TED2003
Deborah Gordon: The emergent genius of ant colonies
Il mondo delle formiche : Deborah Gordon
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Armata solo di vernice spray giapponese, una scavatrice polverosa e qualche studente al suo seguito, Deborah Gordon scava nelle colonie di formiche nel deserto dell'Arizona, in cerca di chiavi alla comprensione dei sistemi complessi.
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
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00:13
I study ants, and that's because I like to think about how organizations work.
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1000
5000
Studio le formiche perché mi piace pensare a come funzionano le organizzazioni,
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And in particular, how the simple parts of organizations
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6000
6000
e in particolare a come le componenti semplici delle organizzazioni
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interact to create the behavior of the whole organization.
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12000
4000
interagiscono per creare il comportamento dell'intera organizzazione.
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So, ant colonies are a good example of an organization like that,
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17000
6000
Le colonie di formiche sono un buon esempio di una simile organizzazione,
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and there are many others. The web is one.
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23000
2000
e ce ne sono molte altre. Una è il web,
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There are many biological systems like that --
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25000
2000
ma ci sono anche molti sistemi biologici
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brains, cells, developing embryos.
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27000
3000
-- cervelli, cellule, gli embrioni che si sviluppano.
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There are about 10,000 species of ants.
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30000
3000
Ci sono circa 10.000 specie di formiche.
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They all live in colonies consisting of one or a few queens,
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33000
5000
Vivono tutte in colonie con una o alcune regine,
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and then all the ants you see walking around are sterile female workers.
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38000
5000
e tutte le altre formiche che vedete in giro sono femmine operaie, sterili.
00:55
And all ant colonies have in common that there's no central control.
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43000
4000
Tutte le colonie di formiche hanno in comune l'assenza di un controllo centrale.
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Nobody tells anybody what to do.
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47000
2000
Nessuno dice a nessuno cosa fare,
01:01
The queen just lays the eggs. There's no management.
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49000
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la regina semplicemente deposita le uova, non c'è "gestione",
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No ant directs the behavior of any other ant.
13
53000
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nessuna formica dirige il comportamento di un'altra formica.
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And I try to figure out how that works.
14
57000
2000
E io cerco di capire come funziona.
01:13
And I've been working for the past 20 years
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61000
2000
Negli ultimi 20 anni ho lavorato
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on a population of seed-eating ants in southeastern Arizona.
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63000
4000
su una popolazione di formiche mangiasemi nell'Arizona sudorientale.
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Here's my study site. This is really a picture of ants,
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67000
2000
Quello è il mio sito di studio. Questa è una foto di formiche,
01:21
and the rabbit just happens to be there.
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69000
3000
il coniglio è lì per caso.
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And these ants are called harvester ants because they eat seeds.
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73000
4000
Queste formiche sono chiamate raccoglitrici perché mangiano i semi.
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This is the nest of the mature colony, and there's the nest entrance.
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77000
4000
Questo è il nido della colonia matura, e li è l'entrata del nido.
01:33
And they forage maybe for about 20 meters away,
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81000
3000
Possono raccogliere cibo fino ad una distanza di 20 metri,
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gather up the seeds and bring them back to the nest, and store them.
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84000
4000
raccolgono i semi, li riportano al nido, e li immagazzinano.
01:40
And every year I go there and make a map of my study site.
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88000
2000
Ci vado ogni anno e creo una mappa del mio luogo di studio.
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This is just a road. And it's not very big:
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90000
3000
Questa è solo una strada. E non è molto grande,
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it's about 250 meters on one side, 400 on the other.
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93000
3000
è circa 250 metri da un lato, 400 dall'altro.
01:48
And every colony has a name, which is a number,
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96000
2000
Ogni colonia è segnata da un numero,
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which is painted on a rock. And I go there every year
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98000
3000
dipinto su una roccia. Ogni anno ci vado
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and look for all the colonies that were alive the year before,
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101000
3000
e cerco tutte le colonie che erano vive l'anno precedente,
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and figure out which ones have died, and put all the new ones on the map.
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104000
4000
cerco di capire quali sono morte, e metto tutte quelle nuove sulla mappa.
02:00
And by doing this I know how old they all are.
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108000
2000
Così facendo, conosco l'età di tutte.
02:02
And because of that, I've been able to study how their behavior changes
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110000
4000
Così sono stata in grado di studiare come cambia il loro comportamento
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as the colony gets older and larger.
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114000
3000
man mano che la colonia diventa più vecchia e grande.
02:09
So I want to tell you about the life cycle of a colony.
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117000
2000
Voglio parlarvi del ciclo di vita di una colonia.
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Ants never make more ants; colonies make more colonies.
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119000
4000
Le formiche non fanno altre formiche, sono le colonie a fare nuove colonie.
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And they do that by each year sending out the reproductives --
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123000
3000
E lo fanno mandando fuori ogni anno le formiche riproduttive
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those are the ones with wings -- on a mating flight.
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126000
3000
--quelle con le ali-- in un volo d'accoppiamento.
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So every year, on the same day -- and it's a mystery exactly how that happens --
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130000
4000
Ogni anno, nello stesso giorno, ed è un mistero il modo esatto in cui avviene,
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each colony sends out its virgin, unmated queens with wings, and the males,
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134000
6000
ogni colonia manda fuori le sue regine vergini, alate, mai accoppiatesi, e i maschi.
02:32
and they all fly to a common place. And they mate.
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140000
4000
Volano insieme nello stesso posto e si accoppiano.
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And this shows a recently virgin queen. Here's her wings.
40
144000
6000
Questo mostra una regina vergine fino a poco prima, ecco qui le sue ali.
02:42
And she's in the process of mating with this male,
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150000
4000
Sta accoppiandosi con questo maschio,
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and there's another male on top waiting his turn.
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155000
3000
e c'è un altro maschio in cima che aspetta il suo turno.
02:50
Often the queens mate more than once.
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158000
2000
Spesso le regine si accoppiano più di una volta.
02:52
And after that, the males all die. That's it for them.
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160000
3000
E dopo, tutti i maschi muoiono. Per loro è finita.
02:55
(Laughter)
45
163000
2000
(Risate)
02:57
And then the newly mated queens fly off somewhere, drop their wings,
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165000
5000
Poi le regine appena accoppiatesi volano da qualche parte, si disfano delle ali,
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dig a hole and go into that hole and start laying eggs.
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170000
4000
scavano una buca, vanno in quel buco ed iniziano a depositare uova.
03:06
And they will live for 15 or 20 years, continuing to lay eggs
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174000
5000
E vivranno lì per 15 o 20 anni, continuando a depositare uova
03:11
using the sperm from that original mating.
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179000
2000
con lo sperma di quel primo incontro.
03:14
So the queen goes down in there.
50
182000
2000
La regina scende,
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She lays eggs, she feeds the larvae -- so an ant starts as an egg, then it's a larva.
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184000
5000
deposita le uova, nutre le larve -- iniziano come uova, poi diventano larve.
03:21
She feeds the larvae by regurgitating from her fat reserves.
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189000
4000
La regina nutre le larve rigurgitando le proprie riserve di grasso.
03:25
Then, as soon as the ants -- the first group of ants -- emerge,
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193000
4000
Poi, non appena emerge il primo gruppo di formiche
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they're larvae. Then they're pupae. Then they come out as adult ants.
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197000
3000
-- sono larve, poi sono pupe, poi diventano formiche adulte --
03:32
They go out, they get the food, they dig the nest,
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200000
3000
escono, trovano del cibo, scavano il nido,
03:35
and the queen never comes out again.
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203000
2000
e la regina non esce mai più.
03:37
So this is a one-year-old colony -- this happens to be 536.
57
205000
4000
Questa è una colonia di un anno -- la 536,
03:41
There's the nest entrance, there's a pencil for scale.
58
209000
2000
Quella è l'entrata del nido e una matita per darvi le proporzioni.
03:43
So this is the colony founded by a queen the previous summer.
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211000
4000
Questa è una colonia fondata da una regina l'estate precedente.
03:47
This is a three-year-old colony.
60
215000
2000
Questa è una colonia di tre anni,
03:49
There's the nest entrance, there's a pencil for scale.
61
217000
4000
Quella è l'entrata del nido, una matita per darvi le proporzioni--
03:53
They make a midden, a pile of refuse -- mostly the husks of the seeds that they eat.
62
221000
5000
Fanno una pattumiera, una pila di rifiuti, perlopiù bucce dei semi che mangiano.
03:58
This is a five-year-old colony. This is the nest entrance, here's a pencil for scale.
63
226000
5000
Questa è una colonia di cinque anni, l'entrata del nido, e una matita.
04:03
This is about as big as they get, about a meter across.
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231000
3000
-- queste sono le massime dimensioni possibili, circa un metro di diametro.
04:07
And then this is how colony size and numbers of worker ants changes --
65
235000
5000
E questo grafico mostra come dimensione della colonia e numero di formiche operaie
04:12
so this is about 10,000 worker ants --
66
240000
3000
-- queste sono circa 10.000 --
04:15
changes as a function of colony age, in years.
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243000
3000
cambino in funzione dell'età della colonia, espressa in anni.
04:18
So it starts out with zero ants, just the founding queen,
68
246000
5000
Comincia con zero formiche, solo la regina fondatrice,
04:23
and it grows to a size of about 10 or 12 thousand ants when the colony is five.
69
251000
4000
e poi cresce fino a 10 o 12 mila formiche quando la colonia arriva ai cinque anni,
04:27
And it stays that size until the queen dies
70
255000
3000
e rimane di quella dimensione finché la regina muore
04:30
and there's nobody to make more ants, when she's about 15 or 20 years old.
71
258000
5000
e non c'è nessuno per fare più formiche, quando lei ha circa 15 o 20 anni di età.
04:35
And it's when they reach this stable size, in numbers of ants,
72
263000
4000
Ed è quando raggiungono questa dimensione stabile, in numero di formiche,
04:39
that they start to reproduce.
73
267000
2000
che iniziano a riprodursi.
04:41
That is, to send more winged queens and males to that year's mating flight.
74
269000
6000
Vale a dire, a mandare più regine con le ali e più maschi al volo di accoppiamento di quell'anno.
04:47
And I know how colony size changes as a function of colony age
75
275000
5000
E io so come cambia la dimensione della colonia in funzione dell'età della colonia,
04:52
because I've dug up colonies of known age and counted all the ants. (Laughter)
76
280000
5000
perché ho scavato colonie di età nota e ho contato tutte le formiche.
04:59
So that's not the most fun part of this research, although it's interesting.
77
287000
5000
Certo, non è la parte più divertente di questa ricerca, per interessante che sia
05:04
(Laughter)
78
292000
1000
(Risate).
05:05
Really the question that I think about with these ants is what I call task allocation.
79
293000
5000
Quello su cui davvero queste formiche mi fanno riflettere è la divisione del lavoro.
05:10
That's not just how is the colony organized,
80
298000
3000
Non è solo come si organizza la colonia,
05:13
but how does it change what it's doing?
81
301000
2000
ma anche come cambia quel che sta facendo,
05:15
How is it that the colony manages to adjust
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303000
4000
come fa la colonia ad adattare
05:19
the numbers of workers performing each task as conditions change?
83
307000
4000
il numero di operaie che eseguono ciascun compito, man mano che le condizioni cambiano.
05:23
So, things happen to an ant colony.
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311000
2000
Di cose ne succedono in una colonia.
05:25
When it rains in the summer, it floods in the desert.
85
313000
3000
Quando piove d'estate, il deserto viene inondato,
05:28
There's a lot of damage to the nest,
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316000
2000
il nido subisce molti danni,
05:30
and extra ants are needed to clean up that mess.
87
318000
3000
e servono più formiche per pulire quel disastro.
05:33
When extra food becomes available --
88
321000
2000
Quando aumenta la disponibilità di cibo --
05:35
and this is what everybody knows about picnics --
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323000
2000
e lo sa chiunque abbia fatto un picnic --
05:37
then extra ants are allocated to collect the food.
90
325000
3000
vengono assegnate più formiche per raccogliere il cibo.
05:40
So, with nobody telling anybody what to do, how is it that
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328000
3000
Quindi, con nessuno che dice cosa fare, in che modo
05:43
the colony manages to adjust the numbers of workers performing each task?
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331000
4000
la colonia si organizza per assegnare a ciascun compito risorse adeguate?
05:47
And that's the process that I call task allocation.
93
335000
3000
È questo che chiamo assegnazione delle funzioni.
05:51
And in harvester ants, I divide the tasks
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339000
2000
E nelle formiche raccoglitrici, divido i compiti
05:53
of the ants I see just outside the nest
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341000
2000
delle formiche che vedo subito fuori dal nido
05:55
into these four categories: where an ant is foraging,
96
343000
3000
in quattro categorie: una formica che sta raccogliendo,
05:58
when it's out along the foraging trail, searching for food or bringing food back.
97
346000
5000
quando è sulla strada per il cibo, alla ricerca di cibo o riportando indietro il cibo;
06:03
The patrollers -- that's supposed to be a magnifying glass --
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351000
3000
i ricognitori --questa dovrebbe essere una lente di ingrandimento--
06:06
are an interesting group that go out early in the morning
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354000
2000
sono un gruppo interessante che vanno fuori presto al mattino
06:08
before the foragers are active.
100
356000
2000
prima che le raccoglitrici siano attive.
06:10
They somehow choose the direction that the foragers will go,
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358000
3000
In qualche modo, scelgono la direzione in cui le raccoglitrici andranno,
06:13
and by coming back -- just by making it back --
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361000
3000
e tornando indietro --semplicemente tornando indietro--
06:16
they tell the foragers that it's safe to go out.
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364000
3000
dicono alle raccoglitrici che possono uscire in sicurezza.
06:19
Then the nest maintenance workers work inside the nest,
104
367000
3000
A quel punto le formiche che mantengono il nido lavorano dentro al nido,
06:22
and I wanted to say that the nests look a lot like Bill Lishman's house.
105
370000
5000
e il nido somiglia molto alla casa di Bill Lishman.
06:27
That is, that there are chambers inside,
106
375000
2000
All'interno ci sono delle "stanze",
06:29
they line the walls of the chambers with moist soil
107
377000
4000
foderano le pareti delle camere con della terra umida
06:33
and it dries to a kind of an adobe-like surface in it.
108
381000
3000
che si asciuga formando una specie di intonaco poroso.
06:36
It also looks very similar to some of the cave dwellings
109
384000
3000
Somiglia molto ad alcune abitazioni scavate nella roccia
06:39
of the Hopi people that are in that area.
110
387000
3000
dalle popolazioni Hopi che vivono in quell'area.
06:42
And the nest maintenance workers do that inside the nest,
111
390000
4000
Le operaie della manutenzione fanno questo dentro il nido,
06:46
and then they come out of the nest carrying bits of dry soil in their mandibles.
112
394000
3000
e poi escono dal nido portando pezzi di terreno secco nelle loro mandibole.
06:49
So you see the nest maintenance workers come out with a bit of sand,
113
397000
3000
Potete vedere un'operaia uscire con un granello di sabbia,
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put it down, turn around, and go back in.
114
400000
2000
metterlo giù, girarsi, e tornare dentro.
06:54
And finally, the midden workers put some kind of territorial chemical in the garbage.
115
402000
8000
E infine, le netturbine mettono una specie di sostanza chimica territoriale nella spazzatura.
07:02
So what you see the midden workers doing is making a pile of refuse.
116
410000
3000
Quindi si vedono le formiche operaie creare una pila di scarti.
07:05
On one day, it'll all be here, and then the next day
117
413000
2000
Un giorno è tutto qui, il giorno successivo
07:07
they'll move it over there, and then they'll move it back.
118
415000
2000
lo spostano di là, e poi lo riportano indietro.
07:09
So that's what the midden workers do.
119
417000
4000
il compito delle netturbine è questo.
07:13
And these four groups are just the ants outside the nest.
120
421000
4000
E questi quattro gruppi sono solo le formiche esterne.
07:17
So that's only about 25 percent of the colony, and they're the oldest ants.
121
425000
4000
Costituiscono solo il 25% della colonia, e sono le formiche più vecchie.
07:21
So, an ant starts out somewhere near the queen.
122
429000
3000
Quindi, una formica inizia a vivere vicino alla regina.
07:24
And when we dig up nests we find they're about as deep
123
432000
3000
Quando scaviamo i nidi troviamo che, più o meno, sono tanto profondi
07:27
as the colony is wide, so about a meter deep for the big old nests.
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435000
4000
quanto larga è la colonia, quindi più o meno un metro di profondità per i nidi grandi, vecchi,
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And then there's another long tunnel and a chamber, where we often find the queen,
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439000
5000
e poi c'è un altro lungo tunnel e una camera, dove spesso troviamo la regina,
07:36
after eight hours of hacking away at the rock with pickaxes.
126
444000
4000
magari dopo aver picconato per otto ore.
07:40
I don't think that chamber has evolved because of me and my backhoe
127
448000
4000
Ma non penso che quella stanza si sia evoluta a causa mia, della mia pala
07:44
and my crew of students with pickaxes,
128
452000
2000
e del mio staff di studenti coi picconi,
07:46
but instead because when there's flooding,
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454000
2000
ma piuttosto perché, quando c'è un'inondazione,
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occasionally the colony has to go down deep.
130
456000
3000
occasionalmente la colonia deve andare giù in profondità.
07:51
So there's this whole network of chambers.
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459000
2000
Per questo c'è tutta questa rete di stanze.
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The queen's in there somewhere; she just lays eggs.
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461000
3000
La regina è qui da qualche parte, deposita solo le uova.
07:56
There's the larvae, and they consume most of the food.
133
464000
3000
Ci sono le larve, che consumano la maggior parte del cibo,
07:59
And this is true of most ants --
134
467000
2000
E questo è vero per la maggior parte delle formiche--
08:01
that the ants you see walking around don't do much eating.
135
469000
2000
quelle che vedi camminare in giro non mangiano poi molto.
08:03
They bring it back and feed it to the larvae.
136
471000
2000
Portano il cibo nel nido, per le larve.
08:05
When the foragers come in with food, they just drop it into the upper chamber,
137
473000
5000
Quando le raccoglitrici entrano col cibo, lo fanno semplicemente cadere nella camera superiore,
08:10
and other ants come up from below, get the food,
138
478000
3000
e le altre formiche vengono da sotto, prendono il cibo,
08:13
bring it back, husk the seeds, and pile them up.
139
481000
3000
lo riportano indietro, sbucciano i semi, e li impilano.
08:16
There are nest maintenance workers working throughout the nest.
140
484000
3000
Ci sono formiche di manutenzione nido al lavoro in tutto il nido.
08:19
And curiously, and interestingly, it looks as though at any time
141
487000
5000
Quel che è curioso, e interessante, è che in ogni momento
08:24
about half the ants in the colony are just doing nothing.
142
492000
3000
cica metà delle formiche in una colonia non sta facendo nulla.
08:27
So, despite what it says in the Bible,
143
495000
2000
Perciò, malgrado quello che si dice nella Bibbia,
08:29
about, you know, "Look to the ant, thou sluggard,"
144
497000
4000
ossia "Osserva la formica, tu fannullone,"
08:33
in fact, you could think of those ants as reserves.
145
501000
3000
in effetti, potresti pensare a queste formiche come a delle riserve.
08:36
That is to say, if something happened -- and I've never seen anything like this happen,
146
504000
3000
Vale a dire, dovesse succedere qualcosa -- e non ho mai visto succedere una cosa simile,
08:39
but I've only been looking for 20 years --
147
507000
2000
ma le ho osservate per 20 anni soltanto --
08:41
if something happened, they might all come out if they were needed.
148
509000
4000
se dovesse succedere qualcosa che richiede la loro presenza, potrebbero uscire tutte fuori.
08:45
But in fact, mostly they're just hanging around in there.
149
513000
2000
Ma in realtà, per la maggior parte sono li in giro.
08:47
And I think it's a very interesting question --
150
515000
2000
E penso sia una questione molto interessante --
08:49
what is there about the way the colony is organized
151
517000
3000
cosa c'è nell'organizzazione della colonia
08:52
that might give some function to a reserve of ants who are doing nothing?
152
520000
7000
che potrebbe giustificare una riserva di formiche che non stanno facendo nulla?
08:59
And they sort of stand as a buffer in between
153
527000
4000
In un certo senso, fanno da cuscinetto tra
09:03
the ants working deep inside the nest and the ants working outside.
154
531000
3000
le formiche che lavorano dentro al nido, e quelle che lavorano al di fuori.
09:06
And if you mark ants that are working outside, and dig up a colony,
155
534000
4000
E se contrassegni formiche che lavorano fuori, e scavi una colonia,
09:10
you never see them deep down.
156
538000
2000
non le vedi mai all'interno.
09:12
So what's happening is that the ants work inside the nest when they're younger.
157
540000
5000
Quindi le formiche lavorano all'interno del nido quando sono giovani,
09:17
They somehow get into this reserve.
158
545000
2000
in qualche modo finiscono in questa riserva,
09:19
And then eventually they get recruited to join this exterior workforce.
159
547000
4000
E poi vengono reclutate per unirsi alla forza lavoro esterna.
09:23
And once they belong to the ants that work outside, they never go back down.
160
551000
4000
Una volta unitesi alle "esterne", non lavorano più all'interno.
09:28
Now ants -- most ants, including these, don't see very well.
161
556000
3000
La maggior parte delle formiche, tra cui queste, non ci vedono molto bene.
09:31
They have eyes, they can distinguish between light and dark,
162
559000
3000
Hanno degli occhi, possono distinguere tra la luce e l'oscurita',
09:34
but they mostly work by smell.
163
562000
2000
ma perlopiù si orientano con l'olfatto.
09:36
So just to reinforce that what you might have thought
164
564000
4000
Quindi, giusto per ricordarvi che ciò che potreste pensare
09:40
about ant queens isn't true --
165
568000
2000
sulle formiche regine non è vero,
09:42
you know, even if the queen did have the intelligence
166
570000
3000
anche se la regina avesse l'intelligenza
09:45
to send chemical messages through this whole network of chambers
167
573000
4000
di mandare messaggi chimici in tutta questa rete di stanze
09:49
to tell the ants outside what to do,
168
577000
2000
per dire alle "esterne" cosa fare,
09:51
there is no way that such messages could make it in time to see
169
579000
4000
non ci sarebbe modo di far arrivare questi messaggi in tempo
09:55
the shifts in the allocation of workers that we actually see outside the nest.
170
583000
5000
per il cambio di compiti che vediamo al di fuori del nido.
10:00
So that's one way that we know the queen isn't directing the behavior of the colony.
171
588000
4000
Questo dimostra come la regina non diriga il lavoro della colonia.
10:05
So when I first set out to work on task allocation,
172
593000
3000
Perciò quando mi decisi a lavorare sulla divisione del lavoro,
10:08
my first question was, "What's the relationship
173
596000
3000
la mia prima domanda era: "Qual è la relazione
10:11
between the ants doing different tasks?
174
599000
3000
tra formiche dedite a compiti differenti?
10:14
Does it matter to the foragers what the nest maintenance workers are doing?
175
602000
3000
Importa alle raccoglitrici cosa sta facendo la squadra manutenzione nido?
10:17
Does it matter to the midden workers what the patrollers are doing?"
176
605000
3000
Importa alle netturbine cosa stanno facendo le ricognitrici?"
10:20
And I was working in the context of a view of ant colonies in which each ant
177
608000
6000
E lavoravo in un contesto in cui tutti pensavano che ogni formica di un nido
10:26
was somehow dedicated to its task from birth
178
614000
3000
fosse dedita al suo lavoro, in qualche modo, fin dalla nascita
10:29
and sort of performed independently of the others,
179
617000
3000
e lo eseguisse indipendentemente dagli altri,
10:32
knowing its place on the assembly line.
180
620000
2000
conscia del suo posto in catena di montaggio.
10:34
And instead I wanted to ask, "How are the different task groups interdependent?"
181
622000
4000
Invece mi chiesi: "In che modo sono interdipendenti i vari gruppi di lavoro?"
10:38
So I did experiments where I changed one thing.
182
626000
2000
Così feci esperimenti in cui cambiai una sola cosa.
10:40
So for example, I created more work for the nest maintenance workers
183
628000
4000
Per esempio, creai più lavoro per la squadra manutenzione nido
10:44
by putting out a pile of toothpicks near the nest entrance,
184
632000
4000
mettendo una pila di stuzzicadenti vicino all'entrata del nido,
10:48
early in the morning when the nest maintenance workers are first active.
185
636000
4000
di prima mattina, quando la squadra manutenzione nido inizia i lavori.
10:52
This is what it looks like about 20 minutes later.
186
640000
2000
Ecco che aspetto ha 20 minuti dopo.
10:54
Here it is about 40 minutes later.
187
642000
2000
E circa 40 minuti dopo.
10:56
And the nest maintenance workers just take all the toothpicks
188
644000
2000
La squadra manutenzione nido porta tutti gli stuzzicadenti
10:58
to the outer edge of the nest mound and leave them there.
189
646000
3000
al confine esterno della collinetta del nido e li lascia lì.
11:01
And what I wanted to know was, "OK,
190
649000
3000
La domanda che mi ponevo era:
11:04
here's a situation where extra nest maintenance workers were recruited --
191
652000
3000
"Ecco una situazione dove servono più formiche in squadra manutenzione nido.
11:07
is this going to have any effect on the workers performing other tasks?"
192
655000
4000
Questo avrà degli effetti sulle formiche preposte ad altri lavori?"
11:11
Then we repeated all those experiments with the ants marked.
193
659000
4000
Poi ripetemmo questi esperimenti con le formiche contrassegnate.
11:15
So here's some blue nest maintenance workers.
194
663000
3000
Ecco questa squadra manutenzione nido, in blu.
11:18
And lately we've gotten more sophisticated
195
666000
2000
In seguito, siamo diventati più sofisticati
11:20
and we have this three-color system.
196
668000
2000
e abbiamo adottato questo sistema a tre colori.
11:22
And we can mark them individually so we know which ant is which.
197
670000
3000
Possiamo marcarle individualmente in modo da individuare ogni tipo di formica.
11:25
We started out with model airplane paint
198
673000
2000
Abbiamo iniziato con della vernice da modellismo aereo,
11:27
and then we found these wonderful little Japanese markers,
199
675000
2000
poi abbiamo trovato questi piccoli, fantastici evidenziatori giapponesi,
11:29
and they work really well.
200
677000
2000
che funzionano molto bene.
11:31
And so just to summarize the result,
201
679000
2000
E per farla breve,
11:33
well it turns out that yes, the different tasks are interdependent.
202
681000
3000
beh, salta fuori che sì, i differenti compiti sono interdipendenti.
11:36
So, if I change the numbers performing one task,
203
684000
3000
Quindi, se cambio i numeri di quelle che eseguono un compito,
11:39
it changes the numbers performing another.
204
687000
2000
cambio anche il numero di quelle che ne eseguono un altro.
11:41
So for example, if I make a mess
205
689000
2000
Se per esempio creo del disordine,
11:43
that the nest maintenance workers have to clean up,
206
691000
2000
che la squadra manutenzione nido deve pulire,
11:45
then I see fewer ants out foraging.
207
693000
2000
allora vedrò meno formiche fuori a raccogliere cibo.
11:47
And this was true for all the pair-wise combinations of tasks.
208
695000
3000
E questo era vero per tutte le "coppie" di compiti.
11:50
And the second result, which was surprising to a lot of people,
209
698000
5000
E il secondo risultato, che sorprese molti di noi,
11:55
was that ants actually switch tasks.
210
703000
2000
fu che le formiche in effetti cambiano i propri compiti.
11:57
The same ant doesn't do the same task over and over its whole life.
211
705000
4000
La stessa formica non fa sempre lo stesso lavoro per tutta la vita.
12:01
So for example, if I put out extra food, everybody else --
212
709000
3000
Quindi, per esempio, se metto del cibo extra, chiunque altro--
12:04
the midden workers stop doing midden work and go get the food,
213
712000
2000
le netturbine smettono di lavorare alla spazzatura e vanno a raccogliere il cibo,
12:06
they become foragers.
214
714000
2000
diventano raccoglitrici,
12:08
The nest maintenance workers become foragers.
215
716000
2000
le addette alla manutenzione nido diventano raccoglitrici,
12:10
The patrollers become foragers.
216
718000
2000
e anche le ricognitrici diventano raccoglitrici.
12:12
But not every transition is possible. And this shows how it works.
217
720000
4000
Ma non tutte le transizioni sono possibili. E questo mostra come funziona:
12:16
Like I just said, if there is more food to collect, the patrollers, the midden workers,
218
724000
4000
Come ho appena detto, se c'è più cibo da raccogliere, i controllori, le netturbine
12:20
the nest maintenance workers will all change to forage.
219
728000
2000
e le addette alla manutenzione faranno le raccoglitrici.
12:22
If there's more patrolling to do --
220
730000
2000
Se c'è più ricognizione da fare
12:24
so I created a disturbance, so extra patrollers were needed --
221
732000
4000
-- ho creato un disturbo, in modo che servissero più ricognitrici --
12:28
the nest maintenance workers will switch to patrol.
222
736000
2000
la squadra manutenzione nido si convertirà alla ricognizione.
12:30
But if more nest maintenance work is needed --
223
738000
3000
Ma se è necessario più lavoro alla manutenzione del nido --
12:33
for example, if I put out a bunch of toothpicks --
224
741000
2000
per esempio, se metto fuori un mucchio di stuzzicadenti --
12:35
then nobody will ever switch back to nest maintenance,
225
743000
3000
nessuna tornerà mai indietro alla manutenzione del nido,
12:38
they have to get nest maintenance workers from inside the nest.
226
746000
3000
devono reclutare la manutenzione nido da dentro il nido.
12:41
So foraging acts as a sink, and the ants inside the nest act as a source.
227
749000
6000
La raccolta cibo fa da "pozzo" e le formiche dentro il nido da "sorgente".
12:48
And finally, it looks like each ant is deciding
228
756000
2000
E per finire, è come se ogni formica decidesse
12:50
moment to moment whether to be active or not.
229
758000
3000
momento per momento se essere attiva o no.
12:53
So, for example, when there's extra nest maintenance work to do,
230
761000
4000
Quindi, per esempio, quando c'è molta manutenzione nido da fare,
12:57
it's not that the foragers switch over. I know that they don't do that.
231
765000
4000
non è che le raccoglitrici cambino attività, lo so che non lo fanno,
13:01
But the foragers somehow decide not to come out.
232
769000
2000
ma in qualche modo le raccoglitrici decidono di non uscire.
13:03
And here was the most intriguing result: the task allocation.
233
771000
4000
Ed ecco il risultato più curioso: l'assegnazione dei compiti.
13:07
This process changes with colony age, and it changes like this.
234
775000
4000
cambia con l'età della colonia, e cambia così.
13:11
When I do these experiments with older colonies --
235
779000
3000
Quando faccio questi esperimenti con le colonie più vecchie,
13:14
so ones that are five years or older --
236
782000
2000
quelle che hanno cinque o più anni,
13:16
they're much more consistent from one time to another
237
784000
3000
sono molto più coerenti da una volta all'altra.
13:19
and much more homeostatic. The worse things get,
238
787000
2000
E molto più omeostatiche (equilibrate). Peggio vanno le cose,
13:21
the more I hassle them, the more they act like undisturbed colonies.
239
789000
3000
più io le tormento, più loro si comportano come colonie indisturbate,
13:24
Whereas the young, small colonies --
240
792000
2000
mentre le colonie giovani, piccole,
13:26
the two-year-old colonies of just 2,000 ants -- are much more variable.
241
794000
4000
le colonie di due anni con solo 2000 formiche, sono molto più variabili.
13:30
And the amazing thing about this is that an ant lives only a year.
242
798000
5000
E la cosa sorprendente è che una formica vive solo un anno.
13:35
It could be this year, or this year.
243
803000
2000
Senza eccezioni.
13:37
So, the ants in the older colony that seem to be more stable
244
805000
4000
Quindi, le formiche nella colonia più vecchia, che sembra essere più stabile,
13:41
are not any older than the ants in the younger colony.
245
809000
3000
non sono affatto più vecchie delle formiche nella colonia più giovane.
13:44
It's not due to the experience of older, wiser ants.
246
812000
3000
Non è dovuto all'esperienza delle formiche più vecchie, e più saggie.
13:47
Instead, something about the organization
247
815000
2000
Dev'essere piuttosto qualcosa nell'organizzazione
13:49
must be changing as the colony gets older.
248
817000
3000
che cambia man mano che la colonia invecchia.
13:52
And the obvious thing that's changing is its size.
249
820000
3000
E la cosa ovvia che cambia è la sua dimensione.
13:55
So since I've had this result, I've spent a lot of time trying to figure out
250
823000
6000
Da quando ho capito questo, ho speso molto tempo cercando di immaginarmi
14:01
what kinds of decision rules -- very simple, local, probably olfactory, chemical
251
829000
6000
quali regole decisionali -- molto semplici, locali, probabilmente olfattive, chimiche.
14:07
rules could an ant could be using, since no ant can assess the global situation --
252
835000
5000
quali regole una formica possa seguire, visto che non può valutare la situazione complessiva --
14:12
that would have the outcome that I see,
253
840000
3000
--producendo il risultato che vedo,
14:15
these predictable dynamics, in who does what task.
254
843000
3000
ossia queste dinamiche prevedibili in chi fa quale compito,
14:18
And it would change as the colony gets larger.
255
846000
3000
che cambiavano man mano che la colonia si ingrandiva.
14:21
And what I've found out is that ants are using a network of antennal contact.
256
849000
7000
E ho scoperto che le formiche usano una rete di contatti di antenne.
14:28
So anybody who's ever looked at ants has seen them touch antennae.
257
856000
3000
Chiunque abbia mai osservato delle formiche le avrà viste toccarsi le antenne.
14:31
They smell with their antennae.
258
859000
2000
Annusano con le antenne.
14:33
When one ant touches another, it's smelling it,
259
861000
2000
Quando una formica tocca un'altra, la annusa,
14:35
and it can tell, for example, whether the other ant is a nest mate
260
863000
4000
e può decidere, per esempio, se l'altra formica vive nella stessa colonia,
14:39
because ants cover themselves and each other, through grooming,
261
867000
4000
perché le formiche, spulciandosi, si cospargono l'un l'altra
14:43
with a layer of grease, which carries a colony-specific odor.
262
871000
4000
di uno strato di grasso che ha l'odore specifico della colonia.
14:47
And what we're learning is that an ant uses the pattern of its antennal contacts,
263
875000
5000
E stiamo imparando che la formica sfrutta il modello dei contatti di antenne,
14:52
the rate at which it meets ants of other tasks, in deciding what to do.
264
880000
5000
la frequenza con la quale incontra le formiche degli altri compiti, per decidere che cosa fare.
14:57
And so what the message is, is not any message
265
885000
3000
A trasferirsi da una formica all'altra, dunque,
15:00
that they transmit from one ant to another, but the pattern.
266
888000
4000
non è un messaggio ma uno schema.
15:04
The pattern itself is the message.
267
892000
2000
Lo schema stesso è il messaggio.
15:06
And I'll tell you a little bit more about that.
268
894000
2000
E ora vi dirò un po' di più al riguardo.
15:08
But first you might be wondering:
269
896000
2000
Ma prima potreste meravigliarvi
15:10
how is it that an ant can tell, for example, I'm a forager.
270
898000
5000
di come una formica possa dire, ad esempio: "Io sono una raccoglitrice.
15:15
I expect to meet another forager every so often.
271
903000
2000
Mi aspetto di incontrare un'altra raccoglitrice ogni tot.
15:17
But if instead I start to meet a higher number of nest maintenance workers,
272
905000
4000
Ma se invece comincio ad incontrare un numero più alto di addette alla manutenzione nido,
15:21
I'm less likely to forage.
273
909000
2000
è meno probabile che io raccolga cibo."
15:23
So it has to know the difference between
274
911000
2000
Quindi deve conoscere la differenza tra
15:25
a forager and a nest maintenance worker.
275
913000
2000
una raccoglitrice ed una della squadra manutenzione nido.
15:27
And we've learned that, in this species --
276
915000
3000
Ed abbiamo imparato che, in questa specie,
15:30
and I suspect in others as well --
277
918000
3000
e sospetto anche in altre,
15:33
these hydrocarbons, this layer of grease on the outside of ants,
278
921000
4000
questi idrocarburi, questo strato di grasso sull'esterno delle formiche,
15:37
is different as ants perform different tasks.
279
925000
3000
cambia man mano che le formiche eseguono compiti differenti,
15:40
And we've done experiments that show that
280
928000
2000
e abbiamo fatto esperimenti che mostrano
15:42
that's because the longer an ant stays outside,
281
930000
2000
come ciò sia dovuto al fatto che più a lungo una formica rimane fuori,
15:44
the more these simple hydrocarbons on its surface change,
282
932000
4000
più questi idrocarburi semplici sulla sua superficie cambiano,
15:48
and so they come to smell different by doing different tasks.
283
936000
3000
e così vengono ad odorare in modo diverso quando hanno compiti diversi.
15:51
And they can use that task-specific odor in cuticular hydrocarbons --
284
939000
4000
E possono usare questo odore compito-specifico negli idrocarburi cuticolari --
15:55
they can use that in their brief antennal contacts to somehow
285
943000
4000
nei loro brevi contatti di antenne per registrare, in qualche modo,
15:59
keep track of the rate at which they're meeting ants of certain tasks.
286
947000
4000
la frequenza alla quale stanno incontrando le formiche destinate a compiti specifici.
16:03
And we've just recently demonstrated this
287
951000
3000
Lo abbiamo dimostrato di recente,
16:06
by putting extract of hydrocarbons on little glass beads,
288
954000
4000
mettendo un estratto di idrocarburi su dei piccoli "chicchi" di vetro,
16:10
and dropping the beads gently down into the nest entrance at the right rate.
289
958000
4000
e facendo cadere delicatamente i chicchi nell'entrata del nido con la giusta frequenza
16:14
And it turns out that ants will respond to the right rate of contact
290
962000
4000
Le formiche rispondono al giusto ritmo di contatto
16:18
with a glass bead with hydrocarbon extract on it,
291
966000
3000
con questo chicco di vetro con l'estratto di idrocarburo,
16:21
as they would to contact with real ants.
292
969000
3000
come se entrassero in contatto con formiche vere.
16:26
So I want now to show you a bit of film --
293
974000
3000
Ora voglio mostrarvi un estratto di un filmato-
16:33
and this will start out, first of all, showing you the nest entrance.
294
981000
5000
che inizierà mostrandovi l'entrata del nido.
16:38
So the idea is that ants are coming in and out of the nest entrance.
295
986000
3000
L'idea è che le formiche che stanno entrando e uscendo dal nido
16:41
They've gone out to do different tasks, and the rate at which they meet
296
989000
5000
sono uscite per svolgere differenti compiti, e il ritmo al quale si incontrano
16:46
as they come in and out of the nest entrance determines, or influences,
297
994000
4000
man mano che entrano ed escono dal nido determina, o influenza,
16:50
each ant's decision about whether to go out, and which task to perform.
298
998000
4000
la decisione di ciascuna formica se uscire o meno, e quale compito svolgere.
16:54
This is taken through a fiber optics microscope. It's down inside the nest.
299
1002000
4000
L'immagine è presa con un microscopio a fibra ottica, da dentro il nido.
16:58
In the beginning you see the ants
300
1006000
2000
All'inizio vedi semplicemente le formiche
17:00
just kind of engaging with the fiber optics microscope.
301
1008000
2000
"studiare" il microscopio a fibra ottica.
17:02
But the idea is that the ants are in there,
302
1010000
4000
Ma l'idea è che le formiche siano lì dentro,
17:06
and each ant is experiencing a certain flow of ants past it --
303
1014000
5000
e ciascuna formica sente un certo flusso di formiche al suo fianco,
17:11
a stream of contacts with other ants.
304
1019000
3000
un flusso di contatti con altre formiche,
17:14
And the pattern of these interactions determines
305
1022000
3000
ed il carattere di queste interazioni determina
17:17
whether the ant comes back out, and what it does when it comes back out.
306
1025000
5000
se la formica ritorna fuori, e cosa fa quando ritorna fuori.
17:22
You can also see this in the ants just outside the nest entrance like these.
307
1030000
7000
Potete anche vederlo nelle formiche appena fuori dall'entrata, come queste.
17:29
Each ant, then, as it comes back in, is contacting other ants.
308
1037000
4000
Ciascuna formica, poi, tornando dentro, contatta altre formiche,
17:33
And the ants that are waiting just inside the nest entrance
309
1041000
3000
e le formiche che stanno aspettando appena dentro l'entrata del nido,
17:36
to decide whether to go out on their next trip,
310
1044000
3000
per decidere se uscire al loro prossimo viaggio,
17:39
are contacting the ants coming in.
311
1047000
2000
contattano le formiche in entrata.
17:41
So, what's interesting about this system is that it's messy.
312
1049000
4000
La cosa interessante di questo sistema è che è disordinato.
17:45
It's variable. It's noisy. And, in particular, in two ways.
313
1053000
5000
È variabile. È rumoroso. Sotto due profili, in particolare.
17:50
The first is that the experience of the ant -- of each ant -- can't be very predictable.
314
1058000
5000
il primo è che l'esperienza di ciascuna formica non si può prevedere bene.
17:55
Because the rate at which ants come back depends on
315
1063000
3000
Perché il tasso al quale le formiche ritornano dipende
17:58
all the little things that happen to an ant as it goes out and does its task outside.
316
1066000
5000
da tutte le piccole cose che succedono ad una formica man mano che esce e fa il suo lavoro al di fuori.
18:03
And the second thing is that an ant's ability to assess this pattern
317
1071000
5000
E la seconda cosa è che l'abilità di una formica di valutare questo modello
18:08
must be very crude because no ant can do any sophisticated counting.
318
1076000
6000
deve essere molto rozza, perché una formica non può fare calcoli sofisticati.
18:15
So, we do a lot of simulation and modeling, and also experimental work,
319
1083000
4000
Facciamo quindi molta modellazione e simulazione, ed anche lavoro sperimentale,
18:19
to try to figure out how those two kinds of noise combine to,
320
1087000
6000
per provare ad immaginarci come questi due tipi di rumore si combinino
18:25
in the aggregate, produce the predictable behavior of ant colonies.
321
1093000
4000
per produrre, congiuntamente, il comportamento prevedibile delle colonie di formiche.
18:31
Again, I don't want to say that this kind of haphazard pattern of interactions
322
1099000
5000
Ancora, non voglio dire che questo tipo di modello casuale di interazioni
18:36
produces a factory that works with the precision and efficiency of clockwork.
323
1104000
7000
produca una fabbrica che lavora con l'efficienza di un orologio.
18:43
In fact, if you watch ants at all, you end up trying to help them
324
1111000
3000
In effetti, se guardate le formiche, vi viene voglia di aiutarle,
18:46
because they never seem to be doing anything
325
1114000
2000
perché non capita mai che facciano qualcosa
18:48
exactly the way that you think that they ought to be doing it.
326
1116000
3000
nel modo esatto in cui pensi che dovrebbero farlo.
18:51
So it's not really that out of these haphazard contacts, perfection arises.
327
1119000
7000
Non è quindi che da questi contatti casuali sorga la perfezione.
18:58
But it works pretty well.
328
1126000
2000
Ma funziona molto bene.
19:00
Ants have been around for several hundred million years.
329
1128000
3000
Le formiche esistono da centinaia di milioni di anni.
19:03
They cover the earth, except for Antarctica.
330
1131000
3000
Antartide a parte, si trovano ovunque al mondo.
19:06
Something that they're doing is clearly successful enough
331
1134000
4000
Un chiaro esempio di successo di questo schema
19:10
that this pattern of haphazard contacts, in the aggregate,
332
1138000
3000
di contatti casuali è che, complessivamente,
19:13
produces something that allows ants to make a lot more ants.
333
1141000
4000
produce qualcosa che permette alle formiche di fare molte più formiche.
19:17
And one of the things that we're studying is how natural selection
334
1145000
3000
E stiamo studiando come la selezione naturale
19:20
might be acting now to shape this use of interaction patterns --
335
1148000
7000
potrebbe agire ora per modificare questi schemi d'interazione --
19:27
this network of interaction patterns --
336
1155000
2000
questa rete di schemi di interazione --
19:29
to perhaps increase the foraging efficiency of ant colonies.
337
1157000
5000
per incrementare, magari, l'efficienza delle colonie nella raccolta del cibo.
19:34
So the one thing, though, that I want you to remember about this
338
1162000
3000
La cosa principale che vorrei vi ricordaste
19:37
is that these patterns of interactions
339
1165000
3000
è che questi schemi di interazioni
19:40
are something that you'd expect to be closely connected to colony size.
340
1168000
5000
sono strettamente connessi alla dimensione della colonia.
19:45
The simplest idea is that when an ant is in a small colony --
341
1173000
5000
L'idea più semplice è che quando una formica è in una colonia piccola --
19:50
and an ant in a large colony can use the same rule,
342
1178000
4000
in una colonia grande una formica può usare la stessa regola,
19:54
like "I expect to meet another forager every three seconds."
343
1182000
4000
tipo:"Mi aspetto di incontrare un altro raccoglitore ogni tre secondi".
19:58
But in a small colony, it's likely to meet fewer foragers,
344
1186000
3000
Ma in una piccola colonia, è probabile incontrare meno raccoglitori,
20:01
just because there are fewer other foragers there to meet.
345
1189000
4000
semplicemente perché ci sono meno raccoglitori da incontrare.
20:05
So this is the kind of rule that, as the colony develops and gets older and larger,
346
1193000
6000
Quindi la stessa regola, man mano che la colonna si sviluppa e diventa più vecchia e larga,
20:11
will produce different behavior in an old colony and a small young one.
347
1199000
5000
produrrà in una colonia vecchia un comportamento differente di una piccola, giovane colonia.
20:16
Thank you.
348
1204000
2000
Grazie.
20:18
(Applause)
349
1206000
2000
(Applausi)
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