TED2003
Deborah Gordon: The emergent genius of ant colonies
Deborah Gordon diept mieren op
Filmed:
Readability: 3.5
1,170,189 views
Met een stoffige graafmachine, een handvol Japanse markeerstiften en een paar studenten, diept Deborah Gordon mierenkolonies op in de woestijn van Arizona, op zoek naar manieren om complexe systemen te begrijpen.
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
Ik bestudeer mieren, omdat ik graag nadenk over hoe organisaties werken.
00:18
And in particular, how the simple parts of organizations
1
6000
6000
In het bijzonder over hoe eenvoudige onderdelen van organisaties
00:24
interact to create the behavior of the whole organization.
2
12000
4000
interageren om het gedrag van de hele organisatie te vormen.
00:29
So, ant colonies are a good example of an organization like that,
3
17000
6000
Mierenkolonies zijn een goed voorbeeld van een dergelijke organisatie.
00:35
and there are many others. The web is one.
4
23000
2000
Er zijn er nog. Het internet is er een.
00:37
There are many biological systems like that --
5
25000
2000
Er zijn vele biologische systemen van dit type --
00:39
brains, cells, developing embryos.
6
27000
3000
hersenen, cellen, embryo's in ontwikkeling.
00:42
There are about 10,000 species of ants.
7
30000
3000
Er zijn ongeveer 10.000 soorten mieren.
00:45
They all live in colonies consisting of one or a few queens,
8
33000
5000
Ze leven allemaal in kolonies die bestaan uit één of meer koninginnen.
00:50
and then all the ants you see walking around are sterile female workers.
9
38000
5000
Alle mieren die je ziet rondlopen zijn steriele vrouwelijke werksters.
00:55
And all ant colonies have in common that there's no central control.
10
43000
4000
Alle mierenkolonies hebben gemeen dat er geen centrale controle is.
00:59
Nobody tells anybody what to do.
11
47000
2000
Niemand vertelt een ander wat te doen.
01:01
The queen just lays the eggs. There's no management.
12
49000
4000
De koningin legt gewoon de eitjes. Er is geen bestuur.
01:05
No ant directs the behavior of any other ant.
13
53000
4000
Geen mier bepaalt het gedrag van enige andere mier.
01:09
And I try to figure out how that works.
14
57000
2000
Ik probeer uit te zoeken hoe dat werkt.
01:13
And I've been working for the past 20 years
15
61000
2000
Ik heb de jongste 20 jaar gewerkt
01:15
on a population of seed-eating ants in southeastern Arizona.
16
63000
4000
rond een populatie van zaadetende mieren in Zuid-Oost-Arizona.
01:19
Here's my study site. This is really a picture of ants,
17
67000
2000
Hier is de plaats van mijn studie. Dit is een foto van mieren,
01:21
and the rabbit just happens to be there.
18
69000
3000
het konijn was toevallig op die plek.
01:25
And these ants are called harvester ants because they eat seeds.
19
73000
4000
Deze mieren heten maaimieren omdat ze zaden eten.
01:29
This is the nest of the mature colony, and there's the nest entrance.
20
77000
4000
Dit is het nest van de mature kolonie. Hier is de ingang van het nest.
01:33
And they forage maybe for about 20 meters away,
21
81000
3000
Ze bevoorraden zich ongeveer 20 meter in het rond.
01:36
gather up the seeds and bring them back to the nest, and store them.
22
84000
4000
Ze verzamelen zaden, brengen ze terug naar het nest en slaan ze op.
01:40
And every year I go there and make a map of my study site.
23
88000
2000
Ik ga er elk jaar naartoe en maak een kaart van mijn studieplaats.
01:42
This is just a road. And it's not very big:
24
90000
3000
Dit is gewoon een weg. Die is niet zo groot,
01:45
it's about 250 meters on one side, 400 on the other.
25
93000
3000
ongeveer 250 meter aan één kant en 400 meter aan de andere.
01:48
And every colony has a name, which is a number,
26
96000
2000
Elke kolonie heeft een naam, een nummer.
01:50
which is painted on a rock. And I go there every year
27
98000
3000
Dat is op een rots geschilderd. Ik ga elk jaar kijken
01:53
and look for all the colonies that were alive the year before,
28
101000
3000
en zoek alle kolonies die het vorige jaar in leven waren.
01:56
and figure out which ones have died, and put all the new ones on the map.
29
104000
4000
Ik zoek uit de welke uitgestorven zijn en plaats de nieuwe op de kaart.
02:00
And by doing this I know how old they all are.
30
108000
2000
Door dit te doen, weet ik hoe oud ze zijn.
02:02
And because of that, I've been able to study how their behavior changes
31
110000
4000
Daardoor heb ik kunnen bestuderen hoe hun gedrag verandert
02:06
as the colony gets older and larger.
32
114000
3000
naarmate de kolonie ouder en groter wordt.
02:09
So I want to tell you about the life cycle of a colony.
33
117000
2000
Ik wil jullie vertellen over de levenscyclus van een kolonie.
02:11
Ants never make more ants; colonies make more colonies.
34
119000
4000
Mieren maken nooit meer mieren. Kolonies maken meer kolonies.
02:15
And they do that by each year sending out the reproductives --
35
123000
3000
Dat doen ze door elk jaar de vruchtbare exemplaren uit te sturen --
02:18
those are the ones with wings -- on a mating flight.
36
126000
3000
dat zijn de mieren met vleugels -- op een paringsvlucht.
02:22
So every year, on the same day -- and it's a mystery exactly how that happens --
37
130000
4000
Elk jaar op dezelfde dag --het is een mysterie hoe dat precies gebeurt --
02:26
each colony sends out its virgin, unmated queens with wings, and the males,
38
134000
6000
stuurt elke kolonie haar maagdelijke koninginnen en de mannetjes uit.
02:32
and they all fly to a common place. And they mate.
39
140000
4000
Ze vliegen allemaal naar dezelfde plek. En ze paren.
02:36
And this shows a recently virgin queen. Here's her wings.
40
144000
6000
Hier zie je een koningin die pas nog maagd was. Daar zijn haar vleugels.
02:42
And she's in the process of mating with this male,
41
150000
4000
Ze is aan het paren met een mannetje.
02:47
and there's another male on top waiting his turn.
42
155000
3000
Er zit nog een mannetje op dat zijn beurt afwacht.
02:50
Often the queens mate more than once.
43
158000
2000
De koninginnen paren vaak meer dan eens.
02:52
And after that, the males all die. That's it for them.
44
160000
3000
Daarna sterven alle mannetjes. Voor hen is het afgelopen.
02:55
(Laughter)
45
163000
2000
(Gelach)
02:57
And then the newly mated queens fly off somewhere, drop their wings,
46
165000
5000
De koninginnen die pas gepaard hebben, vliegen ergens heen, werpen hun vleugels af,
03:02
dig a hole and go into that hole and start laying eggs.
47
170000
4000
graven een gat, kruipen erin en beginnen eitjes te leggen.
03:06
And they will live for 15 or 20 years, continuing to lay eggs
48
174000
5000
Ze leven 15 tot 20 jaar en blijven eitjes leggen
03:11
using the sperm from that original mating.
49
179000
2000
op basis van het zaad van die eerste paring.
03:14
So the queen goes down in there.
50
182000
2000
De koningin kruipt daar naar binnen.
03:16
She lays eggs, she feeds the larvae -- so an ant starts as an egg, then it's a larva.
51
184000
5000
Ze legt eitjes en voedt de larven. Een mier begint als een eitje en wordt dan een larve.
03:21
She feeds the larvae by regurgitating from her fat reserves.
52
189000
4000
Ze voedt de larven door haar vetreserves uit te braken.
03:25
Then, as soon as the ants -- the first group of ants -- emerge,
53
193000
4000
Zodra de mieren -- de eerste groep mieren -- uitkomen,
03:29
they're larvae. Then they're pupae. Then they come out as adult ants.
54
197000
3000
zijn het larven. Dan zijn het poppen. Dan komen ze uit als volwassen mieren.
03:32
They go out, they get the food, they dig the nest,
55
200000
3000
Ze gaan naar buiten, halen voedsel, graven het nest,
03:35
and the queen never comes out again.
56
203000
2000
en de koningin komt nooit meer buiten.
03:37
So this is a one-year-old colony -- this happens to be 536.
57
205000
4000
Dit is een kolonie van een jaar oud-- toevallig nummer 536.
03:41
There's the nest entrance, there's a pencil for scale.
58
209000
2000
Daar is de ingang van het nest. Een potlood geeft de schaal aan.
03:43
So this is the colony founded by a queen the previous summer.
59
211000
4000
Dit is de kolonie die een koningin de zomer ervoor heeft gesticht.
03:47
This is a three-year-old colony.
60
215000
2000
Dit is een kolonie van drie jaar oud.
03:49
There's the nest entrance, there's a pencil for scale.
61
217000
4000
Daar is de ingang van het nest. Een potlood geeft de schaal aan.
03:53
They make a midden, a pile of refuse -- mostly the husks of the seeds that they eat.
62
221000
5000
Ze maken een afvalhoop, een hoop afval -- meestal de doppen van de zaden die ze eten.
03:58
This is a five-year-old colony. This is the nest entrance, here's a pencil for scale.
63
226000
5000
Dit is een kolonie van vijf jaar oud. Dit is de ingang van het nest. Een potlood geeft de schaal aan.
04:03
This is about as big as they get, about a meter across.
64
231000
3000
Zo groot worden ze ongeveer, een meter diameter.
04:07
And then this is how colony size and numbers of worker ants changes --
65
235000
5000
Dit is hoe de omvang van de kolonie en het aantal werkmieren verandert.
04:12
so this is about 10,000 worker ants --
66
240000
3000
Dit zijn ongeveer 10.000 werkmieren --
04:15
changes as a function of colony age, in years.
67
243000
3000
dit wijzigt in functie van de leeftijd van de kolonie, in jaren.
04:18
So it starts out with zero ants, just the founding queen,
68
246000
5000
Het begint met nul mieren, alleen de stichtende koningin,
04:23
and it grows to a size of about 10 or 12 thousand ants when the colony is five.
69
251000
4000
en het groeit uit tot ongeveer 10 à 12.000 mieren als de kolonie vijf jaar is.
04:27
And it stays that size until the queen dies
70
255000
3000
Ze blijft zo groot tot de koningin sterft
04:30
and there's nobody to make more ants, when she's about 15 or 20 years old.
71
258000
5000
en er niemand nog nieuwe mieren maakt, als ze 15 tot 20 jaar is.
04:35
And it's when they reach this stable size, in numbers of ants,
72
263000
4000
Het is bij het bereiken van die stabiele status, in aantallen mieren,
04:39
that they start to reproduce.
73
267000
2000
dat ze beginnen te reproduceren.
04:41
That is, to send more winged queens and males to that year's mating flight.
74
269000
6000
Dat wil zeggen: meer gevleugelde koninginnen en mannetjes uitsturen naar de paringsvlucht van dat jaar.
04:47
And I know how colony size changes as a function of colony age
75
275000
5000
Ik weet hoe de omvang van de kolonie wijzigt in functie van haar leeftijd,
04:52
because I've dug up colonies of known age and counted all the ants. (Laughter)
76
280000
5000
omdat ik kolonies heb opgegraven waarvan de leeftijd bekend was, en alle mieren heb geteld.
04:59
So that's not the most fun part of this research, although it's interesting.
77
287000
5000
Dat is niet het spannendste deel van dit onderzoek, hoewel het interessant is.
05:04
(Laughter)
78
292000
1000
(Gelach)
05:05
Really the question that I think about with these ants is what I call task allocation.
79
293000
5000
Wat me echt intrigeert aan deze mieren is wat ik taaktoewijzing noem.
05:10
That's not just how is the colony organized,
80
298000
3000
Dat is niet alleen de organisatie van de kolonie,
05:13
but how does it change what it's doing?
81
301000
2000
maar de vraag hoe ze verandert wat ze doet.
05:15
How is it that the colony manages to adjust
82
303000
4000
Hoe kan de kolonie het aantal werksters aanpassen
05:19
the numbers of workers performing each task as conditions change?
83
307000
4000
dat een taak afwerkt, in functie van wijzigende omstandigheden?
05:23
So, things happen to an ant colony.
84
311000
2000
Er gebeuren dingen met mierenkolonies.
05:25
When it rains in the summer, it floods in the desert.
85
313000
3000
Als het tijdens de zomer regent, overstroomt het in de woestijn.
05:28
There's a lot of damage to the nest,
86
316000
2000
Er is veel schade aan het nest
05:30
and extra ants are needed to clean up that mess.
87
318000
3000
en er zijn extra mieren nodig om de rommel op te ruimen.
05:33
When extra food becomes available --
88
321000
2000
Als er extra voedsel voorhanden is --
05:35
and this is what everybody knows about picnics --
89
323000
2000
en dat weet iedereen die gaat picknicken --
05:37
then extra ants are allocated to collect the food.
90
325000
3000
dan worden extra mieren uitgestuurd om voedsel te verzamelen.
05:40
So, with nobody telling anybody what to do, how is it that
91
328000
3000
Als niemand iemand instructies geeft, hoe kan de kolonie dan
05:43
the colony manages to adjust the numbers of workers performing each task?
92
331000
4000
de aantallen werksters aanpassen die elke taak uitvoeren?
05:47
And that's the process that I call task allocation.
93
335000
3000
Dat is het proces dat ik taaktoewijzing noem.
05:51
And in harvester ants, I divide the tasks
94
339000
2000
Bij maaimieren verdeel ik de taken
05:53
of the ants I see just outside the nest
95
341000
2000
van de mieren die ik vlak buiten het nest zie,
05:55
into these four categories: where an ant is foraging,
96
343000
3000
in deze vier categorieën: mieren die voedsel halen,
05:58
when it's out along the foraging trail, searching for food or bringing food back.
97
346000
5000
die buiten foerageren, die voedsel zoeken of terugbrengen.
06:03
The patrollers -- that's supposed to be a magnifying glass --
98
351000
3000
De patrouillemieren -- dat moet een vergrootglas voorstellen --
06:06
are an interesting group that go out early in the morning
99
354000
2000
zijn een interessante groep die 's ochtends uitgaan
06:08
before the foragers are active.
100
356000
2000
voor de foeragemieren actief worden.
06:10
They somehow choose the direction that the foragers will go,
101
358000
3000
Ze kiezen zowat de richting die de foeragemieren zullen uitgaan,
06:13
and by coming back -- just by making it back --
102
361000
3000
en door terug te keren -- louter door terug te keren --
06:16
they tell the foragers that it's safe to go out.
103
364000
3000
laten ze de foeragemieren weten dat het veilig is om buiten te gaan.
06:19
Then the nest maintenance workers work inside the nest,
104
367000
3000
De nestonderhoudsmieren werken binnen in het nest,
06:22
and I wanted to say that the nests look a lot like Bill Lishman's house.
105
370000
5000
en ik wilde zeggen dat de nesten erg lijken op het huis van Bill Lishman.
06:27
That is, that there are chambers inside,
106
375000
2000
Er zijn kamers binnen.
06:29
they line the walls of the chambers with moist soil
107
377000
4000
Ze bakenen de kamers af met natte grond.
06:33
and it dries to a kind of an adobe-like surface in it.
108
381000
3000
Die droogt op tot een soort leemstructuur.
06:36
It also looks very similar to some of the cave dwellings
109
384000
3000
Het lijkt ook erg op sommige grotwoningen
06:39
of the Hopi people that are in that area.
110
387000
3000
van de Hopistammen die in dat gebied leven.
06:42
And the nest maintenance workers do that inside the nest,
111
390000
4000
De nestonderhoudswerksters doen dat binnen in het nest
06:46
and then they come out of the nest carrying bits of dry soil in their mandibles.
112
394000
3000
en ze komen naar buiten met stukjes droge grond in hun kaken.
06:49
So you see the nest maintenance workers come out with a bit of sand,
113
397000
3000
Je ziet de nestonderhoudswerksters dus buitenkomen met een beetje zand,
06:52
put it down, turn around, and go back in.
114
400000
2000
dat neerleggen, omkeren en weer naar binnen gaan.
06:54
And finally, the midden workers put some kind of territorial chemical in the garbage.
115
402000
8000
Tenslotte zetten de afvalwerksters een soort chemische territoriumafbakening af in het vuil.
07:02
So what you see the midden workers doing is making a pile of refuse.
116
410000
3000
Je ziet de afvalwerksters een hoop afval maken.
07:05
On one day, it'll all be here, and then the next day
117
413000
2000
Op de ene dag ligt het allemaal hier, de volgende dag
07:07
they'll move it over there, and then they'll move it back.
118
415000
2000
verslepen ze het daarheen, en dan slepen ze het terug.
07:09
So that's what the midden workers do.
119
417000
4000
Dat is de taak van de afvalwerksters.
07:13
And these four groups are just the ants outside the nest.
120
421000
4000
Deze vier groepen zijn de mieren buiten het nest.
07:17
So that's only about 25 percent of the colony, and they're the oldest ants.
121
425000
4000
Dat is maar ongeveer 25 procent van de kolonie. Het zijn de oudste mieren.
07:21
So, an ant starts out somewhere near the queen.
122
429000
3000
Een mier begint in de buurt van de koningin.
07:24
And when we dig up nests we find they're about as deep
123
432000
3000
Als we nesten opgraven, stellen we vast dat ze ongeveer even diep zijn
07:27
as the colony is wide, so about a meter deep for the big old nests.
124
435000
4000
als de kolonie breed is, dus ongeveer een meter diep voor de grote, oude nesten.
07:31
And then there's another long tunnel and a chamber, where we often find the queen,
125
439000
5000
Dan is er nog een lange tunnel en een kamer, waar we vaak de koningin aantreffen,
07:36
after eight hours of hacking away at the rock with pickaxes.
126
444000
4000
na 8 uur inhakken op de rots, met pikhouwelen.
07:40
I don't think that chamber has evolved because of me and my backhoe
127
448000
4000
Ik denk niet dat de kamer er is geëvolueerd omwille van mij en mijn graafmachine
07:44
and my crew of students with pickaxes,
128
452000
2000
en mijn ploeg studenten met pikhouwelen,
07:46
but instead because when there's flooding,
129
454000
2000
maar eerder omdat in tijden van overstroming
07:48
occasionally the colony has to go down deep.
130
456000
3000
de kolonie zich soms diep moet verbergen.
07:51
So there's this whole network of chambers.
131
459000
2000
Er is dus een heel netwerk van kamers.
07:53
The queen's in there somewhere; she just lays eggs.
132
461000
3000
De koningin zit daar ergens binnen. Ze legt alleen maar eitjes.
07:56
There's the larvae, and they consume most of the food.
133
464000
3000
Daar zijn de larven. Zij eten het meeste voedsel op.
07:59
And this is true of most ants --
134
467000
2000
Dat geldt voor de meeste mieren --
08:01
that the ants you see walking around don't do much eating.
135
469000
2000
dat de mieren die je ziet rondlopen, niet veel eten.
08:03
They bring it back and feed it to the larvae.
136
471000
2000
Ze brengen het naar huis en geven het aan de larven.
08:05
When the foragers come in with food, they just drop it into the upper chamber,
137
473000
5000
Als de foeragemieren binnenkomen met voedsel, laten ze het gewoon achter in de bovenste kamer.
08:10
and other ants come up from below, get the food,
138
478000
3000
Andere mieren komen naar boven van beneden, nemen het voedsel,
08:13
bring it back, husk the seeds, and pile them up.
139
481000
3000
brengen het terug, halen de doppen van de zaden en leggen ze op een stapel.
08:16
There are nest maintenance workers working throughout the nest.
140
484000
3000
Het zijn nestonderhoudswerksters die over heel het nest werken.
08:19
And curiously, and interestingly, it looks as though at any time
141
487000
5000
Merkwaardig en interessant: het lijkt erop dat op elk ogenblik
08:24
about half the ants in the colony are just doing nothing.
142
492000
3000
ongeveer de helft van de mieren in de kolonie gewoon niets doen.
08:27
So, despite what it says in the Bible,
143
495000
2000
Ondanks wat er in de Bijbel staat,
08:29
about, you know, "Look to the ant, thou sluggard,"
144
497000
4000
weet je wel: "Kijk naar de mier, gij luiaard".
08:33
in fact, you could think of those ants as reserves.
145
501000
3000
Deze mieren zou je eigenlijk als reserves kunnen beschouwen.
08:36
That is to say, if something happened -- and I've never seen anything like this happen,
146
504000
3000
Dat wil zeggen, als er iets gebeurt -- en ik heb nooit iets zien gebeuren,
08:39
but I've only been looking for 20 years --
147
507000
2000
maar ik ben ook nog maar 20 jaar aan het kijken --
08:41
if something happened, they might all come out if they were needed.
148
509000
4000
als er iets gebeurt, komen ze allemaal naarbuiten als ze nodig zijn.
08:45
But in fact, mostly they're just hanging around in there.
149
513000
2000
Maar de meesten hangen eigenlijk gewoon wat rond daarbinnen.
08:47
And I think it's a very interesting question --
150
515000
2000
Ik denk dat dat een heel interessante kwestie is --
08:49
what is there about the way the colony is organized
151
517000
3000
wat in de organisatie van de kolonie maakt
08:52
that might give some function to a reserve of ants who are doing nothing?
152
520000
7000
dat er een rol is voor reservemieren die zitten te niksen?
08:59
And they sort of stand as a buffer in between
153
527000
4000
Ze zijn een soort buffer tussen
09:03
the ants working deep inside the nest and the ants working outside.
154
531000
3000
de mieren die diep in het nest werken, en de mieren die buiten werken.
09:06
And if you mark ants that are working outside, and dig up a colony,
155
534000
4000
Als je mieren die buiten werken, markeert, en je graaft een kolonie op,
09:10
you never see them deep down.
156
538000
2000
dan zie je die nooit diep vanbinnen.
09:12
So what's happening is that the ants work inside the nest when they're younger.
157
540000
5000
Wat er gebeurt, is dat de mieren binnen in het nest werken als ze jonger zijn.
09:17
They somehow get into this reserve.
158
545000
2000
Ze komen op één of andere manier in de reserve terecht.
09:19
And then eventually they get recruited to join this exterior workforce.
159
547000
4000
Uiteindelijk worden ze gerecruteerd voor de buitenwacht.
09:23
And once they belong to the ants that work outside, they never go back down.
160
551000
4000
Eens ze tot de buitenwerksters behoren, gaan ze nooit meer naar beneden.
09:28
Now ants -- most ants, including these, don't see very well.
161
556000
3000
Mieren -- de meeste mieren, en deze ook, zien niet goed.
09:31
They have eyes, they can distinguish between light and dark,
162
559000
3000
Ze hebben ogen. Ze zien het verschil tussen licht en donker,
09:34
but they mostly work by smell.
163
562000
2000
maar ze werken meestal op geur.
09:36
So just to reinforce that what you might have thought
164
564000
4000
Om gewoon te beklemtonen dat wat je zou kunnen denken
09:40
about ant queens isn't true --
165
568000
2000
over mierenkoninginnen, niet waar is --
09:42
you know, even if the queen did have the intelligence
166
570000
3000
zelfs als de koningin slim genoeg was
09:45
to send chemical messages through this whole network of chambers
167
573000
4000
om chemische boodschappen door dit hele netwerk van kamers te sturen
09:49
to tell the ants outside what to do,
168
577000
2000
om de buitenmieren te zeggen wat ze moesten doen,
09:51
there is no way that such messages could make it in time to see
169
579000
4000
dan is het nog onmogelijk voor deze boodschappen om tijdig
09:55
the shifts in the allocation of workers that we actually see outside the nest.
170
583000
5000
de wijzigingen in allocaties van werksters op te merken die we buiten het nest zien.
10:00
So that's one way that we know the queen isn't directing the behavior of the colony.
171
588000
4000
Dat is één van de manieren waarop we weten dat de koningin het gedrag van de kolonie niet stuurt.
10:05
So when I first set out to work on task allocation,
172
593000
3000
Toen ik begon te werken aan taaktoewijzing,
10:08
my first question was, "What's the relationship
173
596000
3000
was mijn eerste vraag: "Wat is de relatie
10:11
between the ants doing different tasks?
174
599000
3000
tussen de mieren die verschillende taken doen?
10:14
Does it matter to the foragers what the nest maintenance workers are doing?
175
602000
3000
Maakt het de foeragemieren uit wat de nestonderhoudswerksters aan het doen zijn?
10:17
Does it matter to the midden workers what the patrollers are doing?"
176
605000
3000
Maakt het de afvalwerksters uit wat de patrouillemieren aan het doen zijn?"
10:20
And I was working in the context of a view of ant colonies in which each ant
177
608000
6000
Ik werkte in de context van een kijk op mierenkolonies waarbij elke mier
10:26
was somehow dedicated to its task from birth
178
614000
3000
op één of andere manier vanaf zijn geboorte aan zijn taak was gewijd,
10:29
and sort of performed independently of the others,
179
617000
3000
en die zowat onafhankelijk van anderen uitvoerde,
10:32
knowing its place on the assembly line.
180
620000
2000
waarbij ze haar plaats in de assemblagelijn kende.
10:34
And instead I wanted to ask, "How are the different task groups interdependent?"
181
622000
4000
In de plaats wilde ik vragen: "Hoe zijn de verschillende taakgroepen van elkaar afhankelijk?"
10:38
So I did experiments where I changed one thing.
182
626000
2000
Dus deed ik experimenten waarbij ik één ding veranderde.
10:40
So for example, I created more work for the nest maintenance workers
183
628000
4000
Ik creëerde bijvoorbeeld extra werk voor de nestonderhoudswerksters
10:44
by putting out a pile of toothpicks near the nest entrance,
184
632000
4000
door een stapel tandenstokers bij de ingang van het nest te leggen,
10:48
early in the morning when the nest maintenance workers are first active.
185
636000
4000
vroeg in de ochtend, als de nestonderhoudswerksters eerst actief zijn.
10:52
This is what it looks like about 20 minutes later.
186
640000
2000
Zo zag het er 20 minuten later uit.
10:54
Here it is about 40 minutes later.
187
642000
2000
Dit is ongeveer 40 minuten later.
10:56
And the nest maintenance workers just take all the toothpicks
188
644000
2000
De nestonderhoudswerksters brengen gewoon alle tandenstokers
10:58
to the outer edge of the nest mound and leave them there.
189
646000
3000
naar de buitenrand van de nestingang en laten ze daar liggen.
11:01
And what I wanted to know was, "OK,
190
649000
3000
Wat ik wilde weten, was:
11:04
here's a situation where extra nest maintenance workers were recruited --
191
652000
3000
"Dit is een situatie waarbij extra nestonderhoudswerksters werden ingeschakeld --
11:07
is this going to have any effect on the workers performing other tasks?"
192
655000
4000
heeft dit effect op de werksters die andere taken doen?"
11:11
Then we repeated all those experiments with the ants marked.
193
659000
4000
Toen herhaalden we al die experimenten met gemarkeerde mieren.
11:15
So here's some blue nest maintenance workers.
194
663000
3000
Hier zijn een paar blauwe nestonderhoudswerksters.
11:18
And lately we've gotten more sophisticated
195
666000
2000
Recent werden we wat meer gesofisticeerd.
11:20
and we have this three-color system.
196
668000
2000
We hebben nu een driekleurensysteem.
11:22
And we can mark them individually so we know which ant is which.
197
670000
3000
We kunnen ze individueel markeren, dus we weten wie welke mier is.
11:25
We started out with model airplane paint
198
673000
2000
We begonnen met modelvliegtuigjesverf,
11:27
and then we found these wonderful little Japanese markers,
199
675000
2000
tot we deze fantastische kleine Japanse stiftjes vonden.
11:29
and they work really well.
200
677000
2000
Die werken echt goed.
11:31
And so just to summarize the result,
201
679000
2000
Om het resultaat samen te vatten:
11:33
well it turns out that yes, the different tasks are interdependent.
202
681000
3000
het blijkt dat de verschillende taken inderdaad van elkaar afhangen.
11:36
So, if I change the numbers performing one task,
203
684000
3000
Als ik de aantallen wijzig die één taak doen,
11:39
it changes the numbers performing another.
204
687000
2000
dan verandert dat de aantallen die een andere taak doen.
11:41
So for example, if I make a mess
205
689000
2000
Als ik bijvoorbeeld rommel maak
11:43
that the nest maintenance workers have to clean up,
206
691000
2000
die de nestonderhoudswerksters moeten opruimen,
11:45
then I see fewer ants out foraging.
207
693000
2000
dan zie ik minder mieren uit gaan foerageren.
11:47
And this was true for all the pair-wise combinations of tasks.
208
695000
3000
Dit was waar voor alle paarsgewijze combinaties van taken.
11:50
And the second result, which was surprising to a lot of people,
209
698000
5000
Het tweede resultaat, dat vele mensen verbaasde,
11:55
was that ants actually switch tasks.
210
703000
2000
was dat mieren inderdaad van taak wisselen.
11:57
The same ant doesn't do the same task over and over its whole life.
211
705000
4000
Dezelfde mier doet niet haar hele leven dezelfde taak.
12:01
So for example, if I put out extra food, everybody else --
212
709000
3000
Als ik bijvoorbeeld extra voedsel klaarzet, dan gaan alle andere --
12:04
the midden workers stop doing midden work and go get the food,
213
712000
2000
de afvalwerksters stoppen met afvalwerk en gaan het voedsel halen.
12:06
they become foragers.
214
714000
2000
Het worden foeragemieren.
12:08
The nest maintenance workers become foragers.
215
716000
2000
De nestonderhoudswerkstsers worden foeragemieren.
12:10
The patrollers become foragers.
216
718000
2000
De patrouillemieren worden foeragemieren.
12:12
But not every transition is possible. And this shows how it works.
217
720000
4000
Maar niet elke overgang is mogelijk. Hier zie je hoe het werkt.
12:16
Like I just said, if there is more food to collect, the patrollers, the midden workers,
218
724000
4000
Zoals ik al zei, als er meer voedsel te verzamelen is, schakelen de patrouillemieren, de afvalwerksters
12:20
the nest maintenance workers will all change to forage.
219
728000
2000
en de nestonderhoudswerksters allemaal over naar foerageren.
12:22
If there's more patrolling to do --
220
730000
2000
Als er meer patrouilles te doen zijn --
12:24
so I created a disturbance, so extra patrollers were needed --
221
732000
4000
ik creëerde een verstoring, zodat er meer patrouillemieren nodig waren --
12:28
the nest maintenance workers will switch to patrol.
222
736000
2000
dan schakelen de nestonderhoudswerkstsers over naar patrouilleren.
12:30
But if more nest maintenance work is needed --
223
738000
3000
Maar als er meer nestonderhoudswerk nodig is --
12:33
for example, if I put out a bunch of toothpicks --
224
741000
2000
bijvoorbeeld doordat ik een pak tandenstokers klaarleg --
12:35
then nobody will ever switch back to nest maintenance,
225
743000
3000
zal niemand ooit terugschakelen naar meer nestonderhoud,
12:38
they have to get nest maintenance workers from inside the nest.
226
746000
3000
dan moeten ze nestonderhoudwerksters van binnen in het nest halen.
12:41
So foraging acts as a sink, and the ants inside the nest act as a source.
227
749000
6000
Foerageren is dus een soort riool, en de mieren binnen in het nest zijn een soort bron;
12:48
And finally, it looks like each ant is deciding
228
756000
2000
Tenslotte lijkt het erop dat elke mier
12:50
moment to moment whether to be active or not.
229
758000
3000
van moment tot moment beslist of ze al dan niet actief is.
12:53
So, for example, when there's extra nest maintenance work to do,
230
761000
4000
Als er bijvoorbeeld extra nestonderhoudswerk te doen is,
12:57
it's not that the foragers switch over. I know that they don't do that.
231
765000
4000
schakelen de foeragemieren niet over. Ik weet dat ze dat niet doen.
13:01
But the foragers somehow decide not to come out.
232
769000
2000
Maar de foeragemieren beslissen om niet buiten te komen.
13:03
And here was the most intriguing result: the task allocation.
233
771000
4000
En hier was het meest intrigerende resultaat: de taaktoewijzing.
13:07
This process changes with colony age, and it changes like this.
234
775000
4000
Dit proces wijzigt naarmate de kolonie ouder wordt, op deze manier.
13:11
When I do these experiments with older colonies --
235
779000
3000
Als ik deze experimenten doe met oudere kolonies --
13:14
so ones that are five years or older --
236
782000
2000
vijf jaar of ouder --
13:16
they're much more consistent from one time to another
237
784000
3000
dan zijn ze veel consistenter door de tijd heen.
13:19
and much more homeostatic. The worse things get,
238
787000
2000
Ze zijn ook stabieler. Hoe erger het wordt,
13:21
the more I hassle them, the more they act like undisturbed colonies.
239
789000
3000
hoe meer ik ze verstoor, hoe meer ze als ongestoorde kolonies handelen.
13:24
Whereas the young, small colonies --
240
792000
2000
De jonge, kleine kolonies --
13:26
the two-year-old colonies of just 2,000 ants -- are much more variable.
241
794000
4000
de twee jaar oude kolonies van amper 2.000 mieren -- zijn veel wisselvalliger.
13:30
And the amazing thing about this is that an ant lives only a year.
242
798000
5000
Het verbazende daaraan is dat een mier maar een jaar leeft.
13:35
It could be this year, or this year.
243
803000
2000
Misschien dit jaar, of dit jaar.
13:37
So, the ants in the older colony that seem to be more stable
244
805000
4000
De mieren in de oudere kolonie die stabieler lijkt,
13:41
are not any older than the ants in the younger colony.
245
809000
3000
zijn niet ouder dan de mieren in de jongere kolonie.
13:44
It's not due to the experience of older, wiser ants.
246
812000
3000
Het ligt niet aan de ervaring van oudere, wijzere mieren.
13:47
Instead, something about the organization
247
815000
2000
Er moet iets aan de organisatie veranderen
13:49
must be changing as the colony gets older.
248
817000
3000
naarmate de kolonie ouder wordt.
13:52
And the obvious thing that's changing is its size.
249
820000
3000
Het voor de hand liggende ding dat wijzigt, is haar omvang.
13:55
So since I've had this result, I've spent a lot of time trying to figure out
250
823000
6000
Sinds ik dit resultaat verkreeg, heb ik veel tijd doorgebracht met trachten uit te vissen
14:01
what kinds of decision rules -- very simple, local, probably olfactory, chemical
251
829000
6000
wat voor beslissingsregels -- erg simpele, lokale , waarschijnlijk geur-gedreven en chemische regels
14:07
rules could an ant could be using, since no ant can assess the global situation --
252
835000
5000
regels een mier kan gebruiken -- vermits geen elke mier de hele situatie kan overzien --
14:12
that would have the outcome that I see,
253
840000
3000
om te komen tot het resultaat dat ik zie.
14:15
these predictable dynamics, in who does what task.
254
843000
3000
Voorspelbare dynamieken met betrekking tot wie welke taak doet.
14:18
And it would change as the colony gets larger.
255
846000
3000
Die zouden veranderen naarmate de kolonie groter wordt.
14:21
And what I've found out is that ants are using a network of antennal contact.
256
849000
7000
Ik heb ontdekt dat mieren een netwerk van voelsprietencontact gebruiken.
14:28
So anybody who's ever looked at ants has seen them touch antennae.
257
856000
3000
Iedereen die al naar mieren heeft gekeken, weet dat ze elkaars voelsprieten aanraken.
14:31
They smell with their antennae.
258
859000
2000
Ze ruiken met hun voelsprieten.
14:33
When one ant touches another, it's smelling it,
259
861000
2000
Als een mier een andere aanraakt, ruikt die dat.
14:35
and it can tell, for example, whether the other ant is a nest mate
260
863000
4000
Ze kan bijvoorbeeld ruiken of de andere mier een nestgenoot is,
14:39
because ants cover themselves and each other, through grooming,
261
867000
4000
want mieren bedekken zichzelf en elkaar bij het verzorgen
14:43
with a layer of grease, which carries a colony-specific odor.
262
871000
4000
met een laag vet die een geur heeft die eigen is aan de kolonie.
14:47
And what we're learning is that an ant uses the pattern of its antennal contacts,
263
875000
5000
We leren dat een mier het patroon van voelsprietencontacten gebruikt,
14:52
the rate at which it meets ants of other tasks, in deciding what to do.
264
880000
5000
de frequentie waarmee ze mieren met andere taken ontmoet, als ze beslist wat ze gaat doen.
14:57
And so what the message is, is not any message
265
885000
3000
De boodschap is dus niet een boodschap
15:00
that they transmit from one ant to another, but the pattern.
266
888000
4000
die ze aan elkaar doorgeven, maar het patroon.
15:04
The pattern itself is the message.
267
892000
2000
Het patroon zelf is de boodschap.
15:06
And I'll tell you a little bit more about that.
268
894000
2000
Daar vertel ik jullie wat meer over.
15:08
But first you might be wondering:
269
896000
2000
Eerst vraag je je misschien af
15:10
how is it that an ant can tell, for example, I'm a forager.
270
898000
5000
hoe een mier weet -- bijvoorbeeld, ik ben een foeragemier.
15:15
I expect to meet another forager every so often.
271
903000
2000
Ik verwacht om de zoveel tijd een andere foeragemier te ontmoeten.
15:17
But if instead I start to meet a higher number of nest maintenance workers,
272
905000
4000
Maar als ik in de plaats steeds meer nestonderhoudswerksters ontmoet,
15:21
I'm less likely to forage.
273
909000
2000
dan is er minder kans dat ik ga foerageren.
15:23
So it has to know the difference between
274
911000
2000
Ze moet dus het verschil kennen tussen
15:25
a forager and a nest maintenance worker.
275
913000
2000
een foeragemier en een nestonderhoudswerkster.
15:27
And we've learned that, in this species --
276
915000
3000
We hebben geleerd dat, bij deze soort --
15:30
and I suspect in others as well --
277
918000
3000
en ik vermoed ook bij andere soorten --
15:33
these hydrocarbons, this layer of grease on the outside of ants,
278
921000
4000
deze koolwaterstoffen, die laag vet aan de buitenkant van mieren,
15:37
is different as ants perform different tasks.
279
925000
3000
verschilt naarmate mieren verschillende taken doen.
15:40
And we've done experiments that show that
280
928000
2000
We hebben experimenten gedaan die aantonen dat
15:42
that's because the longer an ant stays outside,
281
930000
2000
dat komt omdat naarmate mieren meer buiten blijven,
15:44
the more these simple hydrocarbons on its surface change,
282
932000
4000
deze simpele koolwaterstoffen op hun buitenkant veranderen,
15:48
and so they come to smell different by doing different tasks.
283
936000
3000
en dat ze dus anders gaan ruiken door andere taken te doen.
15:51
And they can use that task-specific odor in cuticular hydrocarbons --
284
939000
4000
Ze kunnen die taakspecifieke geur in de koolwaterstoffen op hun buitenkant
15:55
they can use that in their brief antennal contacts to somehow
285
943000
4000
gebruiken bij hun korte voelsprietencontacten, om op één of andere manier
15:59
keep track of the rate at which they're meeting ants of certain tasks.
286
947000
4000
de frequentie te onthouden waarmee ze mieren met andere taken ontmoeten.
16:03
And we've just recently demonstrated this
287
951000
3000
We hebben dit recent aangetoond
16:06
by putting extract of hydrocarbons on little glass beads,
288
954000
4000
door extract van koolwaterstoffen op kleine glazen parels te leggen,
16:10
and dropping the beads gently down into the nest entrance at the right rate.
289
958000
4000
en de parels zachtjes in de nestingang te leggen, met de juiste frequentie.
16:14
And it turns out that ants will respond to the right rate of contact
290
962000
4000
Het blijkt dat de mieren reageren op de juiste frequentie van contacten
16:18
with a glass bead with hydrocarbon extract on it,
291
966000
3000
met een glazen parel bedekt met koolwaterstoffenextract,
16:21
as they would to contact with real ants.
292
969000
3000
net zoals ze dat zouden doen bij contact met echte mieren.
16:26
So I want now to show you a bit of film --
293
974000
3000
Nu wil ik jullie een stukje film tonen.
16:33
and this will start out, first of all, showing you the nest entrance.
294
981000
5000
Dit begint eerst en vooral met de nestingang.
16:38
So the idea is that ants are coming in and out of the nest entrance.
295
986000
3000
De idee is dat mieren de nestingang in- en uitlopen.
16:41
They've gone out to do different tasks, and the rate at which they meet
296
989000
5000
Ze zijn buiten geweest voor verschillende taken. De frequentie waarmee ze elkaar ontmoeten,
16:46
as they come in and out of the nest entrance determines, or influences,
297
994000
4000
bij het in- en uitlopen van de nestingang, bepaalt, of beïnvloedt
16:50
each ant's decision about whether to go out, and which task to perform.
298
998000
4000
de beslissing van elke mier om buiten te gaan, en de taak die ze doet.
16:54
This is taken through a fiber optics microscope. It's down inside the nest.
299
1002000
4000
Dit is gemaakt door een glasvezelmicroscoop. Het is binnen in het nest.
16:58
In the beginning you see the ants
300
1006000
2000
In het begin zie je alleen de mieren
17:00
just kind of engaging with the fiber optics microscope.
301
1008000
2000
die in de weer zijn met de glasvezelmicroscoop.
17:02
But the idea is that the ants are in there,
302
1010000
4000
De idee is dat de mieren daarbinnen zijn,
17:06
and each ant is experiencing a certain flow of ants past it --
303
1014000
5000
en dat elke mier een bepaalde toevloed van mieren langs zichzelf ervaart --
17:11
a stream of contacts with other ants.
304
1019000
3000
een stroom van contacten met andere mieren.
17:14
And the pattern of these interactions determines
305
1022000
3000
Het patroon van deze interacties bepaalt
17:17
whether the ant comes back out, and what it does when it comes back out.
306
1025000
5000
of de mier weer naar buiten gaat, en wat ze doet als ze naar buiten gaat.
17:22
You can also see this in the ants just outside the nest entrance like these.
307
1030000
7000
Je ziet dit ook bij de mieren vlakbij de nestingang, zoals deze.
17:29
Each ant, then, as it comes back in, is contacting other ants.
308
1037000
4000
Elke mier maakt, als ze terug binnenkomt, contact met andere mieren.
17:33
And the ants that are waiting just inside the nest entrance
309
1041000
3000
De mieren die binnen wachten vlakbij de nestingang,
17:36
to decide whether to go out on their next trip,
310
1044000
3000
om te beslissen of ze naar buiten gaan op hun volgende tocht,
17:39
are contacting the ants coming in.
311
1047000
2000
maken contact met de binnenkomende mieren.
17:41
So, what's interesting about this system is that it's messy.
312
1049000
4000
Wat hier interessant aan is, is dat het rommelig is.
17:45
It's variable. It's noisy. And, in particular, in two ways.
313
1053000
5000
Het is wisselvallig. Het is rumoerig. Vooral op twee manieren.
17:50
The first is that the experience of the ant -- of each ant -- can't be very predictable.
314
1058000
5000
De eerste is dat de ervaring van de mier -- van elke mier -- niet erg voorspelbaar kan zijn.
17:55
Because the rate at which ants come back depends on
315
1063000
3000
Want de frequentie waarmee mieren terugkomen, hangt af van
17:58
all the little things that happen to an ant as it goes out and does its task outside.
316
1066000
5000
alle kleine dingetjes die gebeuren met een mier als ze buiten haar taak gaat vervullen.
18:03
And the second thing is that an ant's ability to assess this pattern
317
1071000
5000
Het tweede is dat het vermogen van een mier om dit patroon in te schatten,
18:08
must be very crude because no ant can do any sophisticated counting.
318
1076000
6000
erg ruw moet zijn, want geen enkele mier kan verfijnd tellen.
18:15
So, we do a lot of simulation and modeling, and also experimental work,
319
1083000
4000
We simuleren en modelleren dus veel, en doen ook experimenteel werk,
18:19
to try to figure out how those two kinds of noise combine to,
320
1087000
6000
om uit te vissen hoe die twee soorten rumoer gecombineerd worden om,
18:25
in the aggregate, produce the predictable behavior of ant colonies.
321
1093000
4000
als geheel, het voorspelbare gedrag van mierenkolonies voort te brengen.
18:31
Again, I don't want to say that this kind of haphazard pattern of interactions
322
1099000
5000
Ik wil niet zeggen dat dit willekeurige patroon van interacties
18:36
produces a factory that works with the precision and efficiency of clockwork.
323
1104000
7000
een fabriek voortbrengt die werkt met de precisie en efficiëntie van een uurwerk.
18:43
In fact, if you watch ants at all, you end up trying to help them
324
1111000
3000
Als je naar mieren kijkt, draait het erop uit dat je ze probeert te helpen,
18:46
because they never seem to be doing anything
325
1114000
2000
want ze lijken nooit iets te doen
18:48
exactly the way that you think that they ought to be doing it.
326
1116000
3000
op de exacte manier die jij voor hen in gedachten had.
18:51
So it's not really that out of these haphazard contacts, perfection arises.
327
1119000
7000
Het is dus niet zo dat perfectie ontstaat uit deze rommelige contacten.
18:58
But it works pretty well.
328
1126000
2000
Maar het werkt nogal goed.
19:00
Ants have been around for several hundred million years.
329
1128000
3000
Mieren bestaan al vele honderden miljoenen jaren.
19:03
They cover the earth, except for Antarctica.
330
1131000
3000
Ze bedekken de hele aarde, behalve Antarctica.
19:06
Something that they're doing is clearly successful enough
331
1134000
4000
Iets in hun handelen is duidelijk succesvol genoeg
19:10
that this pattern of haphazard contacts, in the aggregate,
332
1138000
3000
opdat dit patroon van rommelige contacten, als geheel,
19:13
produces something that allows ants to make a lot more ants.
333
1141000
4000
iets zou voortbrengen waardoor mieren nog veel meer mieren kunnen maken.
19:17
And one of the things that we're studying is how natural selection
334
1145000
3000
Een van de dingen die we bestuderen, is hoe natuurlijke selectie
19:20
might be acting now to shape this use of interaction patterns --
335
1148000
7000
werkt om vorm te geven aan dit gebruik van interactiepatronen --
19:27
this network of interaction patterns --
336
1155000
2000
dit netwerk van interactiepatronen --
19:29
to perhaps increase the foraging efficiency of ant colonies.
337
1157000
5000
misschien om de mierenkolonies efficiënter te laten foerageren.
19:34
So the one thing, though, that I want you to remember about this
338
1162000
3000
Het ene ding wat je hiervan moet onthouden,
19:37
is that these patterns of interactions
339
1165000
3000
is dat deze interactiepatronen
19:40
are something that you'd expect to be closely connected to colony size.
340
1168000
5000
naar verwachting nauw verweven zijn met de omvang van de kolonie.
19:45
The simplest idea is that when an ant is in a small colony --
341
1173000
5000
De eenvoudigste idee is dat als een mier bij een kleine kolonie hoort --
19:50
and an ant in a large colony can use the same rule,
342
1178000
4000
en een mier in een grote kolonie kan dezelfde regel gebruiken --
19:54
like "I expect to meet another forager every three seconds."
343
1182000
4000
genre "Ik verwacht elke 3 seconden een andere foeragemier te ontmoeten".
19:58
But in a small colony, it's likely to meet fewer foragers,
344
1186000
3000
Maar in een kleine kolonie zal ze minder foeragemieren ontmoeten,
20:01
just because there are fewer other foragers there to meet.
345
1189000
4000
omdat er daar gewoon minder andere foeragemieren zijn om te ontmoeten.
20:05
So this is the kind of rule that, as the colony develops and gets older and larger,
346
1193000
6000
Dit is het soort regel dat, naarmate de kolonie zich ontwikkelt en ouder en groter wordt,
20:11
will produce different behavior in an old colony and a small young one.
347
1199000
5000
tot verschillen in gedrag tussen oude en kleine jonge kolonies zal leiden.
20:16
Thank you.
348
1204000
2000
Dankuwel.
20:18
(Applause)
349
1206000
2000
(Applaus)
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