TED2003
Deborah Gordon: The emergent genius of ant colonies
Дебора Гордън разкопава мравуняци
Filmed:
Readability: 3.5
1,170,189 views
С една прашна копачка, шепа японски маркери и няколко студенти на буксир, Дебора Гордън разкопава мравешки колонии в Аризонската пустиня в търсене на ключове за разбиране на сложни системи.
Deborah Gordon - Ecologist
By studying how ant colonies work without any one leader, Deborah Gordon has identified striking similarities in how ant colonies, brains, cells and computer networks regulate themselves. Full bio
By studying how ant colonies work without any one leader, Deborah Gordon has identified striking similarities in how ant colonies, brains, cells and computer networks regulate themselves. Full bio
Double-click the English transcript below to play the video.
00:13
I study ants, and that's because I like to think about how organizations work.
0
1000
5000
Изучавам мравките, защото обичам да мисля за това как действат организациите.
00:18
And in particular, how the simple parts of organizations
1
6000
6000
И особено как простите части от организациите
00:24
interact to create the behavior of the whole organization.
2
12000
4000
си взаимодействат, за да създават поведението на цялата организация.
00:29
So, ant colonies are a good example of an organization like that,
3
17000
6000
Мравешките колонии са един добър пример за такава организация;
00:35
and there are many others. The web is one.
4
23000
2000
има и много други. Мрежата е един от тях.
00:37
There are many biological systems like that --
5
25000
2000
Има много такива биологични системи...
00:39
brains, cells, developing embryos.
6
27000
3000
мозъци, клетки, развиващи се ембриони.
00:42
There are about 10,000 species of ants.
7
30000
3000
Съществуват около 10 000 вида мравки.
00:45
They all live in colonies consisting of one or a few queens,
8
33000
5000
Всички те живеят в колонии, състоящи се от една или няколко царици,
00:50
and then all the ants you see walking around are sterile female workers.
9
38000
5000
а всички мравки, които виждате да пълзят наоколо, са стерилни женски работнички.
00:55
And all ant colonies have in common that there's no central control.
10
43000
4000
Общото между всички мравешки колонии е, че няма централен контрол.
00:59
Nobody tells anybody what to do.
11
47000
2000
Никой не казва на никого какво да прави.
01:01
The queen just lays the eggs. There's no management.
12
49000
4000
Царицата само снася яйцата. Няма управление.
01:05
No ant directs the behavior of any other ant.
13
53000
4000
Никоя мравка не насочва поведението на никоя друга мравка.
01:09
And I try to figure out how that works.
14
57000
2000
Опитвам се да разбера как действа това.
01:13
And I've been working for the past 20 years
15
61000
2000
И през последните 20 години съм работила
01:15
on a population of seed-eating ants in southeastern Arizona.
16
63000
4000
върху една популация хранещи се със семена мравки в югоизточна Аризона.
01:19
Here's my study site. This is really a picture of ants,
17
67000
2000
Ето мястото на моето проучване. Това всъщност е снимка на мравките,
01:21
and the rabbit just happens to be there.
18
69000
3000
а заекът просто случайно е там.
01:25
And these ants are called harvester ants because they eat seeds.
19
73000
4000
Тези мравки се наричат мравки-жътварки, защото ядат семена.
01:29
This is the nest of the mature colony, and there's the nest entrance.
20
77000
4000
Това е гнездото на зрялата колония, а там е входът на гнездото.
01:33
And they forage maybe for about 20 meters away,
21
81000
3000
Събират храна може би в радиус от около 20 метра,
01:36
gather up the seeds and bring them back to the nest, and store them.
22
84000
4000
събират семената, носят ги в гнездото и ги съхраняват.
01:40
And every year I go there and make a map of my study site.
23
88000
2000
Всяка година ходя там и правя карта на мястото си на проучване.
01:42
This is just a road. And it's not very big:
24
90000
3000
Това е просто път. Не е много голям,
01:45
it's about 250 meters on one side, 400 on the other.
25
93000
3000
около 250 метра от едната страна, 400 от другата.
01:48
And every colony has a name, which is a number,
26
96000
2000
Всяка колония има име, което е число.
01:50
which is painted on a rock. And I go there every year
27
98000
3000
Изписано върху камък. Ходя там всяка година,
01:53
and look for all the colonies that were alive the year before,
28
101000
3000
търся всички колонии, които са били живи предната година,
01:56
and figure out which ones have died, and put all the new ones on the map.
29
104000
4000
разбирам кои са загинали и поставям всички нови върху картата.
02:00
And by doing this I know how old they all are.
30
108000
2000
По този начин знам на каква възраст са всички те.
02:02
And because of that, I've been able to study how their behavior changes
31
110000
4000
И поради това имам възможност да проучвам как се променя поведението им,
02:06
as the colony gets older and larger.
32
114000
3000
докато колонията става по-стара и по-голяма.
02:09
So I want to tell you about the life cycle of a colony.
33
117000
2000
Искам да ви разкажа за жизнения цикъл на една колония.
02:11
Ants never make more ants; colonies make more colonies.
34
119000
4000
Мравките никога не правят повече мравки - колониите правят повече колонии.
02:15
And they do that by each year sending out the reproductives --
35
123000
3000
А правят това, като всяка година изпращат навън репродуктивните...
02:18
those are the ones with wings -- on a mating flight.
36
126000
3000
онези с криле... на полет за чифтосване.
02:22
So every year, on the same day -- and it's a mystery exactly how that happens --
37
130000
4000
Всяка година, в същия ден... мистерия е как точно се случва това...
02:26
each colony sends out its virgin, unmated queens with wings, and the males,
38
134000
6000
всяка колония изпраща своите девствени, нечифтосвали се царици с криле и мъжките,
02:32
and they all fly to a common place. And they mate.
39
140000
4000
и всички те отлитат на едно общо място. И се чифтосват.
02:36
And this shows a recently virgin queen. Here's her wings.
40
144000
6000
Това показва една доскоро девствена царица. Ето крилете й.
02:42
And she's in the process of mating with this male,
41
150000
4000
Тя е в процес на чифкосване с този мъжки,
02:47
and there's another male on top waiting his turn.
42
155000
3000
а отгоре има друг мъжки, чакащ реда си.
02:50
Often the queens mate more than once.
43
158000
2000
Често цариците се чифтосват повече от веднъж.
02:52
And after that, the males all die. That's it for them.
44
160000
3000
А след това всички мъжки измират. Толкова за тях.
02:55
(Laughter)
45
163000
2000
(Смях)
02:57
And then the newly mated queens fly off somewhere, drop their wings,
46
165000
5000
А после новочифтосалите се царици отлитат нанякъде, оставят крилете си,
03:02
dig a hole and go into that hole and start laying eggs.
47
170000
4000
изкопават дупка, влизат в тази дупка и започват да снасят яйца.
03:06
And they will live for 15 or 20 years, continuing to lay eggs
48
174000
5000
Те ще живеят 15 до 20 години, като продължават да снасят яйца,
03:11
using the sperm from that original mating.
49
179000
2000
използвайки спермата от онова първоначално чифтосване.
03:14
So the queen goes down in there.
50
182000
2000
Значи, царицата слиза ето там.
03:16
She lays eggs, she feeds the larvae -- so an ant starts as an egg, then it's a larva.
51
184000
5000
Тя снася яйца, храни ларвите... мравката започва като яйце, после е ларва.
03:21
She feeds the larvae by regurgitating from her fat reserves.
52
189000
4000
Тя храни ларвите, като повръща от мастните си резерви.
03:25
Then, as soon as the ants -- the first group of ants -- emerge,
53
193000
4000
После, щом мравките... първата група мравки... излязат,
03:29
they're larvae. Then they're pupae. Then they come out as adult ants.
54
197000
3000
те са ларви. После са какавиди. После излизат като възрастни мравки.
03:32
They go out, they get the food, they dig the nest,
55
200000
3000
Излизат, вземат храната, изкопават гнездото,
03:35
and the queen never comes out again.
56
203000
2000
и царицата повече никога не излиза.
03:37
So this is a one-year-old colony -- this happens to be 536.
57
205000
4000
Това е едногодишна колония... тази случайно е 536.
03:41
There's the nest entrance, there's a pencil for scale.
58
209000
2000
Това е входът на гнездото, ето един молив за мащаб.
03:43
So this is the colony founded by a queen the previous summer.
59
211000
4000
Това е колонията, основана от една царица предното лято.
03:47
This is a three-year-old colony.
60
215000
2000
Това е тригодишна колония.
03:49
There's the nest entrance, there's a pencil for scale.
61
217000
4000
Ето го входа на гнездото, ето молив за мащаб.
03:53
They make a midden, a pile of refuse -- mostly the husks of the seeds that they eat.
62
221000
5000
Правят купчина, куп отпадъци... най-вече люспите от семената, които ядат.
03:58
This is a five-year-old colony. This is the nest entrance, here's a pencil for scale.
63
226000
5000
Това е петгодишна колония. Това е входът на гнездото, ето молив за мащаб.
04:03
This is about as big as they get, about a meter across.
64
231000
3000
Приблизително такава големина достигат, около метър ширина.
04:07
And then this is how colony size and numbers of worker ants changes --
65
235000
5000
А ето как се променя размерът на колонията и броят мравки-работнички...
04:12
so this is about 10,000 worker ants --
66
240000
3000
това са около 10 000 мравки-работнички...
04:15
changes as a function of colony age, in years.
67
243000
3000
променя се като функция от възрастта на колонията в години.
04:18
So it starts out with zero ants, just the founding queen,
68
246000
5000
Започва с нула мравки, само царицата-основателка,
04:23
and it grows to a size of about 10 or 12 thousand ants when the colony is five.
69
251000
4000
и расте до размер от около 10 или 12 хиляди мравки, когато колонията стане на пет години.
04:27
And it stays that size until the queen dies
70
255000
3000
И остава в този размер, докато царицата умре
04:30
and there's nobody to make more ants, when she's about 15 or 20 years old.
71
258000
5000
и няма кой да прави повече мравки, когато тя е 15 или 20-годишна.
04:35
And it's when they reach this stable size, in numbers of ants,
72
263000
4000
А когато достигнат този стабилен размер, в брой мравки,
04:39
that they start to reproduce.
73
267000
2000
тогава започват да се възпроизвеждат.
04:41
That is, to send more winged queens and males to that year's mating flight.
74
269000
6000
Тоест, да изпращат повече крилати царици и мъжки на онзи годишен полет за чифтосване.
04:47
And I know how colony size changes as a function of colony age
75
275000
5000
Знам как се променя размерът на колонията като функция от възрастта на колонията,
04:52
because I've dug up colonies of known age and counted all the ants. (Laughter)
76
280000
5000
защото съм разкопавала колонии с известна възраст и съм броила всички мравки.
04:59
So that's not the most fun part of this research, although it's interesting.
77
287000
5000
Това не е най-забавната част от това изследване, макар и да е интересно.
05:04
(Laughter)
78
292000
1000
(Смях)
05:05
Really the question that I think about with these ants is what I call task allocation.
79
293000
5000
Наистина, въпросът, по който мисля за тези мравки, е онова, което наричам разпределение на задачите.
05:10
That's not just how is the colony organized,
80
298000
3000
Това не е само начинът на организация на колонията,
05:13
but how does it change what it's doing?
81
301000
2000
но как променя тя онова, което прави?
05:15
How is it that the colony manages to adjust
82
303000
4000
Как така колонията успява да нагласи
05:19
the numbers of workers performing each task as conditions change?
83
307000
4000
броя на работници, изпълняващи всяка задача, при променящи се условия?
05:23
So, things happen to an ant colony.
84
311000
2000
С една мравешка колония се случват разни неща.
05:25
When it rains in the summer, it floods in the desert.
85
313000
3000
Когато вали през лятото, тя се наводнява в пустинята.
05:28
There's a lot of damage to the nest,
86
316000
2000
Гнездото понася много щети
05:30
and extra ants are needed to clean up that mess.
87
318000
3000
и са необходими допълнителни мравки, за да разчистят бъркотията.
05:33
When extra food becomes available --
88
321000
2000
Когато има налична допълнителна храна...
05:35
and this is what everybody knows about picnics --
89
323000
2000
ето какво знае всеки за пикниците...
05:37
then extra ants are allocated to collect the food.
90
325000
3000
тогава се разпределят допълнителни мравки, за да събират храната.
05:40
So, with nobody telling anybody what to do, how is it that
91
328000
3000
Тогава, щом никой не казва на никого какво да прави, как така
05:43
the colony manages to adjust the numbers of workers performing each task?
92
331000
4000
колонията успява да нагласи броя работници, изпълняващи всяка задача?
05:47
And that's the process that I call task allocation.
93
335000
3000
Това е процесът, който наричам разпределение на задачите.
05:51
And in harvester ants, I divide the tasks
94
339000
2000
А при мравките-жътварки деля задачите
05:53
of the ants I see just outside the nest
95
341000
2000
на мравките, които виждам отвън пред гнездото,
05:55
into these four categories: where an ant is foraging,
96
343000
3000
на тези четири категории: когато една мравка събира храна,
05:58
when it's out along the foraging trail, searching for food or bringing food back.
97
346000
5000
когато е навън по пътя за събиране на храна, търси храна или носи храна обратно.
06:03
The patrollers -- that's supposed to be a magnifying glass --
98
351000
3000
Патрулите... това би трябвало да е лупа...
06:06
are an interesting group that go out early in the morning
99
354000
2000
са интересна група, която излиза рано сутрин,
06:08
before the foragers are active.
100
356000
2000
преди събирачите на храна да са активни.
06:10
They somehow choose the direction that the foragers will go,
101
358000
3000
Те някак избират посоката, в която ще тръгнат събирачите,
06:13
and by coming back -- just by making it back --
102
361000
3000
и като се връщат... само като успяват да се върнат...
06:16
they tell the foragers that it's safe to go out.
103
364000
3000
казват на събирачите, че е безопасно да излязат навън.
06:19
Then the nest maintenance workers work inside the nest,
104
367000
3000
Тогава работниците по поддръжка на гнездото работят вътре в гнездото
06:22
and I wanted to say that the nests look a lot like Bill Lishman's house.
105
370000
5000
и исках да кажа, че гнездата много приличат на къщата на Бил Лишман.
06:27
That is, that there are chambers inside,
106
375000
2000
Тоест, вътре има стаи,
06:29
they line the walls of the chambers with moist soil
107
377000
4000
те мажат стените на стаите с влажна почва
06:33
and it dries to a kind of an adobe-like surface in it.
108
381000
3000
и тя изсъхва до нещо като подобна на кирпич повърхност вътре.
06:36
It also looks very similar to some of the cave dwellings
109
384000
3000
Също така много прилича на някои от пещерните жилища
06:39
of the Hopi people that are in that area.
110
387000
3000
на племето хопи, намиращи се в този район.
06:42
And the nest maintenance workers do that inside the nest,
111
390000
4000
А работниците по поддръжка на гнездото правят това вътре в гнездото
06:46
and then they come out of the nest carrying bits of dry soil in their mandibles.
112
394000
3000
и излизат от гнездото, носейки парченца суха почва в мандибулите си.
06:49
So you see the nest maintenance workers come out with a bit of sand,
113
397000
3000
Виждате как работниците по поддръжка на гнездото излизат с песъчинка,
06:52
put it down, turn around, and go back in.
114
400000
2000
оставят я, обръщат се и отново влизат вътре.
06:54
And finally, the midden workers put some kind of territorial chemical in the garbage.
115
402000
8000
И най-сетне, боклучарите-работници поставят някакъв вид териториален химикал в боклука.
07:02
So what you see the midden workers doing is making a pile of refuse.
116
410000
3000
Онова, което виждате да правят боклучарите-работници, е, че трупат купчина отпадъци.
07:05
On one day, it'll all be here, and then the next day
117
413000
2000
Един ден всичко ще е там, а на следващия ден
07:07
they'll move it over there, and then they'll move it back.
118
415000
2000
ще го преместят ей там, а после ще го преместят обратно.
07:09
So that's what the midden workers do.
119
417000
4000
Това правят боклучарите-работници.
07:13
And these four groups are just the ants outside the nest.
120
421000
4000
А тези четири групи са само мравките извън гнездото.
07:17
So that's only about 25 percent of the colony, and they're the oldest ants.
121
425000
4000
Това е само около 25 процента от колонията, и те са най-старите мравки.
07:21
So, an ant starts out somewhere near the queen.
122
429000
3000
Значи, една мравка започва някъде близо до царицата.
07:24
And when we dig up nests we find they're about as deep
123
432000
3000
А когато разкопаваме гнезда, откриваме, че са приблизително толкова дълбоки,
07:27
as the colony is wide, so about a meter deep for the big old nests.
124
435000
4000
колкото е широка колонията, значи около метър дълбочина за големите стари гнезда.
07:31
And then there's another long tunnel and a chamber, where we often find the queen,
125
439000
5000
После има друг дълъг тунел и стая, където често намираме царицата,
07:36
after eight hours of hacking away at the rock with pickaxes.
126
444000
4000
след осем часа сечене на скалата с кирка.
07:40
I don't think that chamber has evolved because of me and my backhoe
127
448000
4000
Не мисля, че тази стая е еволюирала заради мен и моята копачка
07:44
and my crew of students with pickaxes,
128
452000
2000
и екипа студенти с кирки,
07:46
but instead because when there's flooding,
129
454000
2000
а защото, когато има наводнение,
07:48
occasionally the colony has to go down deep.
130
456000
3000
поякога колонията трябва да слезе дълбоко долу.
07:51
So there's this whole network of chambers.
131
459000
2000
Затова има цяла мрежа от стаи.
07:53
The queen's in there somewhere; she just lays eggs.
132
461000
3000
Царицата е някъде там вътре, тя само снася яйца.
07:56
There's the larvae, and they consume most of the food.
133
464000
3000
Ето ги ларвите, а те консумират повечето от храната.
07:59
And this is true of most ants --
134
467000
2000
Това е вярно за повечето мравки...
08:01
that the ants you see walking around don't do much eating.
135
469000
2000
че мравките, които виждате да се разхождат наоколо, не ядат особено много.
08:03
They bring it back and feed it to the larvae.
136
471000
2000
Носят го обратно и хранят с него ларвите.
08:05
When the foragers come in with food, they just drop it into the upper chamber,
137
473000
5000
Когато събирачите влязат с храна, те просто я пускат в горната стая,
08:10
and other ants come up from below, get the food,
138
478000
3000
други мравки се качват отдолу, вземат храната,
08:13
bring it back, husk the seeds, and pile them up.
139
481000
3000
връщат я обратно, лющят семената и ги трупат на купчина.
08:16
There are nest maintenance workers working throughout the nest.
140
484000
3000
Из цялото гнездо има работници по поддръжка на гнездото.
08:19
And curiously, and interestingly, it looks as though at any time
141
487000
5000
Любопитно и интересно е, че като че ли по всяко време
08:24
about half the ants in the colony are just doing nothing.
142
492000
3000
около половината мравки в колонията просто не вършат нищо.
08:27
So, despite what it says in the Bible,
143
495000
2000
Така че, въпреки онова, което пише в Библията,
08:29
about, you know, "Look to the ant, thou sluggard,"
144
497000
4000
нали знаете, "Гледай мравката, ти, ленивецо",
08:33
in fact, you could think of those ants as reserves.
145
501000
3000
всъщност може да се мисли за тези мравки като за резерви.
08:36
That is to say, if something happened -- and I've never seen anything like this happen,
146
504000
3000
Тоест, ако нещо се случи... а никога не съм виждала да се случва нищо такова,
08:39
but I've only been looking for 20 years --
147
507000
2000
но гледам само от 20 години...
08:41
if something happened, they might all come out if they were needed.
148
509000
4000
ако нещо се случи, биха могли всички да излязат, ако са нужни.
08:45
But in fact, mostly they're just hanging around in there.
149
513000
2000
Но всъщност те най-вече просто си стоят там вътре.
08:47
And I think it's a very interesting question --
150
515000
2000
И мисля, че това е много интересен въпрос...
08:49
what is there about the way the colony is organized
151
517000
3000
какво има в начина на организация на колонията,
08:52
that might give some function to a reserve of ants who are doing nothing?
152
520000
7000
което би могло да дава някаква функция на резерв от мравки, които не правят нищо?
08:59
And they sort of stand as a buffer in between
153
527000
4000
Те някак стоят като буфер помежду
09:03
the ants working deep inside the nest and the ants working outside.
154
531000
3000
мравките, работещи дълбоко вътре в гнездото, и мравките, работещи навън.
09:06
And if you mark ants that are working outside, and dig up a colony,
155
534000
4000
А ако се маркират мравки, които работят навън, и разкопаеш колония,
09:10
you never see them deep down.
156
538000
2000
никога не ги виждаш дълбоко долу.
09:12
So what's happening is that the ants work inside the nest when they're younger.
157
540000
5000
Значи онова, което се случва е, че мравките работят вътре в гнездото, когато са по-млади.
09:17
They somehow get into this reserve.
158
545000
2000
Някак влизат в този резерв.
09:19
And then eventually they get recruited to join this exterior workforce.
159
547000
4000
А после в крайна сметка ги набират, за да се присъединят към тази външна работна сила.
09:23
And once they belong to the ants that work outside, they never go back down.
160
551000
4000
Щом веднъж принадлежат към мравките, които работят навън, никога не се връщат вече вътре.
09:28
Now ants -- most ants, including these, don't see very well.
161
556000
3000
Мравките... повечето мравки, включително тези, не виждат много добре.
09:31
They have eyes, they can distinguish between light and dark,
162
559000
3000
Имат очи, могат да различават светло от тъмно,
09:34
but they mostly work by smell.
163
562000
2000
но работят най-вече чрез обоняние.
09:36
So just to reinforce that what you might have thought
164
564000
4000
Така че, само за да подсиля, че онова, което може би сте мислили
09:40
about ant queens isn't true --
165
568000
2000
за мравките-царици, не е вярно...
09:42
you know, even if the queen did have the intelligence
166
570000
3000
знаете ли, дори ако царицата имаше интелигентността
09:45
to send chemical messages through this whole network of chambers
167
573000
4000
да изпраща химически послания чрез цялата тази мрежа от стаи,
09:49
to tell the ants outside what to do,
168
577000
2000
за да каже на мравките навън какво да правят,
09:51
there is no way that such messages could make it in time to see
169
579000
4000
няма начин такива послания да стигнат навреме, за да видят
09:55
the shifts in the allocation of workers that we actually see outside the nest.
170
583000
5000
смените в разпределението на работници, които всъщност виждаме извън гнездото.
10:00
So that's one way that we know the queen isn't directing the behavior of the colony.
171
588000
4000
Това е един начин да разберем, че царицата не насочва поведението на колонията.
10:05
So when I first set out to work on task allocation,
172
593000
3000
Когато за пръв път започнах работа по разпределението на задачите,
10:08
my first question was, "What's the relationship
173
596000
3000
първият ми въпрос беше: "Каква е връзката
10:11
between the ants doing different tasks?
174
599000
3000
между мравките, изпълняващи различни задачи?
10:14
Does it matter to the foragers what the nest maintenance workers are doing?
175
602000
3000
Има ли значение за събирачите какво правят работниците по поддръжка на гнездото?
10:17
Does it matter to the midden workers what the patrollers are doing?"
176
605000
3000
Има ли значение за боклучарите-работници какво правят патрулите?"
10:20
And I was working in the context of a view of ant colonies in which each ant
177
608000
6000
Работех в контекста на един възглед за мравешките колонии, според който
10:26
was somehow dedicated to its task from birth
178
614000
3000
всяка мравка някак е посветена на задачата си от рождение
10:29
and sort of performed independently of the others,
179
617000
3000
и някак изпълнява независимо от другите,
10:32
knowing its place on the assembly line.
180
620000
2000
като знае мястото си на поточната линия.
10:34
And instead I wanted to ask, "How are the different task groups interdependent?"
181
622000
4000
А вместо това исках да попитам: "Как са взаимосвързани различните групи от задачи?"
10:38
So I did experiments where I changed one thing.
182
626000
2000
Затова провеждах експерименти, където променях нещо.
10:40
So for example, I created more work for the nest maintenance workers
183
628000
4000
Например, създавах повече работа за работниците по поддръжка на гнездото,
10:44
by putting out a pile of toothpicks near the nest entrance,
184
632000
4000
като слагах купчина клечки за зъби близо до входа на гнездото,
10:48
early in the morning when the nest maintenance workers are first active.
185
636000
4000
рано сутрин, когато работниците по поддръжка на гнездото стават активни.
10:52
This is what it looks like about 20 minutes later.
186
640000
2000
Ето как изглежда около 20 минути по-късно.
10:54
Here it is about 40 minutes later.
187
642000
2000
Тук е около 40 минути по-късно.
10:56
And the nest maintenance workers just take all the toothpicks
188
644000
2000
Работниците по поддръжка на гнездото просто занасят всички клечки за зъби
10:58
to the outer edge of the nest mound and leave them there.
189
646000
3000
към външния ръб на купчината на гнездото и ги оставят там.
11:01
And what I wanted to know was, "OK,
190
649000
3000
А онова, което исках да знам, беше: "Окей,
11:04
here's a situation where extra nest maintenance workers were recruited --
191
652000
3000
ето една ситуация, при която се набират допълнителни работници по поддръжка на гнездото...
11:07
is this going to have any effect on the workers performing other tasks?"
192
655000
4000
ще има ли това някакъв ефект върху работниците, изпълняващи други задачи?"
11:11
Then we repeated all those experiments with the ants marked.
193
659000
4000
После повторихме всички тези експерименти с маркираните мравки.
11:15
So here's some blue nest maintenance workers.
194
663000
3000
Ето някои сини работници по поддръжка на гнездото.
11:18
And lately we've gotten more sophisticated
195
666000
2000
А напоследък сме станали по-изтънчени
11:20
and we have this three-color system.
196
668000
2000
и имаме една трицветна система.
11:22
And we can mark them individually so we know which ant is which.
197
670000
3000
Можем да ги маркираме индивидуално, така че знаем коя мравка коя е.
11:25
We started out with model airplane paint
198
673000
2000
Започнахме с боя за самолетни модели,
11:27
and then we found these wonderful little Japanese markers,
199
675000
2000
а после открихме тези чудесни малки японски маркери,
11:29
and they work really well.
200
677000
2000
които действат наистина добре.
11:31
And so just to summarize the result,
201
679000
2000
И, просто за да обобщим резултата,
11:33
well it turns out that yes, the different tasks are interdependent.
202
681000
3000
оказва се, че да, различните задачи са взаимозависими.
11:36
So, if I change the numbers performing one task,
203
684000
3000
Ако променя броя изпълняващи една задача,
11:39
it changes the numbers performing another.
204
687000
2000
това променя броя изпълняващи друга.
11:41
So for example, if I make a mess
205
689000
2000
Например, ако създам бъркотия,
11:43
that the nest maintenance workers have to clean up,
206
691000
2000
която работниците по поддръжка на гнездото трябва да разчистят,
11:45
then I see fewer ants out foraging.
207
693000
2000
тогава виждам по-малко мравки навън да събират храна.
11:47
And this was true for all the pair-wise combinations of tasks.
208
695000
3000
И това беше вярно за всички двойни комбинации от задачи.
11:50
And the second result, which was surprising to a lot of people,
209
698000
5000
А вторият резултат, който беше изненадващ за много хора,
11:55
was that ants actually switch tasks.
210
703000
2000
беше, че мравките всъщност си разменят задачи.
11:57
The same ant doesn't do the same task over and over its whole life.
211
705000
4000
Същата мравка не върши същата задача отново и отново през целия си живот.
12:01
So for example, if I put out extra food, everybody else --
212
709000
3000
Например, ако оставя допълнителна храна, всички други...
12:04
the midden workers stop doing midden work and go get the food,
213
712000
2000
боклучарите-работници спират да си вършат работата и идват да вземат храната,
12:06
they become foragers.
214
714000
2000
стават събирачи на храна.
12:08
The nest maintenance workers become foragers.
215
716000
2000
Работниците по поддръжка на гнездото стават събирачи на храна.
12:10
The patrollers become foragers.
216
718000
2000
Патрулите стават събирачи на храна.
12:12
But not every transition is possible. And this shows how it works.
217
720000
4000
Но не всеки преход е възможен. А това показва как действа.
12:16
Like I just said, if there is more food to collect, the patrollers, the midden workers,
218
724000
4000
Както току-що казах, ако има повече храна за събиране, патрулите, боклучарите работници,
12:20
the nest maintenance workers will all change to forage.
219
728000
2000
работниците по поддръжка на гнездото - всички ще сменят задачата си със събиране на храна.
12:22
If there's more patrolling to do --
220
730000
2000
Ако трябва да се патрулира повече...
12:24
so I created a disturbance, so extra patrollers were needed --
221
732000
4000
затова създадох смут, така че бяха нужни допълнителни патрули...
12:28
the nest maintenance workers will switch to patrol.
222
736000
2000
работниците по поддръжка на гнездото превключват към патрул.
12:30
But if more nest maintenance work is needed --
223
738000
3000
Но ако е нужна повече работа по поддръжка на гнездото...
12:33
for example, if I put out a bunch of toothpicks --
224
741000
2000
например, ако поставя купчина клечки за зъби...
12:35
then nobody will ever switch back to nest maintenance,
225
743000
3000
тогава никой няма да превключи отново към поддръжка на гнездото,
12:38
they have to get nest maintenance workers from inside the nest.
226
746000
3000
трябва да повикат работници по поддръжка на гнездото отвътре.
12:41
So foraging acts as a sink, and the ants inside the nest act as a source.
227
749000
6000
Значи, събирането на храна действа като умивалник, а мравките вътре в гнездото действат като извор.
12:48
And finally, it looks like each ant is deciding
228
756000
2000
И най-сетне, изглежда, като че ли всяка мравка решава
12:50
moment to moment whether to be active or not.
229
758000
3000
в определен момент дали да е активна, или не.
12:53
So, for example, when there's extra nest maintenance work to do,
230
761000
4000
Например, когато има допълнителна работа по поддръжка на гнездото,
12:57
it's not that the foragers switch over. I know that they don't do that.
231
765000
4000
събирачите не превключват. Знам, че не го правят.
13:01
But the foragers somehow decide not to come out.
232
769000
2000
Но събирачите някак решават да не излизат.
13:03
And here was the most intriguing result: the task allocation.
233
771000
4000
И тук беше най-интригуващият резултат: разпределението на задачите.
13:07
This process changes with colony age, and it changes like this.
234
775000
4000
Този процес се променя с възрастта на колонията, и се променя ето така.
13:11
When I do these experiments with older colonies --
235
779000
3000
Когато правя тези експерименти с по-стари колонии...
13:14
so ones that are five years or older --
236
782000
2000
такива на петгодишна възраст или по-стари...
13:16
they're much more consistent from one time to another
237
784000
3000
те са много по-последователни от един момент към друг.
13:19
and much more homeostatic. The worse things get,
238
787000
2000
И много по-хомеостатични. Колкото по-зле стават нещата,
13:21
the more I hassle them, the more they act like undisturbed colonies.
239
789000
3000
колкото повече ги дразня, толкова повече действат като необезпокоявани колонии.
13:24
Whereas the young, small colonies --
240
792000
2000
Докато младите, малки колонии...
13:26
the two-year-old colonies of just 2,000 ants -- are much more variable.
241
794000
4000
двегодишните колонии от само 2000 мравки... са много по-променливи.
13:30
And the amazing thing about this is that an ant lives only a year.
242
798000
5000
Изумителното в това е, че една мравка живее само една година.
13:35
It could be this year, or this year.
243
803000
2000
Би могла да е тази година, или онази година.
13:37
So, the ants in the older colony that seem to be more stable
244
805000
4000
Значи, мравките в по-старата колония, която изглежда по-стабилна,
13:41
are not any older than the ants in the younger colony.
245
809000
3000
не са по-възрастни от мравките в по-младата колония.
13:44
It's not due to the experience of older, wiser ants.
246
812000
3000
Не се дължи на опита на по-стари, по-мъдри мравки.
13:47
Instead, something about the organization
247
815000
2000
А нещо в организацията
13:49
must be changing as the colony gets older.
248
817000
3000
трябва да се променя с остаряването на колонията.
13:52
And the obvious thing that's changing is its size.
249
820000
3000
Очевидното нещо е, че тя променя размера си.
13:55
So since I've had this result, I've spent a lot of time trying to figure out
250
823000
6000
Откакто получих този резултат, съм прекарала много време в опити да проумея
14:01
what kinds of decision rules -- very simple, local, probably olfactory, chemical
251
829000
6000
какви видове решения управляват... много прости, локални, вероятно обонятелни, химични.
14:07
rules could an ant could be using, since no ant can assess the global situation --
252
835000
5000
Правила, които една мравка би могла да използва, тъй като никоя мравка не може да оцени глобалната ситуация...
14:12
that would have the outcome that I see,
253
840000
3000
което би имало резултата, който виждам.
14:15
these predictable dynamics, in who does what task.
254
843000
3000
Тази предвидима динамика в това кой каква задача изпълнява.
14:18
And it would change as the colony gets larger.
255
846000
3000
И това ще се промени с разрастването на колонията.
14:21
And what I've found out is that ants are using a network of antennal contact.
256
849000
7000
Онова, което съм открила е, че мравките използват мрежа от антенен контакт.
14:28
So anybody who's ever looked at ants has seen them touch antennae.
257
856000
3000
Всеки, който някога е гледал мравки, ги е виждал да си допират антените.
14:31
They smell with their antennae.
258
859000
2000
Те миришат с антените си.
14:33
When one ant touches another, it's smelling it,
259
861000
2000
Когато една мравка докосне друга, я мирише.
14:35
and it can tell, for example, whether the other ant is a nest mate
260
863000
4000
И може да прецени, например, дали другата мравка е другар от гнездото,
14:39
because ants cover themselves and each other, through grooming,
261
867000
4000
защото мравките се покриват една в друга чрез почистване
14:43
with a layer of grease, which carries a colony-specific odor.
262
871000
4000
с пласт мазнина, който носи специфичен за колонията мирис.
14:47
And what we're learning is that an ant uses the pattern of its antennal contacts,
263
875000
5000
И онова, което научаваме е, че една мравка използва модела на антенните си контакти,
14:52
the rate at which it meets ants of other tasks, in deciding what to do.
264
880000
5000
скоростта, с която среща мравки или други задачи, за да реши какво да прави.
14:57
And so what the message is, is not any message
265
885000
3000
И така, посланието не е просто каквото и да е послание,
15:00
that they transmit from one ant to another, but the pattern.
266
888000
4000
което си предават от една мравка на друга, а моделът.
15:04
The pattern itself is the message.
267
892000
2000
Самият модел е посланието.
15:06
And I'll tell you a little bit more about that.
268
894000
2000
Ще ви разкажа малко повече за това.
15:08
But first you might be wondering:
269
896000
2000
Но първо може би се чудите,
15:10
how is it that an ant can tell, for example, I'm a forager.
270
898000
5000
как така една мравка може да прецени... например, аз съм събирач.
15:15
I expect to meet another forager every so often.
271
903000
2000
Очаквам да срещам друг събирач доста често.
15:17
But if instead I start to meet a higher number of nest maintenance workers,
272
905000
4000
Но ако вместо това започна да срещам по-висок брой работници за поддръжка на гнездото,
15:21
I'm less likely to forage.
273
909000
2000
е по-малко вероятно да събирам храна.
15:23
So it has to know the difference between
274
911000
2000
Така че тя трябва да знае разликата
15:25
a forager and a nest maintenance worker.
275
913000
2000
между събирач и работник по поддръжка на гнездото.
15:27
And we've learned that, in this species --
276
915000
3000
Научили сме, че при този вид...
15:30
and I suspect in others as well --
277
918000
3000
а подозирам, че и при други...
15:33
these hydrocarbons, this layer of grease on the outside of ants,
278
921000
4000
тези въглеводороди, този пласт мазнина отвън върху мравките,
15:37
is different as ants perform different tasks.
279
925000
3000
е различен, когато мравките изпълняват различни задачи.
15:40
And we've done experiments that show that
280
928000
2000
Извършвали сме експерименти, които показват,
15:42
that's because the longer an ant stays outside,
281
930000
2000
че това е, защото колкото по-дълго една мравка стои отвън,
15:44
the more these simple hydrocarbons on its surface change,
282
932000
4000
толкова повече се променят тези прости въглеводороди по повърхността й,
15:48
and so they come to smell different by doing different tasks.
283
936000
3000
така че започват да миришат различно чрез изпълнение на различни задачи.
15:51
And they can use that task-specific odor in cuticular hydrocarbons --
284
939000
4000
И могат да използват този специфичен за задачата мирис в кожните въглеводороди...
15:55
they can use that in their brief antennal contacts to somehow
285
943000
4000
могат да използват това в кратките си антенни контакти, за да следят
15:59
keep track of the rate at which they're meeting ants of certain tasks.
286
947000
4000
някак скоростта, с която срещат мравки с определени задачи.
16:03
And we've just recently demonstrated this
287
951000
3000
Съвсем наскоро демонстрирахме това,
16:06
by putting extract of hydrocarbons on little glass beads,
288
954000
4000
като поставихме екстракт от въглеводороди върху малки стъклени мъниста
16:10
and dropping the beads gently down into the nest entrance at the right rate.
289
958000
4000
и пускахме внимателно мънистата долу във входа на гнездото с подходящата скорост.
16:14
And it turns out that ants will respond to the right rate of contact
290
962000
4000
Оказва се, че мравките откликват на високата скорост на контакт
16:18
with a glass bead with hydrocarbon extract on it,
291
966000
3000
със стъклено мънисто, покрито с въглеводороден екстракт,
16:21
as they would to contact with real ants.
292
969000
3000
както биха откликнали при контакт с истински мравки.
16:26
So I want now to show you a bit of film --
293
974000
3000
Искам да ви покажа малко филм...
16:33
and this will start out, first of all, showing you the nest entrance.
294
981000
5000
това ще започне, първо, да ви покажа входа на гнездото.
16:38
So the idea is that ants are coming in and out of the nest entrance.
295
986000
3000
Идеята е, че мравките влизат и излизат от входа на гнездото.
16:41
They've gone out to do different tasks, and the rate at which they meet
296
989000
5000
Излезли са, за да вършат различни задачи, а скоростта, с която се срещат,
16:46
as they come in and out of the nest entrance determines, or influences,
297
994000
4000
докато влизат и излизат от входа на гнездото, определя, или влияе
16:50
each ant's decision about whether to go out, and which task to perform.
298
998000
4000
върху решението на всяка мравка дали да излезе и коя задача да изпълни.
16:54
This is taken through a fiber optics microscope. It's down inside the nest.
299
1002000
4000
Това е снимано през фиброоптичен микроскоп. Долу е, вътре в гнездото.
16:58
In the beginning you see the ants
300
1006000
2000
В началото само виждаш как мравките
17:00
just kind of engaging with the fiber optics microscope.
301
1008000
2000
някак се занимават с фиброоптичния микроскоп.
17:02
But the idea is that the ants are in there,
302
1010000
4000
Но идеята е, че мравките са там вътре,
17:06
and each ant is experiencing a certain flow of ants past it --
303
1014000
5000
и всяка мравка преживява определен поток от мравки покрай себе си...
17:11
a stream of contacts with other ants.
304
1019000
3000
поток от контакти с други мравки.
17:14
And the pattern of these interactions determines
305
1022000
3000
А моделът на тези взаимодействия определя
17:17
whether the ant comes back out, and what it does when it comes back out.
306
1025000
5000
дали мравката ще излезе отново, и какво прави, когато излезе отново.
17:22
You can also see this in the ants just outside the nest entrance like these.
307
1030000
7000
Това може да се види също и при мравките точно пред входа на гнездото, като тези.
17:29
Each ant, then, as it comes back in, is contacting other ants.
308
1037000
4000
Тогава всяка мравка, докато влиза отново, има контакт с други мравки.
17:33
And the ants that are waiting just inside the nest entrance
309
1041000
3000
А мравките, които чакат точно отвътре, до входа на гнездото,
17:36
to decide whether to go out on their next trip,
310
1044000
3000
да решат дали да излязат на следващото си пътуване,
17:39
are contacting the ants coming in.
311
1047000
2000
влизат в контакт с влизащите мравки.
17:41
So, what's interesting about this system is that it's messy.
312
1049000
4000
Интересното в тази система е, че тя е объркана.
17:45
It's variable. It's noisy. And, in particular, in two ways.
313
1053000
5000
Променлива е. Шумна е. И особено по два начина.
17:50
The first is that the experience of the ant -- of each ant -- can't be very predictable.
314
1058000
5000
Първият е, че преживяването на мравката... на всяка мравка... може да бъде много предвидимо.
17:55
Because the rate at which ants come back depends on
315
1063000
3000
Тъй като скоростта, с която се връща всяка мравка, зависи
17:58
all the little things that happen to an ant as it goes out and does its task outside.
316
1066000
5000
от всички малки неща, които се случват на една мравка, докато излиза и върши задачата си навън.
18:03
And the second thing is that an ant's ability to assess this pattern
317
1071000
5000
А второто е, че способността на една мравка да оценява този модел
18:08
must be very crude because no ant can do any sophisticated counting.
318
1076000
6000
трябва да е много груба, защото никоя мравка не може да се справи с някакво изтънчено броене.
18:15
So, we do a lot of simulation and modeling, and also experimental work,
319
1083000
4000
Така че правим много стимулиране и моделиране, както и експериментална работа,
18:19
to try to figure out how those two kinds of noise combine to,
320
1087000
6000
за да се опитаме да проумеем как се комбинират тези два вида шум
18:25
in the aggregate, produce the predictable behavior of ant colonies.
321
1093000
4000
и сумарно предизвикват предвидимото поведение на мравешките колонии.
18:31
Again, I don't want to say that this kind of haphazard pattern of interactions
322
1099000
5000
Отново, не искам да кажа, че този вид случаен модел на взаимодействие
18:36
produces a factory that works with the precision and efficiency of clockwork.
323
1104000
7000
създава фабрика, която работи с прецизността и ефикасността на часовников механизъм.
18:43
In fact, if you watch ants at all, you end up trying to help them
324
1111000
3000
Всъщност, ако изобщо наблюдаваш мравки, в крайна сметка се опитваш да им помагаш,
18:46
because they never seem to be doing anything
325
1114000
2000
защото като че ли никога не правят нищо
18:48
exactly the way that you think that they ought to be doing it.
326
1116000
3000
точно по начина, който мислиш, че би трябвало да го правят.
18:51
So it's not really that out of these haphazard contacts, perfection arises.
327
1119000
7000
Така че всъщност от тези случайни контакти не възниква съвършенство.
18:58
But it works pretty well.
328
1126000
2000
Но действа доста добре.
19:00
Ants have been around for several hundred million years.
329
1128000
3000
Мравките съществуват от няколкостотин милиарда години.
19:03
They cover the earth, except for Antarctica.
330
1131000
3000
Те покриват Земята, освен Антарктика.
19:06
Something that they're doing is clearly successful enough
331
1134000
4000
Нещо, което правят, явно е достатъчно успешно,
19:10
that this pattern of haphazard contacts, in the aggregate,
332
1138000
3000
че тази схема от случайни контакти, сумарно,
19:13
produces something that allows ants to make a lot more ants.
333
1141000
4000
създава нещо, което позволява на мравките да правят много повече мравки.
19:17
And one of the things that we're studying is how natural selection
334
1145000
3000
И едно от нещата, които изучаваме, е как естественият подбор
19:20
might be acting now to shape this use of interaction patterns --
335
1148000
7000
би могъл да действа за формиране на тази употреба на модели на взаимодействие...
19:27
this network of interaction patterns --
336
1155000
2000
тази схема от модели на взаимодействие
19:29
to perhaps increase the foraging efficiency of ant colonies.
337
1157000
5000
вероятно да повишават ефикасността на събиране на храна от мравешките колонии.
19:34
So the one thing, though, that I want you to remember about this
338
1162000
3000
Едно нещо обаче, което искам да помните за това е,
19:37
is that these patterns of interactions
339
1165000
3000
че тези модели на взаимодействия
19:40
are something that you'd expect to be closely connected to colony size.
340
1168000
5000
са нещо, което бихте очаквали да бъде тясно свързано с размера на колонията.
19:45
The simplest idea is that when an ant is in a small colony --
341
1173000
5000
Най-простата идея е, че когато една мравка е в малка колония...
19:50
and an ant in a large colony can use the same rule,
342
1178000
4000
а една мравка в голяма колония може да използва същото правило,
19:54
like "I expect to meet another forager every three seconds."
343
1182000
4000
като "Очаквам да срещам друг събирач на всеки три секунди".
19:58
But in a small colony, it's likely to meet fewer foragers,
344
1186000
3000
Но в малка колония е вероятно да се срещат по-малко събирачи,
20:01
just because there are fewer other foragers there to meet.
345
1189000
4000
просто защото там има по-малко други събирачи за срещане.
20:05
So this is the kind of rule that, as the colony develops and gets older and larger,
346
1193000
6000
Това е видът правило, което, докато колонията се развива, става по-стара и по-голяма,
20:11
will produce different behavior in an old colony and a small young one.
347
1199000
5000
ще причинява различно поведение в една стара колония и в една малка, млада такава.
20:16
Thank you.
348
1204000
2000
Благодаря.
20:18
(Applause)
349
1206000
2000
(Аплодисменти)
ABOUT THE SPEAKER
Deborah Gordon - EcologistBy studying how ant colonies work without any one leader, Deborah Gordon has identified striking similarities in how ant colonies, brains, cells and computer networks regulate themselves.
Why you should listen
Ecologist Deborah M. Gordon has learned that ant colonies can work without central control by using simple interactions like how often the insects touch antennae. Contrary to the notion that colonies are organized by efficient ants, she has instead discovered that evolution has produced “noisy” systems that tolerate accident and respond flexibly to the environment. When conditions are tough, natural selection favors colonies that conserve resources.
Her studies of ant colonies have led her and her Stanford colleagues to the discovery of the “Anternet,” which regulates foraging in ants in the same way the internet regulates data traffic. But as she said to Wired in 2013, "Insect behavior mimicking human networks ... is actually not what’s most interesting about ant networks. What’s far more interesting are the parallels in the other direction: What have the ants worked out that we humans haven’t thought of yet?" Her latest exploration: How do ants behave in space?
Deborah Gordon | Speaker | TED.com