Эти умные насекомые

Философ, математик, физик и физиолог Рене Декарт, говоря о животных и их поведении, сравнивал их с бездушными автоматами. Но то, что мы сейчас знаем о поведении высших животных, приводит к выводу, что они ведут себя намного сложнее, чем это виделось в 17 веке.

Сейчас, практически каждый знает о сообразительности обезьян, дельфинов, ворон и попугаев. Но мало кто задумывается о том, что проявления сложного поведения можно обнаружить и у насекомых. Когда мы видим так сильно отличающиеся от нас живые существа, нам даже трудно предположить у них какие-то умственные способности и социальные навыки, основанные не на простейших инстинктах!

Если посмотреть на то, как устроены насекомые, то первое, что можно заметить – это их малые размеры и соответственно малое количество нервных клеток. Их нервные центры по сравнению с таковыми у млекопитающих содержат ничтожное количество нейронов. Казалось бы, чем тут думать? Но факты - вещь упрямая. И они говорят, что сложное поведение насекомых, и даже наличие у них интеллектуальных способностей - не фантазии.

Одним из признаков высокого развития интеллекта считается способность распознавания по лицам. Такая способность достаточно хорошо изучена у обезьян, и довольно неожиданным было зафиксировать такую способность у насекомых. Тем не менее, именно это обнаружили энтомолог из Мичиганского Университета Элизабет Тиммонс и ее коллега Микаэль Шихан. Исследователи экспериментально, на примере двух видов бумажных ос: северной бумажной осы P. fuscatus и бумажной осы P. metricus доказали, что способность к распознаванию особей своего вида зависит от сложности социального устройства, присущего этим видам. У P. metricus социальная организация проще, чем у северной бумажной осы, и соответственно, способность к распознаванию своих товарищей выражена хуже.

Интересно, что способность к распознаванию лиц и распознаванию геометрических фигур у северной бумажной осы – это два разных механизма. Когда модель лицевого рисунка, который экспериментаторы делали в фотошопе, искажали и удаляли некоторые необходимые составляющие (по аналогии с человеческим лицом рисунок был без рта или носа), то оса воспринимала этот рисунок, как геометрическую фигуру. Если же модель, соответствовала строению лицевой части осы, то насекомое и воспринимало эту модель как лицо и запоминало на ней каждое пятнышко.

Другой характеристикой высокого развития интеллектуальных способностей, является способность к знаковой передаче какой-либо информации. Если говорить о насекомых и их талантах в данном вопросе, то сразу вспоминаются так называемые «танцы пчел». При помощи системы специальных движений и звуковых сигналов, которые ученые назвали «танцем пчел», пчела может передать информацию о расстоянии и расположении цветущих растений.

Оказывается, передача информации – это еще не все, на что способны пчелы! В пчелиный улей ежедневно прилетают пчелы-разведчики с разных мест, где есть цветущие растения. И остальным пчелам важно определить, на какой участок им лучше лететь за нектаром. Профессор нейробиологии из Корнельского университета Томас Сили, изучая механизмы принятия решений в улье, открыл, что разведчики не только передают информацию о местонахождении цветущих растений, но и производят специальные стоп-сигналы во время танца разведчиков, прилетевших с других участков. Стоп-сигналы представляют собой тоже танец, целью которого является убедить пчел не лететь туда, куда приглашают эти конкуренты. Степень воздействия на рой этих тормозящих сигналов зависит от количества разведчиков прилетевших с другого участка и «голосующих» против. Подобный механизм принятия решений в пчелином социуме применяется также при выборе места, куда летит рой и напоминает не только то, как какое-нибудь решение принимается демократическим голосованием, но и процессы, которые происходят при принятии решения в головном мозге высших животных!

Эти умные насекомые Способность к счету – также признак высокоразвитой нервной системы. И оказывается, что насекомые тоже наделены способностями похожими на то, что мы называем арифметикой! В ходе экспериментов с рыжими лесными муравьями новосибирские ученые Жанна Резникова и Борис Рябко установили, что помимо способности передачи сообщений посредством бинарного кода, эти муравьи обладают специфическими математическими способностями. Разведчик находит пищу, и идет в муравейник, где сообщает муравьям-фуражирам о месте ее нахождения. Передается сообщение следующим образом: муравей-разведчик кладет свои усики на усики фуражира и попарно ими нажимает. Правда кроме такой «инструкции», муравей-разведчик оставляет за собой еще и пахучий след, по которому идут фуражиры. Чтобы исключить ориентацию по пахучему следу, ученые пользовались стандартными сменными лабиринтами. После того как разведчика помещали к кормушке, и он находил выход из лабиринта, лабиринт заменяли на другой, с таким же расположением кормушки. И муравьям-фуражирам не оставалось ничего иного, кроме как ориентироваться только «по инструкции».

В опыте с лабиринтом, сделанным в форме бинарного дерева, ученые заметили, что если путь муравья был ближе к выходу из лабиринта, время, затрачиваемое на передачу «инструкции» было короче. Короче были сообщения и в случае, если кормушка находилась на таком же удалении от входа, но поворачивать приходилось все время в одну сторону. Результаты этого опыта, показали, что эти муравьи пользуются бинарным кодом.

В следующей серии опытов ученые использовали лабиринт в форме гребенки с сорока десятисантиметровыми зубцами. На концах каждого находилась кормушка, но только в одной из них был сироп, остальные же были наполнены водой. Чтобы исключить вероятность того, что муравьи просто отсчитывали число шагов до нужного зубца, исследователи меняли расположение лабиринта в пространстве (ставили его вертикально, изгибали) и изменяли расстояние между зубцами. Из 152 выходов фуражиров в 117 случаях муравьи сразу шли к сиропу. То, что при изменениях конфигурации лабиринта фиксировалось такое количество верных приходов муравьев к кормушке, подтвердило способность этих насекомых передавать информацию в кодированном виде.

Но настоящий сюрприз ожидал ученых при анализе того, сколько времени муравьи тратят на передачу сигнала. Оказалось, что время на передачу сигнала было меньшим не только в том случае, если сироп был на зубце около входа в лабиринт. Были еще зубцы на гребенке, «рассказ» о дороге к которым занимал меньше времени. Причем эти ориентировочные зубцы выбирались муравьями, вероятно произвольно. В опытах с лабиринтом-гребенкой один год такими были 7-й и 14-й, а в другом году 10-й и 20-й зубцы. Более того, оказалось, что время передачи «инструкции» о нахождении сиропа теперь пропорционально увеличивалось, в зависимости от того, на каком расстоянии от «особого» зубца была пища. Таким образом было установлено, что муравьи способны к операциям, сходным с нашим сложением и вычитанием, и что предел сложности у них в пределах вычитания или прибавления ограничивается пятью.

Конечно, говорить о том, что интеллект насекомых каким-то образом соизмерим с человеческим явно преждевременно. Некоторые энтомологи, говорят, что на единицу нервной ткани насекомые «думают» больше людей, и что поэтому насекомые самые интеллектуальные животные. Это конечно шутка. Тем не менее механизмы по которым функционирует наш разум, вероятно, имеют свойство универсальных законов, работающих в природе. И изучение поведения насекомых может нам многое рассказать о том, как формировались функциональные блоки нашего сознания.