Deborah Gordon cercetează furnici

Studiez furnicile şi asta pentru că îmi place să ma gândesc la cum funcţioneză organizaţiile. Şi în particular, cum părţile simple ale organizaţiilor interacţionează pentru a crea comportamentul întregii organizaţii. Aşadar, coloniile de furnici sunt un bun exemplu de organizaţie de felul acesta şi mai sunt multe altele. Internetul este una. Sunt multe sisteme biologice de felul acesta -- creiere, celule, embrioni care se dezvoltă.

Există aproximativ 10 000 de specii de furnici. Toate trăiesc în colonii constând în una sau mai multe regine, şi apoi toate furnicile pe care le vedeţi hoinărind sunt femele lucrătoare sterile. Şi toate coloniile au în comun că nu există un control centralizat. Nimeni nu spune nimănui ce să facă. Regina doar depune ouăle. Nu există nici un management. Nici o furnică nu dirijează comportamentul oricărei alte furnici. Iar eu încerc să aflu cum funcţionează asta. În ultimii 20 de ani am lucrat pe o populaţie de furnici mâncătoare de seminţe în Arizona de sud-est.

Aici este situl meu de studiu. Asta chiar este o poză cu furnici, iar iepurele pur şi simplu se întâmplă să fie acolo. Şi toate aceste furnici sunt numite furnici care recoltează deoarece mănâncă seminţe. Acesta este muşuroiul unei colonii mature si aici este intrarea în muşuroi. Şi sapă poate câte 20 metri. adună seminţele şi le aduc înapoi la muşuroi şi le depozitează. Şi în fiecare an merg acolo şi fac o hartă a sitului meu de studiu. Aceste este doar un drum. Nu este foarte mare, are aproximativ 250 de metri pe o parte, 400 pe cealaltă. Fiecare colonie are un nume, care este un număr. Care este pictat pe o stâncă. Merg acolo în fiecare an şi caut coloniile care erau în viaţă în anul anterior, şi descopăr care au murit iar pe cele noi le pun pe hartă. Făcând asta ştiu câţi ani au. Astfel, am putut să studiez cum se modifică comportamentul lor pe măsură ce colonia îmbătrânea şi se mărea.

Deci, vreau să vă povestesc despre ciclul de viaţă al unei colonii. Furnicile niciodată nu fac mai multe furnici, coloniile fac mai multe colonii. Fac asta în fiecare an, trimiţându-şi la un zbor de împerechere furnicile ce se pot reproduce -- acelea sunt cele cu aripi. Aşadar, în fiecare an, în aceeaşi zi -- şi e un mister cum se întâmplă exact asta -- fiecare colonie îşi trimite reginele cu aripi, nefecundate, şi masculii, şi ei zboară către acelaşi loc. Şi se înmulţesc. Aceasta prezintă o regină nefecundată. Aici sunt aripile ei. Şi ea e în timpul procesului de împerechere cu acest mascul, şi deasupra e un alt mascul aşteptându-şi rândul. Adesea reginele se împerechează de mai multe ori. Şi după asta, toţi masculii mor. Asta-i tot pentru ei.

(Râsete)

Apoi, reginele proaspăt fecundate zboară altundeva, îşi pierd aripile, sapă o gaură şi intră în ea şi încep să depună ouă. Şi vor trăi timp de 15 -20 de ani, continuând să depună ouă, folosind sperma de la împerecherea iniţială. Deci, regina coboară acolo înăuntru. Depune ouă, hrăneşte larvele -- aşadar o furnică începe prin a fi ou şi apoi larvă. Ea (regina) hrăneşte larvele regurgitând o parte din rezervele ei de grăsime. Apoi, de îndată ce furnicile -- primul grup de furnici -- apar, sunt larve. Apoi sunt pupe. Apoi apar ca furnici adulte. Ies afară, iau mâncarea, sapă muşuroiul, iar regina nu mai iese niciodată.

Aceasta este o colonie de un an - se întâmplă să fie 536. Aici e întrarea în muşuroi, aici e un creion pentru scară. Această colonie a fost fondată de o regină în vara anterioară. Aceasta e o colonie de 3 ani. Aici e întrarea în muşuroi, aici e un creion pentru scară. Fac deşeuri, o movilă cu gunoi -- majoritar din cojile seminţelor pe care le mănâncă. Aceasta e o colonie de 5 ani. Aici e întrarea în muşuroi, aici e un creion pentru scară. Acesta e pe cât se poate de mare, aproximativ un metru diametru. Şi apoi, aici e cum dimensiunea coloniei şi numărul de furnici lucrătoare se modifică -- acesta e de aproximativ 10 000 de furnici lucrătoare -- se modifică în funcţie de vârsta coloniei, în ani. Deci, se începe cu 0 furnici, doar regina fondatoare şi creşte până la o dimensiune de 10 - 12 mii de furnici, când colonia are 5 ani. Rămâne la această dimensiune până când regina moare şi nu există nimeni care să mai facă furnici, asta se întâmplă pe când regina are 15, 20 de ani. Când ajung la această dimensiune stabilă, ca număr de furnici, atunci încep să se reproducă. Adică, să trimită mai multe regine înaripate şi masculi la zborul de împerechere din acel an. Eu ştiu cum se modifică dimesiunea coloniei în timp deoarece am cercetat colonii de vârste cunoscute şi am numărat toate furnicile. Asta nu e partea ce mai distractivă a cercetării, chiar dacă e interesantă.

(Râsete)

Serios vorbind, problema la care mă gândesc legat de furnicile astea e ceea ce numesc alocarea sarcinilor. Aceasta nu se rezumă doar la cum este organizată colonia, ci cum schimbă ceea ce face? Cum de colonia reuşeşte să modifice numărul lucrătorilor care execută fiecare activitate pe măsură ce condiţiile se schimbă: Deci, asta se întâmplă unei colonii de furnici. Când plouă vara, deşertul se inundă. Muşuroiul suferă multe stricăciuni şi alte furnici suplimentare sunt necesare pentru a face ordine în harababură. Când mai multă mâncare este disponibilă -- şi asta e ceea ce ştie toată lumea de la picnicuri -- mai multe furnici suplimentare sunt alocate pentru a aduna mâncarea. Cum nimeni nu spune nimănui ce să facă, cum de colonia reuşeşte să modifice numărul lucrătorilor care execută fiecare sarcină? Acesta este procesul pe care eu îl numesc alocarea sarcinilor.

În cazul furnicilor care colectează, împart sarcinile furnicilor pe care le văd în afara muşuroiului în patru categorii: fie o furnică face provizii, este în şirul celor care fac provizii, caută mancarea sau aduce mâncarea. Furnicile care patrulează -- se presupune că asta este o lupă -- sunt un grup interesant care iese devreme dimineaţa înainte ca furnicile care adună provizii să fie active. Furnicile care patrulează aleg cumva direcţia pe care vor merge furnicile care fac provizii, şi întorcându-se, doar luând-o înapoi, le spun furnicilor care adună hrana că este în ordine să plece. Apoi, furnicile care se ocupă de întreţinere lucrează în muşuroi, vroiam să spun că muşuroiul aduce destul de mult cu casa lui Bill Lishman. Adică, există camere în interior, furnicile îndreaptă pereţii camerelor cu un sol umed ce se usucă un fel de suprafaţă ca de chirpici. Arată de asemenea destul de asemănător cu locuinţele rupestre ale populaţiei Hopi ce locuieşte în acea zonă. Furnicile care se ocupă cu întreţinerea lucrează asta în interiorul muşuroiului şi apoi ies afară cărând bucăţele de sol uscat în mandibulele lor. Aşa că vedeţi lucrătoarele din interior ieşind afară cu un grăunte de nisip, îl pun jos, se întorc şi pleacă înapoi în interior. Şi în sfârşit, lucrătoarele ce se ocupă cu deşeurile adaugă un fel de substanţă ce marchează teritoriul în gunoi. Aşa că ce vedeţi că fac furnicile care se ocupă cu deşeurile este o movilă de gunoi. Într-o zi va fi toată aici şi apoi în ziua următoare o vor muta acolo şi apoi o vor muta înapoi. Prin urmare asta este ceea ce fac lucrătoarele cu deşeurile. Şi aceste patru grupuri sunt doar furnicile din exteriorul muşuroiului. Adică asta e doar 25% din colonie şi sunt cele mai bătrâne furnici.

Aşa, o furnică începe undeva aproape de regină. Şi când săpăm muşuroaie descoperim că ele sunt pe atât de adânci pe cât e colonia de mare, adică aproape un metru adâncime pentru muşuroaiele bătrâne. Şi apoi mai există un alt tunel lung şi o cameră, unde adesea găsim regina, după 8 ore de săpat roci cu târnăcoape. Nu cred că acea cameră a evoluat din cauza mea şi a escavatorului meu şi a echipei mele de studenţi cu târnăcoape, ci mai degrabă deoarece atunci când sunt inundaţii, ocazional colonia trebuie să meargă mai adânc. Deci există toată această reţea de camere. Regina e înăuntru undeva, ea doar depune ouă. Mai există larvele iar ele consumă cea mai mare parte din mâncare. Şi asta e valabil pentru majoritatea furnicilor -- şi anume furnicile pe care le vedeţi mişunând nu mănâncă prea mult. Ele aduc hrana şi o dau larvelor. Când furnicile care fac provizii vin cu mâncarea, ele doar o lasă în camera de sus, şi alte furnici urcă de dedesubt, iau mâncarea, a aduc înapoi jos, decojesc seminţele şi le fac moviliţe. Sunt furnicile care se ocupă de întreţinere şi care lucrează în tot muşuroiul. Şi în mod curios, şi interesant, se pare în orice moment aproape jumătate din furnicile din colonie nu fac nimic. Aşa că, în ciuda a ceea ce zice în Biblie, despre, stiţi şi dumneavoastră: "Uită-te la furnică, tu leneşule", de fapt, puteţi să vă gândiţi la aceste furnici ca la nişte rezerve. Ăsta e un fel de a spune, dacă ceva s-a întâmplat -- şi nu am vazut aşa ceva întâmplându-se, dar mă uit de doar 20 de ani -- dacă ceva s-a întâmplat, ele ar putea ieşi dacă e nevoie de ele. Dar de fapt, majoritatea doar pierd vremea pe acolo.

Şi cred că este o întrebare foarte interesantă -- În ce constă felul în care e organizată o colonie încât ar putea să dea nişte atribuţii unei rezerve de furnici care nu face nimic? Şi ele apar ca un fel de tampon între furnicile ce lucrează hăt în interiorul muşuroiului şi furnicicile ce lucrează afară. Şi dacă marchezi furnicile ce lucrează în exterior şi dezgropi o colonie, nu o să le vezi niciodată hăt în interior. Deci, ce se întamplă e că furnicile lucrează in interiorul muşuroiului când sunt tinere. Cumva intră în această rezervă. Şi în cele din urmă sunt recrutate pentru a se alătura acestei forţe de muncă exterioare. Şi o dată ce fac parte din furnicile ce lucrează afară, nu se mai întorc niciodată jos în interior. Acum furnicile -- majoritatea furnicilor, inclusiv acestea, nu văd foarte bine. Au ochi, pot să distingă între lumină şi întuneric, dar cel mai mult se ghidează după miros. Aşadar, pentru a întări faptul că ceea ce poate aţi gândit despre aceste furnici nu este adevărat -- ştiţi, chiar dacă regina avea inteligenţa să trimită mesaje chimice prin toată această reţea de camere pentru a spune furnicilor din exterior ce să facă, în nici un caz astfel de mesaje pot să ajungă la timp pentru a putea vedea schimbările în alocarea furnicilor lucrătoare pe care le vedem în afara muşuroiului. Acesta este unul din modurile în care ştim că regina nu dirijează comportamentul coloniei.

Deci, când am hotărât să lucrez la alocarea sarcinilor, prima mea întrebare a fost: care este legătura dintre furnicile care realizează activităţi diferite? Are vreo importanţă pentru furnicile care fac provizii ce fac cele care întreţin muşuroiul? Are vreo importanţă pentru furnicile care gestionează deşeurile ce fac cele care patrulează? Şi eu lucram în contextul unei colonii de furnici în care fiecare furnică era cumva sortită activităţii ei de la naştere şi oarecum funcţiona independent de altele, ştiindu-şi locul în linia de producţie. În schimb, am vrut să întreb, cum de sunt diferitele grupuri de activităţi independente?

Aşa ca am făcut experimente unde am schimbat un element. De exemplu, am creat mai mult de lucru pentru cele care se ocupau de întreţinerea muşuroiului punând o grămadă de scobitori lângă intrarea în muşuroi, dimineaţa devreme când responsabilele cu întreţinerea muşuroiului sunt primele active. Aşa arată după aproximativ 20 de minute. Aici e după aproximativ 40 de minute. Iar responsabilele cu întreţinerea muşuroiului doar duc toate scobitorile la marginea exterioară a movilei muşuroiului şi le lasă acolo. Şi ceea ce am vrut să ştiu a fost, OK, aici e o situaţie când alte lucrătoare care se ocupă de întreţinerea muşuroiului au fost recrutate -- va avea asta vreun efect asupra lucrătoarelor care îndeplinesc alte activităţi? Apoi am repetat toate aceste experimente cu furnici marcate. Aşa, aici sunt nişte furnici responsabile cu întreţinerea muşuroiului. Iar mai târziu am devenit mai sofisticaţi şi avem acest sistem cu 3 culori. Şi putem să le marcăm individual aşa că ştim care furnică e care. Am început cu vopsea pentru machete aeronautice şi apoi am găsit aceste minunate mici markere japoneze, şi ele merg chiar bine. Şi doar să rezum rezultatul, păi se pare că da, diferitele activităţi sunt interdependente. Aşa că, dacă schimb numărul celor care fac un lucru, se schimbă şi numărul celor care fac altul. Deci de exemplu, dacă fac dezordine atunci lucrătoarele responsabile cu întreţinerea trebuie să cureţe, apoi văd mai puţine furnici afară care să facă provizii. Şi asta e valabil pentru toate combinaţiile de perechile de activităţi.

Şi al doilea rezultat, care a fost surprinzător pentru mulţi oameni, a fost că furnicile chiar schimbă activităţile. Aceeaşi furnică nu face acelaşi lucru la nesfârșit toată viaţa sa. De exemplu, dacă pun mai multă mâncare, toate celelalte -- lucrătoarele cu deşeurile se opresc din activitate şi se duc să ia mâncare, devine responsabilă cu aprovizionarea. Lucrătoarele responsabile cu întreţinerea muşuroiului devin responsabile cu adunarea proviziilor. Lucrătoarele care patrulează devin responsabile cu adunarea proviziilor. Dar nu orice tranziție este posibilă. Iar asta arată cum funcţionează. Cum am spus, dacă există mai multă hrană ce trebuie colectată, furnicile care patrulează, lucrătoarele cu deşeurile, cele responsabile cu întreţinerea muşuroiului se vor schimba în responsabile cu hrana. Dacă trebuie să se patruleze mai mult -- am creat o perturbare, aşa că mai multe furnici care patrulează sunt necesare -- lucrătoarele responsabile cu îngrijirea cuibului vor trece la patrulare. Dar dacă este nevoie de mai multă muncă pentru întreţinerea muşuroiului -- de exemplu, dacă pun o grămadă de scobitori -- atunci nimeni niciodată nu va trece la îngrijirea muşuroiului, vor trebui să aducă lucrătoare din interiorul muşuroiului. Deci căutarea proviziilor funcţionează ca un canal de scurgere şi furnicile din interiorul muşuroiului funcţionează ca un izvor. Şi în sfârşit, se pare că fiecare furnică decide clipă de clipă dacă să fie activă sau nu.

Deci, de exemplu, când e de lucru suplimentar la întreţinerea muşuroiului, nu cele care fac provizii vor comuta. Ştiu că ele nu fac asta. Dar responsabilele cu hrana cumva decid să nu iasă. Iar aici era cel mai intrigant rezultat: alocarea sarcinilor. Acest proces se schimbă simultan cu vârsta coloniei şi se schimbă aşa. Când fac aceste experimente cu colonii mai în vârstă -- adică unele care au 5 ani sau mai mult -- sunt mult mai consistente de la un moment la altul. Şi mult mai homeostatice. Cu cât lucrurile devin mai rele, cu cât le chinui mai mult, cu atât mai mult ele acţionează ca o colonie netulburată. Pe când coloniile tinere, mici -- coloniile de 2 ani cu doar 2000 de furnici -- sunt mult mai variabile. Iar lucrul uluitor legat de asta este că o furnică trăieşte doar un an. Ar putea fi anul acesta sau anul acesta. Aşadar, furnicile din coloniile mai bătrâne ce par să fie mult mai stabile nu sunt mai în vârstă decât furnicile din coloniile mai tinere. Nu e din cauza experienţei furnicilor mai în vârstă, mai înţelepte. În schimb, ceva legat de organizare trebuie să se schimbe pe măsură ce colonia îmbătrâneşte. Şi cel mai evident lucru care se schimbă este dimensiunea sa.

Aşadar de când am avut acest rezultat, am petrecut mult timp încercând să îmi dau seama ce fel de decizii guvernează -- foarte simple, locale, probabil olfactive, chimice. Reguli pe care o furnică le poate folosi, cum nicio furnică nu poate evalua situaţia globală -- care ar avea finalitatea pe care o văd. Acestea sunt reguli dinamice predictibile, cine ce activitate face. Şi s-ar schimba pe măsură ce colonia se lărgeşte. Şi ceea ce am aflat este că furnicile folosesc o reţea de contacte cu antenele. Deci oricine care s-a uitat vreodată la furnici le-a văzut atingându-şi antenele. Ele miros cu antenele lor. Când o furnică o atinge pe alta, o miroase. Şi poate spune, de exemplu, dacă cealată furnică este colegă de muşuroi deoarece furnicile se acoperă reciproc prin atingere cu un strat de grăsime care poartă mirosul specific coloniei. Şi ceea ce învăţăm este că o furnică foloseşte tiparul contactelor ei cu antenele, rata la care întâlneşte furnici cu alte sarcini, pentru a decide ce să facă. Şi atunci ce e mesajul, nu e nici un mesaj ceea ce transmit de la una la alta, ci un tipar. Tiparul în sine e mesajul. Şi vă voi spune un pic mai mult despre asta.

Dar mai întâi poate vă întrebaţi cum de o furnică poate spune -- de exemplu, că sunt responsabilă cu proviziile. Mă aştept să întâlnesc alte responsabile cu proviziile din când în când. Dar în schimb încep să întâlnesc un număr mai mare de lucrătoare la întreţinerea muşuroiului, E mai puţin probabil să plec după provizii. Deci trebuie să ştie diferenţa dintre o lucrătoare ce caută provizii şi una la întreţinerea muşuroiului. Şi am aflat că, la aceste specii -- şi presupun că şi la altele de asemenea -- aceste hidrocarburi, acest strat de grăsime de la suprafaţa furnicii este diferit pe măsură ce furnica efectuează diferite activităţi. Şi am făcut experimente care arată că asta-i deoarece cu cât o furnică stă mai mult afară, cu atât aceste simple hidrocarburi de pe suprafaţa sa se schimbă şi astfel ele ajung să miroase diferit făcând activităţi diferite. Şi ele pot folosi hidrocarburi cuticulare specifice activităţii -- ele pot folosi asta în contactele scurte cu antenele pentru ca într-un mod să ţină cont de rata la care întâlnesc furnici cu anumite sarcini. Şi tocmai am demonstrat recent asta punând extract de hidrocarburi pe mici mărgele de sticlă şi scăpând cu grijă margelele în interiorul muşuroiului cu o rată mare. Şi se dovedeşte că furnicile vor răspunde la rata mare de contact cu mărgele de sticlă cu extract de hidrocarbură pe ea ca şi cum ar contacta furnici reale.

Aşa, vreau să vă arăt un pic dintr-un film -- şi acesta va începe, în primul rând, arătându-vă intrarea în muşuroi. Deci idea este că furnicile ies şi intră prin intrarea în muşuroi. Au ieşit să facă lucruri diferite şi rata la care se întâlnesc pe măsură ce intră şi ies prin intrarea în muşuroi determină sau influenţează decizia fiecărei furnici despre dacă să iasă sau ce activitate să întreprindă. Asta e făcută printr-un microscop cu fibră optică. E hăt înăuntrul muşuroiului. La început doar vedeţi furnicile interacţionând parţial cu microscopul cu fibră optică. Dar ideea că furnicile sunt înăuntru şi fiecare furnică cunoaşte un anumit debit de furnici ce trec -- un şir de contacte cu alte furnici. Iar tiparul acestor interacţiuni determină dacă furnica iese afară sau ce face când iese afară. De asemenea, puteţi vedea asta la furnicile din exterior, din imediata apropiere a întrării în muşuroi, cum sunt acestea. Fiecare furnică, apoi, pe măsură ce se întoarce, contactează alte furnici. Iar furnicile care aşteaptă chiar înăuntru la intrarea în muşuroi pentru a decide dacă să plece în următoarea cursă contactează furnicile care intră.

Aşa, ce e interesant despre acest sistem este că e dezordonat. E variabil. Are zgomot. Şi în particular, în două feluri. Primul este faptul că experienţa furnicii -- a fiecărei furnici -- nu poate fi anticipată. Deoarece rata la care furnicile se întorc depinde de toate lucrurile mici care i se întâmplă unei furnici pe măsură ce iese şi îşi face treaba afară. Şi al doilea lucru e că abilitatea unei furnici de a evalua acest tipar trebuie să fie foarte brută, deoarece nici o furnică nu poate face nici un fel de calcule sofisticate. Aşadar, facem multe simulări şi modelări şi de asemenea muncă experimentală, pentru a încerca să ne dăm seama cum cele două tipuri de zgomot se combină în ansamblu pentru a produce un comportament previzibil al coloniei.

Din nou, nu vreau să spun că acest fel de model aleator de interacţiuni produce un mecanism ce lucrează cu precizia şi eficacitatea unui ceas. De fapt dacă urmăreşti furnicile în întregime, sfârşeşti încercând să le ajuţi deoarece nu par niciodată să facă ceva exact în felul în care tu crezi că ar trebui să facă. Aşa că nu chiar din aceste contacte aleatorii apare perfecțiunea. Dar funcţioneză destul de bine. Furnicile au fost prin preajmă de câteva sute de milioane de ani Acoperă întreg Pământul, cu excepţia Antarcticei. Ceva din ceea ce fac este în mod evident ceva suficient de izbutit încât acest tipar de contacte aleatorii, în ansamblu, produce ceva ce permite furnicilor să facă mult mai multe furnici. Şi unul dintre lucrurile pe care le studiem este cum selecţia naturală poate acţiona acum pentru a modela această utilizare de tipare ce interacţionează -- această rețea de tipare ce interacţionează -- pentru a creşte poate eficienţa de căutare a hranei coloniei de furnici.

Singurul lucru pe care aş vrea să-l amintesc despre asta este că aceste modele de interacţiune sunt ceva ce te-ai aştepta să fie strâns legate de dimensiunea coloniei. Cea mai simplă idee este că atunci când o furnică se află într-o colonie mică şi o furnică într-o colonie mare folosesc aceeaşi regulă, ca: 'Mă aştept să întâlnesc alt căutător de mâncare la fiecare 3 secunde' Dar într-o colonie mică e mai probabil să întâlnim mai puţini cautători de mâncare doar pentru că există mai puţini alţi căutători de mâncare de întalnit. Deci, acesta este tipul de regulă care, pe măsură ce colonia se dezvoltă, îmbătrâneşte şi se măreşte, va produce un comportament diferit într-o colonie bătrână şi una tânără.

Mulţumesc

(Aplauze)