החוקרים השתמשו ברובוטים זעירים כדי לחקות כיצד נמלים מתמרנות רשתות משלהם. קרדיט: סיימון גרנייה ואח '
עבור נמלים, מסלולי המספריים עמוסי הפרומון שהם משאירים מאחור הם כמו קווי חיים: הם מכוונים את העובדים לעבר רכזות מזון שהתגלו קודם לכן ועוזרים להנחות אותם חזרה הביתה לקן שלהם.
רשתות שבילים אלה יכולות להימתח לאורך מאות מטרים, וההישג ההוא בהתחשב בכך שנמלים עובדות רבות פחות ממחציתם אינץ באורך. סוג אחד של נמלים מקצרת יכול להניח מערך שבילים (PDF) הנמתח 82 מטרים מכניסה לקן. שבילי נמלת עץ, חרק בגודל של חמישה מילימטרים בלבד (כלומר חמישית סנטימטר), מגיעים לגובה של 656 מטר, כל אחד מסתעף ליותר שבילים בעשרה נקודות בכל מסלול. נמלת חותך העלים יכולה לבנות רשת המתפשטת כמעט שני דונם וחצי.
מיני נמלים כאלו נוטים ללכת בדרך הקצרה ביותר בין קן המושבה שלהם למקור מזון, בעקבות ענפים המסתובבים כמה שפחות מהכיוון בו החלו את דרכם. המזלגות ברשת השבילים שלהם, המכונים דו-גוניות, אינם סימטריים ואינם מסתעפים לזוויות באותו גודל. אך האם נמלים משתמשות בתחושת גיאומטריה מתוחכמת כדי להתחקות אחר דרכן, במדידת זוויות הדרכים לפני בחירתן?
למידע נוסף החוקרים במכון הטכנולוגי של ניו ג'רזי (NJIT) ומרכז המחקר בנושא קוגניציה של בעלי חיים בצרפת השתמשו ברובוטים זעירים כדי לשחזר את התנהגות מושבה של נמלים ארגנטינאיות בתנועה, כך דווח היום בכתב העת PLOS Computational Biology . למין נמלים זה ראייה לקויה במיוחד ומתרוצץ במהירות גבוהה, ובכל זאת הוא יכול לתמרן דרך פרוזדור אחר פרוזדור, מהבית למזון ולהפך.
כאשר אין מכשולים, נמלים מעדיפות ללכת בקו ישר מבלי לסטות ממסלולם. גם אנשים כאלה: אם היינו הולכים ברחוב למסעדה שנמצאת באותו צד של הדרך כמו שאנחנו, לא היינו עוברים אל המדרכה שממול אלא אם כן משהו חוסם את דרכנו. כדי להחדיר לרובוטים תחושה זו של הימנעות ממכשולים, תיכננו החוקרים להימנע ממכשולים ולעקוב אחר שבילים קלים, ששימשו החוקרים כתחליף לשבילים מצופים פרומון.
"אליס", רובוט זעיר שנמדד שני סנטימטרים (פחות מסנטימטר), בעקבות שובל של אור בשני קולטני פוטו . קרדיט: סיימון גרנייה ואח '
עשרת הרובוטים הזעירים במחקר זה, שנקראו אליס, הוטלו אז לנווט בסביבה דמויי מבוך בערך פי 60 עד 70 מגודלם, מנקודת מוצא המייצגת כניסה לקן לנקודת סיום המסמנת מקור מזון. שני קולטני פוטו, מחקים אנטנות נמלים, זיהו קרני אור. בזמן שהרובוטים נסעו במבוך, החוקרים הציגו מפתח ברגים בתוכניות המכונות הקטנות - בנקודות אקראיות במסעם, הרובוטים הופעלו להסתובב, מנגנון שנועד לחקות עוד יותר את ההליכה המתפתלת של נמלים כשהם זוחלים בשביליהם. . סיבובים אקראיים אלה מסתובבים בזוויות לא יותר מ -30 מעלות, מכיוון שנמלים אמיתיות אינן יעילות במיוחד ביצירת פניות פרצות .
בסרטון המהיר למטה, החוקרים בדקו את כישורי הניווט של אליס ברשת מורכבת, והטילו עליהם לבחור את המסלול הקצר ביותר בין "הקן" שלהם (מימין) למקור "מזון (משמאל). קרני אור משתנות שהוקרנו על המבוך שינו את תנועות הרובוטים בתוך הרשת בזמן שקולטני הצילום שלהם בעטו בפעולה.
החוקרים גילו כי ללא כל ידיעה על הגיאומטריה של המבוך, הנמלים הרובוטיות התנהגו בדיוק כמו נמלים אמיתיות: הם עשו סיבובים אקראיים קטנים, אך נעו לאותו כיוון כללי. כשהגיעו למזלג בכביש, הדבר הביא את הרובוטים לבחור את הנתיב שהסטה הכי פחות ממסלולם הראשוני למרות שהם לא היו מצוידים במדידת זוויות כלשהן. כאשר גילו שביל קל, הם פנו ללכת בדרך ההיא.
החוקרים טוענים כי פירוש הדבר כי נמלים ארגנטינאיות לא יצטרכו להשתמש בתהליכים קוגניטיביים מורכבים כדי לחשב את הגיאומטריה של שבילים שונים. אולם לקיחת המזלג בדרך שמובילה לדרך הקצרה ביותר לאוכל מגדילה מאוד את ההצלחה באיסוף עבור מושבה שלמה. לכן השימוש בפרומונים עם ידע מרחבי אינטואיטיבי היכן אוכל יכול להיות, שומר על נמלים על המסלול הנכון; ככל שיותר נמלים הולכות בדרך לאוכל, פרומונים מתרכזים יותר לאורך השביל, ומסייעים בהדרכת נמלים שטרם נסעו. למעשה, שיטת הניווט לבחירת המזלג הנכון בכביש משולשת את כמות נמלי המזון שמחזירה לקן שלהם מאשר אם הסתמכו על פרומונים בלבד, אומר הסופר הראשי סימון גרנייה, פרופסור לביולוגיה ב- NJIT.
"אם יש לך רק את הפרומונים ואין לך את הטריק הזה, אתה פחות יעיל מכיוון שסביר יותר להיתפס את הנמלים לולאות, " אומר גרנייה, המנהל את מעבדת הנחילים של המכון, החוקרת קבוצת חרקים. התנהגות. "אז הם יחזקו את דרכם סביב הלולאה, והם פשוט יתקעו בלולאה הזו ויפנו ויפנו לנצח."
ניווט כזה עשוי לעזור גם בהדרכת נמלים בשבילים תת קרקעיים המחברים בין חלקים שונים בקן שלהם. שכפול כלי הניווט הטבעיים הללו מאפשרים לחוקרים להבין טוב יותר את פעולתם הפנימית של התנהגות בעלי חיים קולקטיביים.
