12.01.2014

Над сохранением температуры роя пчёлы работают сообща

Коллективное общение является неотъемлемой частью жизни пчёл. У этих социальных насекомых оно играет очень важную роль. Даже согреться в холода или охладиться в жару пчёлам помогает взаимодействие с сородичами.

Когда оплодотворённая королева покидает улей, то часть роя следует за ней, чтобы организовать новую колонию. Как правило, до 20 тысяч сородичей могут сопровождать недавно оплодотворённую матку в её поисках. Эти пчёлы в итоге образуют кластер, образуя своеобразное висящее и жужжащее "гнездо", пока разведчики не найдут новое место для общего дома. Насекомые цепляются друг за друга и образуют "гроздь", которая может просуществовать в течение нескольких дней.

Пчёлы, находящиеся снаружи такого кластера, контактируют с воздухом и подвергаются риску обморожения. В то же время те насекомые, что находятся внутри плотно набитого кластера, могут пострадать от жары. Тем не менее, пчёлы нашли выход из ситуации.

По мнению учёных, образующие "гроздь" насекомые являются одним автономным органом, способным нейтрализовать воздействие переменчивых температур. В то время как каждая пчела располагает информацией лишь из собственной локальной среды, все насекомые вместе отвечают за то, чтобы поддерживать внутреннюю температуру на отметке в 35 градусов Цельсия.

Исследователи из Массачусетского технологического института (MIT) разрабатывают математическую модель, которая смогла бы объяснить, как именно рой пчёл способен совместно поддерживать температуру внутри кластера, не имея при этом никакого управляющего органа (центрального контроллера).

Учёные условно разделили временные прибежища пчёл на две основные части. Снаружи насекомые держатся плотно друг к другу, образуя "мантию", в то время как в "ядре" кластера они более разрознены. Когда температура воздуха падает, мантия становится ещё плотнее, что позволяет сохранять тепло внутри. При высоких температурах окружающей среды кластер расширяется и дистанция между пчёлами мантии увеличивается — это преобразование структуры позволяет отвести тепло и предотвращает перегрев ядра.

Большинство моделей, используемых для анализа такого процесса терморегуляции, полагаются на отдельных пчёл, зная их расположение и размеры кластера. Более поздние модели основывались на предположении, что пчёлы в кластере знают лишь температуру своих участков. Но эти модели не в состоянии объяснить, как кластер сообща реагирует на низкие температуры.

Модель, созданная исследователями во главе с Сэмюэлем Око (Samuel Ocko), основывается на идее, что "холодные" пчёлы ютятся плотно, а "горячие", напротив, располагаются разрозненно. Холодные пчёлы стремятся занять более теплые места – команда назвала это "поведенческим давлением". Другие пчёлы при этом стараются минимизировать это давление, изменяя способ "упаковки".

С помощью ряда уравнений команда поняла, что на поведенческое давление влияет как локальная температура, так и температура наружного воздуха. Учёные предположили, что пчёлы реагируют на окружающие условия и двигаются соответственно, что вызывает изменения в мантии. Перемещаясь вглубь, пчёлы распространяют информацию о температуре окружающего воздуха по всему кластеру.

Таким образом, пчёлы обмениваются информацией в объёме всего кластера и могут работать вместе над поддержанием постоянной температуры роя. Эта модель продемонстрировала экстраординарную способность пчёл действовать как единый организм. Исследователи предположили, что у этих насекомых стёрта грань между индивидуальным и коллективным поведением, поэтому им удаётся так эффективно работать на общий результат.

Маргарита Паймакова

Источники:

1. vesti.ru