорість. Деякі представники даного сімейства не здатні розрізняти предмети, тому що взагалі не бачать. Вони можуть реагувати тільки на рухи. Є також особини, які реагують на рівень освітленості простору.

Рот

Ротовий апарат мурашки гризучого типу. Він включає щелепи, які ще називають жвалами або мандибулами, верхню губу (лабрум) і нижню губу (лабіум). Жвали можуть бути великими і не дуже надмірно гострими і зовсім тупими. Вони також бувають перекриваються і замикаються. Завдяки такій особливості мурах, мандібули можуть пережовувати їжу навіть при закритому роті.

Органом смаку мурашок служить язичок, розташований на нижній губі. Їм комахи ще чистять своє тіло.

Вусики

Органом почуттів комах є колінчасті вусики. Вони допомагають мурахам визначати запахи, вловлювати коливання та вібрації повітря. До того ж цей комахи використовують для прийому і передачі сигналів під час спілкування зі своїми родичами.

На замітку!

Цікавим є той факт, що такої будови вусики є лише у мурах.

Брюшко

Черевце у мурах стеблового виду (стеблинка утворюють одне або два кільця). На ньому може розташовуватися вертикальний виріст або зазубрини. У деяких різновидів мурах на кінці черевця є жало, що служить їм знаряддям для полювання та захисту. Завдяки йому комахи виділяють кислоту – особливу речовину, яка паралізує ворога.

Лапки

Мураха має 3 пари добре розвинених ніг, кожна з яких розташовується на окремому грудному сегменті і закінчується гачкуватим кігтем. Завдяки цій особливості пересування мурахи можуть відбуватися не тільки горизонтальною, але й вертикальною поверхнею. Фото мурахи крупним планом представлено нижче.

Від залежить спосіб їх пересування. Не всі мурахи переміщаються пішки, деякі види мають здатність здійснювати стрибки. Є також комахи, що планують, і мурахи-бігунки, здатні утворювати мости через водні перешкоди.

Лапки є мурахою не тільки для переміщення. Так передніми ногами, оснащеними спеціальними щіточками, комаха доглядає своїх вусиків. Шпори, розташовані на задніх кінцівках, застосовуються для атак та захисту. А наявність дрібних зазубрин, що є на всіх ногах, дає можливість комахам переміщатися навіть по прямовисних гладких поверхнях. Прикладом цього можуть бути , здатні швидко бігати по склу.

Внутрішня будова

По-своєму унікальні внутрішні органи мурахи, які розташовані в черевці. Так стравохід закінчується не шлунком, а зобом. Його комахи використовують для збирання їжі. При необхідності почастувати свого родича мурашка відригує частину їжі з цього тайничка. Особливо це характерно для , яких ще називають бочками.

Нервова система

Нервова система комахи включає кілька пов'язаних між собою гангліїв. Так надглотковий ганглій, що виконує роль мозку, відповідає за мислення та поведінку комах. Він набагато більший по відношенню до тіла. Особливо великих розмірів мозок має робочу мураху, у особин жіночої статі вона трохи менша, у самців – найменша.

Система кровообігу

Кров'ю мурах є прозора рідина – гемолімфа. Ганяє її по організму спинна судина – серце. Воно є м'язистою трубкою, яка проходить вздовж усієї спини.

Система дихання

Дихальна система трахейного типу. Відкриття трахей відбувається назовні стигмами (дихальцями), які розташовані на кожному сегменті черевця (на стеблинку біля основи лусочки).

Чим харчуються мурахи

Ще однією особливістю цих мурашок є здатність пристосування до довкілля. У зв'язку з чим ці комахи всеїдні. У весняно-літній період їжу щодня у мурашник постачають робочі мурахи. З приходом холодів у сплячку впадають не всі мурашині сім'ї. Внаслідок чого вони змушені запастись продуктами заздалегідь.

Їжу мурашки розподіляють так:

• Матка годується виключно білком. Дуже часто призначена для королеви їжа поставляється робочими мурахами вже пережованому вигляді.
• Робочі мурахи мають вуглеводний раціон харчування. Сюди можна віднести м'які частини ягід та плодів, соки рослин, їх коріння та насіння. З особливим задоволенням вони їдять медяну росу, що виділяється рослиною під час різкої зміни температурного режиму. Ще одним улюбленим ласощами мурашок є цукрове молоко попелиці (падь). Вона становить більшу частину раціону. Така їжа поживніша і легко засвоюється.
• Личинки, що з'явилися з лялечки, віддають перевагу білковій їжі, яка міститься в останках дрібних комах, а також в яйцях всіляких шкідників. Наприклад, домашні мурахи не проти поласувати навіть господарськими продуктами: сиром, м'ясом, сиром або яйцями. Підростаюче мурашине покоління не відмовиться і від домашніх тарганів прусаків.

Тривалість життя

Крихітних створінь залежить від своїх функціональних обов'язків. Робочі мурахи живуть 1-3 роки, причому більші види комах живуть довше, ніж крихітні мурахи. Набагато коротшою є тривалість життя представників цього сімейства, що мешкають у тропічній місцевості, ніж у тих, хто живе в холодних регіонах.

Цікаво!

Залежить від його становища у мурашиному співтоваристві. Найтриваліший сон у матки.

Мурашині самці живуть зовсім небагато – лише кілька тижнів. особин, що взяли участь у паруванні, можуть знищити сильніші одноплемінники, комахи-хижаки або будь-яка дрібна тварина.

Найбільшим довгожителем мурашиної колонії є королева-матка, тривалість життя якої може досягати до 20 років. Мурашки солдати живуть довше за робочі особини. Ще довше живуть мурахи, які проводять більшу частину свого життя в мурашнику.

У чому загадка сили мурахи?

Нерідко можна почути питання: «Хто сильніший: людина, слон чи мурашка?». На це питання багато хто відповідає – мураха, і це не безпідставно. Як відомо, мурахи здатні переносити тяжкості, що у багато разів перевищують вагу і розміри самої мурахи. Але хто ж такі, ці мурахи?

Також як оси та бджоли, вони відносяться до загону перетинчастокрилих, сімейства комах. Проте, крилаті лише самки та самці, а робочі особини – безкрилі. Самці мурах та самка-цариця з лялечок виходять із крилами. У шлюбний період (коли самки та самці літають) відбувається запліднення самки-цариці. Проте вже зовсім скоро самці гинуть, а самка-цариця скидає крила і, знайшовши потрібне місце для нового мурашника, відкладає в нього яйця і стає засновницею нової родини. Лялечки мурах укладені в кокони. З лялечок спочатку з'являються безкрилі робочі особини, а вже пізніше – крилаті самки та самці. У кожній родині – лише одна цариця-самка. Ці комахи мешкають у всьому світі (виняток становить Антарктида, Ісландія, Гренландія та деякі віддалені острови).

Однак у місцях, де ґрунт інтенсивно обробляється, мурахам важко виживати. Ці комахи люблять спокій, адже вони роблять велику роботу під землею при облаштуванні свого мурашника. Мурахи утворюють 10-25% земної біомаси наземних тварин і є найбільш еволюційним сімейством комах, мають розвинену систему комунікації, яка дозволяє особам координувати свої дії під час виконання завдань і розподіл праці.

Спілкування мурах можна назвати одним із чудес нашого світу, їхнє спілкування відбувається за допомогою виділення хімічних речовин – феромонів, тактильних імпульсів та звуків. Виділяючи певний набір феромонів, мурахи залишають різні повідомлення, прокладають маршрути, можуть уникати мурашника на відстані до 200 метрів і безпомилково повертатися назад. Сигнальні речовини виділяються спеціальними залозами, їх кількість може сягати десяти штук, виділяючи ферменти тривоги, слідові, призовні, і навіть хімічні приманки для видобутку. Мурахи легко знаходять шлях до пораненого товариша або видобутку, вказаний іншим мурахою за допомогою хімічних речовин.

Очі мурах нерухомі і складаються з численних крихітних лінз (фасетна будова), вони добре розрізняють рух, а предмети можуть повністю розрізняти тільки на близькій відстані (3-4 см). Хорошими аналізаторами є вусики на голові, саме вони служать для виявлення хімічних речовин, повітряних потоків та вібрацій, а також використовуються для прийому та передачі сигналів через дотик. Так як же такі маленькі, працьовиті комахи переносять негабаритні вантажі, що в багато разів перевищують їхню вагу та розміри?

Секрет у тому, що сила м'язів мурашки зменшується не прямопропорційно до розмірів тіла: зі зменшенням розмірів тіла комахи його маса зменшується пропорційно до третього ступеня довжини тіла, а площа поперечного перерізу м'язів, яка визначає абсолютну силу, - зменшується відповідно лише квадрату довжини тіла, тобто ., меншою мірою, ніж маса тіла. Завдяки цьому факту крихітні мурахи та здатні перемішати великі вантажі. Але якщо допустити і мурашки збільшити до розмірів слона, то він не зможе вже переносити стільки ж вантажу, скільки переносить, маючи маленькі розміри.

Вчені зняли на високоточне відео сам процес перенесення важких речей і з'ясували, як мурахи дотримуються балансу при переміщенні з вагами. Довгі вантажі вони переносили під більшим кутом, ніж коротші об'єкти такої ж маси. Опускаючи голову вниз, мурахи збільшують кут нахилу, а, піднімаючи голову, зменшують кут. Таким чином, вони пристосовуються до руху вниз-вгору схилом і утримують рівновагу.

Згадайте дитячу загадку:

На вигляд, звичайно, дрібні,

Але все, що можна, тягнуть у хату.

Невгамовні хлопці

Все життя їх пов'язане з трудом.

Робочі мурахи все життя проводять у роботі: ялинові голки, листя та дрібні гілочки мурахи несуть для будівництва мурашника. Не дивлячись на те, що житло мурах дуже крихке, воно може існувати від кількох років до століть і йти вглиб у землю до двох метрів. Мурахи досить корисні комахи: вони підвищують родючість ґрунту, знищують шкідників, збільшують чисельність корисних тварин.

Спіраль смерті - загадкове явище поведінки мурах, без причини бігаючих по колу

Воістину незвичайний факт із життя мурах… Дивимося!

Secret of ants - Death spiral! / Загадка мурах - Спіраль смерті!