TED2003
Deborah Gordon: The emergent genius of ant colonies
Deborah Gordon odkrywa mrówki
Filmed:
Readability: 3.5
1,170,189 views
Deborah Gordon uzbrojona w zakurzoną koparkę, japońskie markery i kilkoro studentów wykopuje kolonie mrówek na pustyni w Arizonie, odkrywając sekrety złożonych systemów organizacji.
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
Studiuję mrówki, bo chcę wiedzieć jak działają organizacje.
00:18
And in particular, how the simple parts of organizations
1
6000
6000
W jaki sposób proste elementy organizacji współdziałają,
00:24
interact to create the behavior of the whole organization.
2
12000
4000
tworząc działania obejmujące całość organizacji.
00:29
So, ant colonies are a good example of an organization like that,
3
17000
6000
Kolonie mrówek są dobrym przykładem;
00:35
and there are many others. The web is one.
4
23000
2000
chociaż jest wiele innych - jak Internet.
00:37
There are many biological systems like that --
5
25000
2000
Jak systemy biologiczne:
00:39
brains, cells, developing embryos.
6
27000
3000
mózg, komórka, rozwijający się embrion.
00:42
There are about 10,000 species of ants.
7
30000
3000
Istnieje około 10.000 gatunków mrówek.
00:45
They all live in colonies consisting of one or a few queens,
8
33000
5000
Żyją w koloniach, w których jest jedna lub kilka królowych,
00:50
and then all the ants you see walking around are sterile female workers.
9
38000
5000
a wszystkie mrówki na powierzchni, to bezpłodne robotnice.
00:55
And all ant colonies have in common that there's no central control.
10
43000
4000
Charakterystyczny jest dla nich brak centralnego zarządzania.
00:59
Nobody tells anybody what to do.
11
47000
2000
Nikt nie wydaje nikomu poleceń.
01:01
The queen just lays the eggs. There's no management.
12
49000
4000
Królowa ogranicza się do składania jaj. Nie ma kierownictwa.
01:05
No ant directs the behavior of any other ant.
13
53000
4000
Żadna mrówka nie kieruje zachowaniem innej.
01:09
And I try to figure out how that works.
14
57000
2000
Staram się odkryć, jak to działa.
01:13
And I've been working for the past 20 years
15
61000
2000
Przez 20 lat pracowałam nad mrówkami
01:15
on a population of seed-eating ants in southeastern Arizona.
16
63000
4000
żywiącymi się nasionami w południowo-wschodniej Arizonie.
01:19
Here's my study site. This is really a picture of ants,
17
67000
2000
To moje miejsce badań.
01:21
and the rabbit just happens to be there.
18
69000
3000
Miało pokazywać mrówki, ale zając wszedł w kadr.
01:25
And these ants are called harvester ants because they eat seeds.
19
73000
4000
Mrówki te żywią się nasionami więc nazywamy je żniwiarzami.
01:29
This is the nest of the mature colony, and there's the nest entrance.
20
77000
4000
To gniazdo dojrzałej kolonii i otwór wejściowy.
01:33
And they forage maybe for about 20 meters away,
21
81000
3000
Poszukują pożywienia w promieniu 20 metrów.
01:36
gather up the seeds and bring them back to the nest, and store them.
22
84000
4000
Nasiona są zbierane, przenoszone i składowane w gnieździe.
01:40
And every year I go there and make a map of my study site.
23
88000
2000
Co roku tam jeżdżę i uaktualniam mapę.
01:42
This is just a road. And it's not very big:
24
90000
3000
To zwyczajna droga, niezbyt duża,
01:45
it's about 250 meters on one side, 400 on the other.
25
93000
3000
jakieś 250 metrów z jednej strony i 400 z drugiej.
01:48
And every colony has a name, which is a number,
26
96000
2000
Każda kolonia ma własny numer,
01:50
which is painted on a rock. And I go there every year
27
98000
3000
który jest namalowany na kamieniu.
01:53
and look for all the colonies that were alive the year before,
28
101000
3000
Co rok sprawdzam wszystkie zeszłoroczne kolonie,
01:56
and figure out which ones have died, and put all the new ones on the map.
29
104000
4000
określam, które wymarły i umieszczam na mapie nowe.
02:00
And by doing this I know how old they all are.
30
108000
2000
Dzięki temu znam ich wiek.
02:02
And because of that, I've been able to study how their behavior changes
31
110000
4000
Jestem też w stanie zbadać jak zmieniają się zachowania
02:06
as the colony gets older and larger.
32
114000
3000
wraz z rozwojem kolonii.
02:09
So I want to tell you about the life cycle of a colony.
33
117000
2000
Opowiem wam o ich cyklu życiowym.
02:11
Ants never make more ants; colonies make more colonies.
34
119000
4000
Mrówki nie tworzą nowych mrówek, to kolonie tworzą nowe kolonie.
02:15
And they do that by each year sending out the reproductives --
35
123000
3000
Robią to co roku wysyłając reproduktorów,
02:18
those are the ones with wings -- on a mating flight.
36
126000
3000
skrzydlate mrówki, na lot godowy zwany rójką
02:22
So every year, on the same day -- and it's a mystery exactly how that happens --
37
130000
4000
Co roku, tego samego dnia, ale jak to działa?
02:26
each colony sends out its virgin, unmated queens with wings, and the males,
38
134000
6000
Każda kolonia wysyła skrzydlate królowe-dziewice i samców;
02:32
and they all fly to a common place. And they mate.
39
140000
4000
lecą w jedno miejsce gdzie spółkują.
02:36
And this shows a recently virgin queen. Here's her wings.
40
144000
6000
To jedna z królowych-dziewic i jej skrzydła.
02:42
And she's in the process of mating with this male,
41
150000
4000
Spółkuje właśnie z tym samcem,
02:47
and there's another male on top waiting his turn.
42
155000
3000
a następny już czeka na swoją kolej.
02:50
Often the queens mate more than once.
43
158000
2000
Królowe często odbywają więcej niż jeden stosunek.
02:52
And after that, the males all die. That's it for them.
44
160000
3000
Po zakończeniu swojej misji wszystkie samce umierają.
02:55
(Laughter)
45
163000
2000
(Śmiech)
02:57
And then the newly mated queens fly off somewhere, drop their wings,
46
165000
5000
Następnie zapłodnione królowe odlatują w dal, zrzucają skrzydła,
03:02
dig a hole and go into that hole and start laying eggs.
47
170000
4000
wykopują dziurę w ziemi i składają w niej jaja.
03:06
And they will live for 15 or 20 years, continuing to lay eggs
48
174000
5000
Żyją od 15 do 20 lat, nie przestając składać jaj
03:11
using the sperm from that original mating.
49
179000
2000
dzięki spermie z oryginalnego spółkowania.
03:14
So the queen goes down in there.
50
182000
2000
Królowa wchodzi o dziury,
03:16
She lays eggs, she feeds the larvae -- so an ant starts as an egg, then it's a larva.
51
184000
5000
składa jaja, karmi larwy; jaja mrówek przeistaczają się w larwy,
03:21
She feeds the larvae by regurgitating from her fat reserves.
52
189000
4000
Karmi larwy pokarmem ze swojego ciała tłuszczowego.
03:25
Then, as soon as the ants -- the first group of ants -- emerge,
53
193000
4000
Następnie pojawiają się mrówki w postaci larwalnej,
03:29
they're larvae. Then they're pupae. Then they come out as adult ants.
54
197000
3000
które przemieniają się w poczwarki i dorastają.
03:32
They go out, they get the food, they dig the nest,
55
200000
3000
Wychodzą by zdobyć pokarm i powiększyć gniazdo,
03:35
and the queen never comes out again.
56
203000
2000
którego królowa nigdy nie opuści.
03:37
So this is a one-year-old colony -- this happens to be 536.
57
205000
4000
To zdjęcie jednorocznej kolonii numer 536.
03:41
There's the nest entrance, there's a pencil for scale.
58
209000
2000
Wejście do gniazda i długopis dla porównania.
03:43
So this is the colony founded by a queen the previous summer.
59
211000
4000
Królowa założyła ją zeszłego lata.
03:47
This is a three-year-old colony.
60
215000
2000
A to trzyletnia kolonia.
03:49
There's the nest entrance, there's a pencil for scale.
61
217000
4000
Wejście do gniazda i długopis.
03:53
They make a midden, a pile of refuse -- mostly the husks of the seeds that they eat.
62
221000
5000
Mrówki tworzą stertę śmieci z łupin zjedzonych nasion.
03:58
This is a five-year-old colony. This is the nest entrance, here's a pencil for scale.
63
226000
5000
To pięcioletnia kolonia, wejście oraz długopis.
04:03
This is about as big as they get, about a meter across.
64
231000
3000
Gniazdo ma metr średnicy, większych kopców się nie spotyka.
04:07
And then this is how colony size and numbers of worker ants changes --
65
235000
5000
To wykres zmian wielkość kolonii i ilości robotnic...
04:12
so this is about 10,000 worker ants --
66
240000
3000
Ich liczba dosięgła 10 000...
04:15
changes as a function of colony age, in years.
67
243000
3000
W zależności od wieku podanego w latach.
04:18
So it starts out with zero ants, just the founding queen,
68
246000
5000
Na początku kolonia liczy tylko jedną mrówkę - królową,
04:23
and it grows to a size of about 10 or 12 thousand ants when the colony is five.
69
251000
4000
ale po 5 latach rozrasta się do 10-12 tysięcy.
04:27
And it stays that size until the queen dies
70
255000
3000
Liczba ta utrzymuje się do czasu śmierci królowej,
04:30
and there's nobody to make more ants, when she's about 15 or 20 years old.
71
258000
5000
jedynej matki, w wieku od 15 do 20 lat.
04:35
And it's when they reach this stable size, in numbers of ants,
72
263000
4000
Dopiero gdy osiągnięta zostanie stała liczebność kolonii,
04:39
that they start to reproduce.
73
267000
2000
mrówki zaczynają się rozmnażać.
04:41
That is, to send more winged queens and males to that year's mating flight.
74
269000
6000
Tzn. wysyłają więcej uskrzydlonych samic i samców na rójkę.
04:47
And I know how colony size changes as a function of colony age
75
275000
5000
Wiem jak zmienia się rozmiar kolonii w zależności od wieku
04:52
because I've dug up colonies of known age and counted all the ants. (Laughter)
76
280000
5000
bo wykopałam kolonie, których wiek znałam i liczyłam mrówki.
04:59
So that's not the most fun part of this research, although it's interesting.
77
287000
5000
Ale to nie jest jeszcze najzabawniejsze, choć jest ciekawe.
05:04
(Laughter)
78
292000
1000
(Śmiech)
05:05
Really the question that I think about with these ants is what I call task allocation.
79
293000
5000
Najbardziej interesuje mnie podział zadań w kolonii mrówek.
05:10
That's not just how is the colony organized,
80
298000
3000
To nie tylko pytanie o organizację kolonii,
05:13
but how does it change what it's doing?
81
301000
2000
ale również o zmianę jej celów.
05:15
How is it that the colony manages to adjust
82
303000
4000
W jaki sposób kolonia dostosowuje liczbę mrówek
05:19
the numbers of workers performing each task as conditions change?
83
307000
4000
wykonujących jakąś pracę do zmieniających się warunków?
05:23
So, things happen to an ant colony.
84
311000
2000
Kolonia mrówek ma swoje problemy.
05:25
When it rains in the summer, it floods in the desert.
85
313000
3000
Letnie deszcze powodują zalewanie pustyń.
05:28
There's a lot of damage to the nest,
86
316000
2000
Powoduje to wiele zniszczeń w kopcu,
05:30
and extra ants are needed to clean up that mess.
87
318000
3000
dlatego więcej mrówek musi sprzątać kanały.
05:33
When extra food becomes available --
88
321000
2000
Kiedy pojawi się nowe źródło pożywienia,
05:35
and this is what everybody knows about picnics --
89
323000
2000
tę historię wszyscy znamy z pikników,
05:37
then extra ants are allocated to collect the food.
90
325000
3000
dodatkowe mrówki są tam kierowane.
05:40
So, with nobody telling anybody what to do, how is it that
91
328000
3000
Jak, w społeczności pozbawionej odgórnej władzy
05:43
the colony manages to adjust the numbers of workers performing each task?
92
331000
4000
mrówki są w dzielić się zadaniami?
05:47
And that's the process that I call task allocation.
93
335000
3000
Ten proces nazywam alokacją zadań.
05:51
And in harvester ants, I divide the tasks
94
339000
2000
W kolonii mrówek Pogonomyrmex barbatus
05:53
of the ants I see just outside the nest
95
341000
2000
podzieliłam mrówki na cztery kasty
05:55
into these four categories: where an ant is foraging,
96
343000
3000
w zależności od zadań: mrówki poszukiwacze,
05:58
when it's out along the foraging trail, searching for food or bringing food back.
97
346000
5000
które zajmują się 'furażerką', czyli zdobywaniem jedzenia.
06:03
The patrollers -- that's supposed to be a magnifying glass --
98
351000
3000
Mrówki patrolujące... To miało być szkło powiększające...
06:06
are an interesting group that go out early in the morning
99
354000
2000
wyruszają wcześnie o poranku
06:08
before the foragers are active.
100
356000
2000
zanim poszukiwacze rozpoczną swoją pracę.
06:10
They somehow choose the direction that the foragers will go,
101
358000
3000
Wyznaczają dokąd mają się udać poszukiwacze.
06:13
and by coming back -- just by making it back --
102
361000
3000
Wracają tą samą drogą aby pokazać,
06:16
they tell the foragers that it's safe to go out.
103
364000
3000
że droga zaopatrzeniowa jest bezpieczna.
06:19
Then the nest maintenance workers work inside the nest,
104
367000
3000
Mrówki sprzątające utrzymują wnętrze gniazda w czystości.
06:22
and I wanted to say that the nests look a lot like Bill Lishman's house.
105
370000
5000
Podziemne domy Billa Lishmana przypominają gniazda mrówek.
06:27
That is, that there are chambers inside,
106
375000
2000
W każdym gnieździe znajdują się komory,
06:29
they line the walls of the chambers with moist soil
107
377000
4000
których ściany wyłożone są wilgotną glebą,
06:33
and it dries to a kind of an adobe-like surface in it.
108
381000
3000
po wyschnięciu wyglądającą jak glina.
06:36
It also looks very similar to some of the cave dwellings
109
384000
3000
Przypomina to jaskiniowe osady Indian Hopi,
06:39
of the Hopi people that are in that area.
110
387000
3000
którzy zamieszkują pobliskie tereny.
06:42
And the nest maintenance workers do that inside the nest,
111
390000
4000
Kiedy mrówki sprzątające drążą kanały w gnieździe
06:46
and then they come out of the nest carrying bits of dry soil in their mandibles.
112
394000
3000
wychodzą na zewnątrz niosąc w żuchwach suchą glebę.
06:49
So you see the nest maintenance workers come out with a bit of sand,
113
397000
3000
Widać mrówki, które wychodzą niosąc ziarna piasku,
06:52
put it down, turn around, and go back in.
114
400000
2000
odkładają je, odwracają się i wchodzą do gniazda.
06:54
And finally, the midden workers put some kind of territorial chemical in the garbage.
115
402000
8000
A pracownice śmietniska zostawiają tam ślad chemiczny znacząc teren kolonii.
07:02
So what you see the midden workers doing is making a pile of refuse.
116
410000
3000
Mrówki te zajmują się tworzeniem stosów odpadków.
07:05
On one day, it'll all be here, and then the next day
117
413000
2000
Jednego dnia tworzą go tutaj,
07:07
they'll move it over there, and then they'll move it back.
118
415000
2000
innego przenoszą tam i tak w kółko.
07:09
So that's what the midden workers do.
119
417000
4000
Na tym polega praca na śmietniskach.
07:13
And these four groups are just the ants outside the nest.
120
421000
4000
Tylko te cztery grupy mrówek wychodzą na zewnątrz.
07:17
So that's only about 25 percent of the colony, and they're the oldest ants.
121
425000
4000
Są najstarsze i stanowią około 25 procent kolonii.
07:21
So, an ant starts out somewhere near the queen.
122
429000
3000
Życie mrówki rozpoczyna się w pobliżu królowej.
07:24
And when we dig up nests we find they're about as deep
123
432000
3000
Po rozkopaniu gniazda widać, że jego głębokość
07:27
as the colony is wide, so about a meter deep for the big old nests.
124
435000
4000
jest zbliżona do średnicy - ok. 1 metra dla dojrzałych gniazd.
07:31
And then there's another long tunnel and a chamber, where we often find the queen,
125
439000
5000
Pod gniazdem ciągnie się tunel, a po 8 godzinach pracy kilofem
07:36
after eight hours of hacking away at the rock with pickaxes.
126
444000
4000
na jego końcu odnajdujemy komorę królowej.
07:40
I don't think that chamber has evolved because of me and my backhoe
127
448000
4000
Moje poczynania z koparką, bądź moich studentów z kilofami
07:44
and my crew of students with pickaxes,
128
452000
2000
nie przedłużyły tego kanału.
07:46
but instead because when there's flooding,
129
454000
2000
Jest on tak długi, by podczas zalania gniazda,
07:48
occasionally the colony has to go down deep.
130
456000
3000
kolonia mogła się schronić niżej.
07:51
So there's this whole network of chambers.
131
459000
2000
W gnieździe znajduje się cała sieć komór.
07:53
The queen's in there somewhere; she just lays eggs.
132
461000
3000
W jednej z nich jest królowa, która składa jaja.
07:56
There's the larvae, and they consume most of the food.
133
464000
3000
W innych larwy, które zjadają najwięcej pożywienia.
07:59
And this is true of most ants --
134
467000
2000
Robotnice na zewnątrz
08:01
that the ants you see walking around don't do much eating.
135
469000
2000
nie pochłaniają zbyt wiele pokarmu.
08:03
They bring it back and feed it to the larvae.
136
471000
2000
Przynoszą pożywienie, aby nakarmić larwy.
08:05
When the foragers come in with food, they just drop it into the upper chamber,
137
473000
5000
Mrówki poszukiwacze wrzucają pokarm do górnych komór.
08:10
and other ants come up from below, get the food,
138
478000
3000
Inne mrówki zabierają go do dolnych komór
08:13
bring it back, husk the seeds, and pile them up.
139
481000
3000
po czym łuskają i gromadzą nasiona.
08:16
There are nest maintenance workers working throughout the nest.
140
484000
3000
Robotnice sprzątające pracują w całym gnieździe.
08:19
And curiously, and interestingly, it looks as though at any time
141
487000
5000
Wygląda na to, że przez cały czas
08:24
about half the ants in the colony are just doing nothing.
142
492000
3000
około połowa mrówek z kolonii nie robi nic.
08:27
So, despite what it says in the Bible,
143
495000
2000
W przeciwieństwie do tego co sugeruje
08:29
about, you know, "Look to the ant, thou sluggard,"
144
497000
4000
werset z Biblii: "Idź do mrówki, leniwcze",
08:33
in fact, you could think of those ants as reserves.
145
501000
3000
duża część kolonii stanowi rezerwę.
08:36
That is to say, if something happened -- and I've never seen anything like this happen,
146
504000
3000
Jeśli coś się wydarzy... A nic takiego nie widziałam...
08:39
but I've only been looking for 20 years --
147
507000
2000
Ale obserwuję mrówki tylko od 20 lat...
08:41
if something happened, they might all come out if they were needed.
148
509000
4000
Wszystkie mrówki mogą stać się aktywne.
08:45
But in fact, mostly they're just hanging around in there.
149
513000
2000
Choć zazwyczaj tylko wałęsają się po gnieździe.
08:47
And I think it's a very interesting question --
150
515000
2000
Postawmy ciekawe pytanie:
08:49
what is there about the way the colony is organized
151
517000
3000
W jaki sposób struktura organizacyjna kolonii
08:52
that might give some function to a reserve of ants who are doing nothing?
152
520000
7000
pozwala bezczynnym mrówkom przydzielić zadania?
08:59
And they sort of stand as a buffer in between
153
527000
4000
Są one pewnego rodzaju pośrednikami między
09:03
the ants working deep inside the nest and the ants working outside.
154
531000
3000
mrówkami pracującymi wewnątrz a tymi z zewnątrz.
09:06
And if you mark ants that are working outside, and dig up a colony,
155
534000
4000
Po oznaczeniu mrówek z zewnątrz i rozkopaniu gniazda zauważyliśmy,
09:10
you never see them deep down.
156
538000
2000
że nie schodzą one do dolnych części gniazda.
09:12
So what's happening is that the ants work inside the nest when they're younger.
157
540000
5000
Młode mrówki pracują wewnątrz gniazda.
09:17
They somehow get into this reserve.
158
545000
2000
Później przechodzą do rezerwy,
09:19
And then eventually they get recruited to join this exterior workforce.
159
547000
4000
aby następnie rozpocząć pracę na zewnątrz.
09:23
And once they belong to the ants that work outside, they never go back down.
160
551000
4000
A kiedy to się stanie, nigdy nie wracają na dół.
09:28
Now ants -- most ants, including these, don't see very well.
161
556000
3000
Większość mrówek ma kiepski wzrok.
09:31
They have eyes, they can distinguish between light and dark,
162
559000
3000
Mają oczy, rozróżniają światło i ciemność,
09:34
but they mostly work by smell.
163
562000
2000
ale poruszają się głównie dzięki zapachowi.
09:36
So just to reinforce that what you might have thought
164
564000
4000
Mogliście słyszeć o królowych, coś, co jest nieprawdą.
09:40
about ant queens isn't true --
165
568000
2000
Mogliście słyszeć o królowych, coś, co jest nieprawdą.
09:42
you know, even if the queen did have the intelligence
166
570000
3000
Nawet jeśli królowa posiadałaby zdolność
09:45
to send chemical messages through this whole network of chambers
167
573000
4000
przesyłania rozkazów dzięki substancjom chemicznym
09:49
to tell the ants outside what to do,
168
577000
2000
mrówkom z zewnątrz,
09:51
there is no way that such messages could make it in time to see
169
579000
4000
nie dałaby rady dostarczyć ich w czasie,
09:55
the shifts in the allocation of workers that we actually see outside the nest.
170
583000
5000
w jakim te mrówki dokonują alokacji zadań.
10:00
So that's one way that we know the queen isn't directing the behavior of the colony.
171
588000
4000
Królowa nie kieruje organizacją kolonii.
10:05
So when I first set out to work on task allocation,
172
593000
3000
Gdy zaczynałam badania nad alokacją zadań u mrówek,
10:08
my first question was, "What's the relationship
173
596000
3000
zastanawiałam się nad związkiem łączącym
10:11
between the ants doing different tasks?
174
599000
3000
mrówki wykonujące różne zadania:
10:14
Does it matter to the foragers what the nest maintenance workers are doing?
175
602000
3000
Czy praca sprzątaczy ma wpływ na pracę poszukiwaczy?
10:17
Does it matter to the midden workers what the patrollers are doing?"
176
605000
3000
Czy praca na śmietnisku ma znaczenie dla mrówek patrolujących?
10:20
And I was working in the context of a view of ant colonies in which each ant
177
608000
6000
Zakładałam, że każda mrówka podlega preselekcji
10:26
was somehow dedicated to its task from birth
178
614000
3000
do wykonywania konkretnego zadania,
10:29
and sort of performed independently of the others,
179
617000
3000
niezależnie od innych mrówek
10:32
knowing its place on the assembly line.
180
620000
2000
i znając swoje miejsce w hierarchii.
10:34
And instead I wanted to ask, "How are the different task groups interdependent?"
181
622000
4000
Ale w jaki sposób różne grupy zadaniowe są od siebie współzależne?
10:38
So I did experiments where I changed one thing.
182
626000
2000
Sprawdzałam to zmieniając jedną rzecz:
10:40
So for example, I created more work for the nest maintenance workers
183
628000
4000
Rano, kiedy sprzątacze zaczynali pracę
10:44
by putting out a pile of toothpicks near the nest entrance,
184
632000
4000
wysypałam obok otworu wejściowego stos wykałaczek
10:48
early in the morning when the nest maintenance workers are first active.
185
636000
4000
tworząc dla nich dodatkowe zadanie.
10:52
This is what it looks like about 20 minutes later.
186
640000
2000
Tak to wyglądało po 20 minutach.
10:54
Here it is about 40 minutes later.
187
642000
2000
A tak po około 40 minutach.
10:56
And the nest maintenance workers just take all the toothpicks
188
644000
2000
Robotnice przeniosły wszystkie wykałaczki
10:58
to the outer edge of the nest mound and leave them there.
189
646000
3000
za granice kopca i zostawiły je tam.
11:01
And what I wanted to know was, "OK,
190
649000
3000
Chciałam się dowiedzieć
11:04
here's a situation where extra nest maintenance workers were recruited --
191
652000
3000
czy rekrutacja robotnic w celu oczyszczenia kopca
11:07
is this going to have any effect on the workers performing other tasks?"
192
655000
4000
będzie miała wpływ na mrówki wykonujące inne zadania.
11:11
Then we repeated all those experiments with the ants marked.
193
659000
4000
Powtórzyliśmy ten eksperyment z oznaczeniem mrówek.
11:15
So here's some blue nest maintenance workers.
194
663000
3000
Tutaj widzimy niebieskie mrówki sprzątające.
11:18
And lately we've gotten more sophisticated
195
666000
2000
A później przyjęliśmy bardziej złożony,
11:20
and we have this three-color system.
196
668000
2000
trójkolorowy system oznaczeń.
11:22
And we can mark them individually so we know which ant is which.
197
670000
3000
Możemy oznaczać je pojedynczo, dzięki temu je rozpoznajemy.
11:25
We started out with model airplane paint
198
673000
2000
Z początku używaliśmy farby modelarskiej,
11:27
and then we found these wonderful little Japanese markers,
199
675000
2000
ale odkryliśmy małe japońskie markery,
11:29
and they work really well.
200
677000
2000
które spisują się naprawdę nieźle.
11:31
And so just to summarize the result,
201
679000
2000
Podsumowując rezultaty eksperymentów,
11:33
well it turns out that yes, the different tasks are interdependent.
202
681000
3000
odkryliśmy, że różne zadania są współzależne.
11:36
So, if I change the numbers performing one task,
203
684000
3000
Zmiana liczby mrówek wykonujących jedno zadanie
11:39
it changes the numbers performing another.
204
687000
2000
wpływa na liczbę robotnic wykonujących inne zadanie.
11:41
So for example, if I make a mess
205
689000
2000
Jeżeli zrobię bałagan,
11:43
that the nest maintenance workers have to clean up,
206
691000
2000
który musi zostać posprzątany,
11:45
then I see fewer ants out foraging.
207
693000
2000
mniej mrówek wyrusza na furażerkę.
11:47
And this was true for all the pair-wise combinations of tasks.
208
695000
3000
Ta zasada obowiązywała dla wszystkich par zadaniowych.
11:50
And the second result, which was surprising to a lot of people,
209
698000
5000
Drugi wniosek zaskakuje wielu ludzi:
11:55
was that ants actually switch tasks.
210
703000
2000
mrówki zmieniają wykonywane przez siebie zadania.
11:57
The same ant doesn't do the same task over and over its whole life.
211
705000
4000
Pojedyncza mrówka nie robi kółko tego samego.
12:01
So for example, if I put out extra food, everybody else --
212
709000
3000
Przy dodatkowym pożywieniu inne mrówki wyruszają na furażerkę.
12:04
the midden workers stop doing midden work and go get the food,
213
712000
2000
Robotnice śmietniska je opuszczają
12:06
they become foragers.
214
714000
2000
by wykonać zadanie poszukiwaczy.
12:08
The nest maintenance workers become foragers.
215
716000
2000
Mrówki sprzątające też stają się poszukiwaczami.
12:10
The patrollers become foragers.
216
718000
2000
Mrówki patrolujące również.
12:12
But not every transition is possible. And this shows how it works.
217
720000
4000
Ale nie każda kombinacja jest możliwa - a działa to tak.
12:16
Like I just said, if there is more food to collect, the patrollers, the midden workers,
218
724000
4000
Przy dodatkowym pożywieniu mrówki patrolujące, sprzątające
12:20
the nest maintenance workers will all change to forage.
219
728000
2000
i pracujące na śmietnisku wyruszają na furażerkę.
12:22
If there's more patrolling to do --
220
730000
2000
Jeśli stworzymy pracę dla mrówek patrolujących,
12:24
so I created a disturbance, so extra patrollers were needed --
221
732000
4000
więcej 'zwiadowców' będzie potrzebnych,
12:28
the nest maintenance workers will switch to patrol.
222
736000
2000
mrówki sprzątające zaczną patrolować.
12:30
But if more nest maintenance work is needed --
223
738000
3000
Jeżeli potrzeba więcej sprzątaczy
12:33
for example, if I put out a bunch of toothpicks --
224
741000
2000
np. gdy wysypiemy przy wejściu stos wykałaczek,
12:35
then nobody will ever switch back to nest maintenance,
225
743000
3000
żadna mrówka z zewnątrz nie przejmie tego zadania,
12:38
they have to get nest maintenance workers from inside the nest.
226
746000
3000
dodatkowe mrówki zostaną wysłane z wnętrza gniazda.
12:41
So foraging acts as a sink, and the ants inside the nest act as a source.
227
749000
6000
Patrolować może każdy, ale nie każdy może sprzątać.
12:48
And finally, it looks like each ant is deciding
228
756000
2000
Każda mrówka sama decyduje
12:50
moment to moment whether to be active or not.
229
758000
3000
czy wykona dane zadanie, czy zostanie pasywna.
12:53
So, for example, when there's extra nest maintenance work to do,
230
761000
4000
Np. jeśli jest więcej rzeczy do posprzątania
12:57
it's not that the foragers switch over. I know that they don't do that.
231
765000
4000
poszukiwacze się tym nie zajmą.
13:01
But the foragers somehow decide not to come out.
232
769000
2000
Zamiast tego zostaną w gnieździe.
13:03
And here was the most intriguing result: the task allocation.
233
771000
4000
A teraz najciekawszy wynik: alokacja zadań.
13:07
This process changes with colony age, and it changes like this.
234
775000
4000
Proces ten zmienia się z wiekiem kolonii w następujący sposób.
13:11
When I do these experiments with older colonies --
235
779000
3000
Eksperymenty na starszych koloniach...
13:14
so ones that are five years or older --
236
782000
2000
Których wiek wynosi od 5 lat w górę...
13:16
they're much more consistent from one time to another
237
784000
3000
dowodzą, iż są one znacznie bardziej stabilne.
13:19
and much more homeostatic. The worse things get,
238
787000
2000
Bardziej homeostatyczne.
13:21
the more I hassle them, the more they act like undisturbed colonies.
239
789000
3000
Im jest gorzej, tym lepiej im idzie.
13:24
Whereas the young, small colonies --
240
792000
2000
Natomiast młode i małe kolonie,
13:26
the two-year-old colonies of just 2,000 ants -- are much more variable.
241
794000
4000
dwuletnie, z ok. 2 tys. mrówek, są znacznie bardziej niestałe.
13:30
And the amazing thing about this is that an ant lives only a year.
242
798000
5000
Niezwykłe jest to, że mrówka żyje 1 rok.
13:35
It could be this year, or this year.
243
803000
2000
To może być ten, lub inny rok.
13:37
So, the ants in the older colony that seem to be more stable
244
805000
4000
Mrówki w starszej kolonii, bardziej opanowane
13:41
are not any older than the ants in the younger colony.
245
809000
3000
nie są starsze od mrówek z młodej kolonii.
13:44
It's not due to the experience of older, wiser ants.
246
812000
3000
To nie wynik doświadczenia jednostek.
13:47
Instead, something about the organization
247
815000
2000
Musi zmieniać się coś w organizacji,
13:49
must be changing as the colony gets older.
248
817000
3000
gdy kolonia staje się starsza.
13:52
And the obvious thing that's changing is its size.
249
820000
3000
Oczywista zmiana to wielkość kolonii.
13:55
So since I've had this result, I've spent a lot of time trying to figure out
250
823000
6000
Po tych wnioskach chciałam wykazać jakie zasady decyzyjne,
14:01
what kinds of decision rules -- very simple, local, probably olfactory, chemical
251
829000
6000
proste, miejscowe, chemiczne i prawdopodobnie węchowe
14:07
rules could an ant could be using, since no ant can assess the global situation --
252
835000
5000
używane przez mrówki, z których żadna nie widzi całości,
14:12
that would have the outcome that I see,
253
840000
3000
mogą dawać obserwowalne rezultaty:
14:15
these predictable dynamics, in who does what task.
254
843000
3000
czyli przewidywalną dynamikę w podziale zadań,
14:18
And it would change as the colony gets larger.
255
846000
3000
która zmienia się z rozwojem kolonii.
14:21
And what I've found out is that ants are using a network of antennal contact.
256
849000
7000
Odkryłam, że mrówki porozumiewają się przez kontakt czułkowy.
14:28
So anybody who's ever looked at ants has seen them touch antennae.
257
856000
3000
Każdy obserwator widzi, że mrówki dotykają się czułkami.
14:31
They smell with their antennae.
258
859000
2000
Wąchają się czułkami.
14:33
When one ant touches another, it's smelling it,
259
861000
2000
Obwąchują się przez dotyk.
14:35
and it can tell, for example, whether the other ant is a nest mate
260
863000
4000
W ten sposób wiedzą czy dana mrówka jest z jej własnej kolonii.
14:39
because ants cover themselves and each other, through grooming,
261
867000
4000
Mrówki czyszcząc się nawzajem, pokrywają się tłuszczem
14:43
with a layer of grease, which carries a colony-specific odor.
262
871000
4000
o specyficznym dla każdej kolonii zapachu.
14:47
And what we're learning is that an ant uses the pattern of its antennal contacts,
263
875000
5000
Mrówki używają częstotliwości z jaką spotykają mrówki
14:52
the rate at which it meets ants of other tasks, in deciding what to do.
264
880000
5000
wykonujące inne zadania by zdecydować czym się zająć.
14:57
And so what the message is, is not any message
265
885000
3000
Wiadomość jaką sobie przekazują
15:00
that they transmit from one ant to another, but the pattern.
266
888000
4000
nie ma konkretnej treści, to tylko wzór.
15:04
The pattern itself is the message.
267
892000
2000
Wzór sam w sobie jest wiadomością.
15:06
And I'll tell you a little bit more about that.
268
894000
2000
Zanim opowiem wam więcej,
15:08
But first you might be wondering:
269
896000
2000
możecie się zastanawiać
15:10
how is it that an ant can tell, for example, I'm a forager.
270
898000
5000
jak to możliwe, że mrówka wie, że jest poszukiwaczem.
15:15
I expect to meet another forager every so often.
271
903000
2000
I wie jak często ma spotykać podobne jej mrówki.
15:17
But if instead I start to meet a higher number of nest maintenance workers,
272
905000
4000
Ale, że gdy spotka więcej mrówek sprzątających,
15:21
I'm less likely to forage.
273
909000
2000
też może zacząć sprzątać.
15:23
So it has to know the difference between
274
911000
2000
Robotnica musi rozumieć różnicę pomiędzy
15:25
a forager and a nest maintenance worker.
275
913000
2000
mrówkami wykonującymi poszczególne zadania.
15:27
And we've learned that, in this species --
276
915000
3000
Odkryliśmy, że w tym gatunku mrówek,
15:30
and I suspect in others as well --
277
918000
3000
podejrzewam, że w innych również,
15:33
these hydrocarbons, this layer of grease on the outside of ants,
278
921000
4000
węglowodorowa powłoka na powierzchni ciała
15:37
is different as ants perform different tasks.
279
925000
3000
różni się u robotnic wykonujących inne zadania.
15:40
And we've done experiments that show that
280
928000
2000
Dzięki eksperymentom wiemy,
15:42
that's because the longer an ant stays outside,
281
930000
2000
że mrówki przebywające dłużej na słońcu
15:44
the more these simple hydrocarbons on its surface change,
282
932000
4000
posiadają więcej zmian w tych powłokach,
15:48
and so they come to smell different by doing different tasks.
283
936000
3000
a więc ich zapach sygnalizuje rodzaj obowiązków.
15:51
And they can use that task-specific odor in cuticular hydrocarbons --
284
939000
4000
Używają tego specyficznego zapachu
15:55
they can use that in their brief antennal contacts to somehow
285
943000
4000
podczas kontaktu czułkowego, by zachować wzór
15:59
keep track of the rate at which they're meeting ants of certain tasks.
286
947000
4000
częstotliwości spotkań mrówek o różnej "profesji".
16:03
And we've just recently demonstrated this
287
951000
3000
Dowiedliśmy tego niedawno, umieszczając
16:06
by putting extract of hydrocarbons on little glass beads,
288
954000
4000
próbkę węglowodorów na małych, szklanych kulkach,
16:10
and dropping the beads gently down into the nest entrance at the right rate.
289
958000
4000
które wpuszczaliśmy do otworu wejściowego kopca.
16:14
And it turns out that ants will respond to the right rate of contact
290
962000
4000
Mrówki reagowały na odpowiednią częstotliwość
16:18
with a glass bead with hydrocarbon extract on it,
291
966000
3000
wpuszczanych kulek z wycinkiem węglowodorowym,
16:21
as they would to contact with real ants.
292
969000
3000
jakby miały do czynienia z prawdziwymi mrówkami.
16:26
So I want now to show you a bit of film --
293
974000
3000
Pokażę wam teraz krótki film,
16:33
and this will start out, first of all, showing you the nest entrance.
294
981000
5000
na początku którego widzimy wejście do kopca.
16:38
So the idea is that ants are coming in and out of the nest entrance.
295
986000
3000
Mrówki wchodzą i wychodzą przez otwór wejściowy kopca.
16:41
They've gone out to do different tasks, and the rate at which they meet
296
989000
5000
Wychodzą w różnych celach, a częstotliwość z jaką się spotykają
16:46
as they come in and out of the nest entrance determines, or influences,
297
994000
4000
podczas wchodzenia lub wychodzenia wpływa
16:50
each ant's decision about whether to go out, and which task to perform.
298
998000
4000
na decyzję czy opuścić kopiec i jakie zadanie wykonać.
16:54
This is taken through a fiber optics microscope. It's down inside the nest.
299
1002000
4000
To obraz z mikroskopu światłowodowego, z wnętrza kopca.
16:58
In the beginning you see the ants
300
1006000
2000
Na początku widzimy tylko mrówki
17:00
just kind of engaging with the fiber optics microscope.
301
1008000
2000
zabawiające się z mikroskopem.
17:02
But the idea is that the ants are in there,
302
1010000
4000
Najważniejsze jest jednak to, że widzimy mrówki,
17:06
and each ant is experiencing a certain flow of ants past it --
303
1014000
5000
które kotłują się przy wyjściu,
17:11
a stream of contacts with other ants.
304
1019000
3000
doświadczając kontaktu z innymi mrówkami.
17:14
And the pattern of these interactions determines
305
1022000
3000
A wzór tych interakcji determinuje
17:17
whether the ant comes back out, and what it does when it comes back out.
306
1025000
5000
decyzję mrówki o wyjściu na zewnątrz i podjęciu jakiegoś zadania.
17:22
You can also see this in the ants just outside the nest entrance like these.
307
1030000
7000
To widać też w zachowaniu mrówek tuż przy wejściu do gniazda, jak tutaj.
17:29
Each ant, then, as it comes back in, is contacting other ants.
308
1037000
4000
Każda powracająca mrówka kontaktuje się z innymi.
17:33
And the ants that are waiting just inside the nest entrance
309
1041000
3000
A mrówki czekające przy wyjściu gniazda
17:36
to decide whether to go out on their next trip,
310
1044000
3000
kontaktują się z powracającymi,
17:39
are contacting the ants coming in.
311
1047000
2000
aby zdecydować czy wyruszyć na kolejne zadanie.
17:41
So, what's interesting about this system is that it's messy.
312
1049000
4000
Interesującą cechą tego systemu jest brak organizacji.
17:45
It's variable. It's noisy. And, in particular, in two ways.
313
1053000
5000
Jest niestały i zakłócony z dwóch głównych powodów.
17:50
The first is that the experience of the ant -- of each ant -- can't be very predictable.
314
1058000
5000
Po pierwsze doświadczenie poszczególnej mrówki jest nie do przewidzenia.
17:55
Because the rate at which ants come back depends on
315
1063000
3000
Ponieważ tempo w jakim wraca jest zależne
17:58
all the little things that happen to an ant as it goes out and does its task outside.
316
1066000
5000
od wielu czynników napotkanych na podczas wykonywania zadania.
18:03
And the second thing is that an ant's ability to assess this pattern
317
1071000
5000
Po drugie zdolność mrówki do oceny otrzymanego wzoru
18:08
must be very crude because no ant can do any sophisticated counting.
318
1076000
6000
jest prymitywna, bo mrówki nie są w stanie dokonać złożonych obliczeń.
18:15
So, we do a lot of simulation and modeling, and also experimental work,
319
1083000
4000
Przeprowadzamy symulacje i eksperymenty oraz tworzymy modele
18:19
to try to figure out how those two kinds of noise combine to,
320
1087000
6000
aby dowiedzieć się jak te dwa rodzaje zakłóceń systemu
18:25
in the aggregate, produce the predictable behavior of ant colonies.
321
1093000
4000
umożliwiają przewidywanie zachowań mrówczej kolonii.
18:31
Again, I don't want to say that this kind of haphazard pattern of interactions
322
1099000
5000
Nie twierdzę, że ten przypadkowy wzór interakcji
18:36
produces a factory that works with the precision and efficiency of clockwork.
323
1104000
7000
jest podstawą organizacji, która działa precyzyjnie jak szwajcarski zegarek.
18:43
In fact, if you watch ants at all, you end up trying to help them
324
1111000
3000
Obserwując mrówki poczujecie,
18:46
because they never seem to be doing anything
325
1114000
2000
że chcecie im pomóc, bo ich poczynania będą czasem nielogiczne.
18:48
exactly the way that you think that they ought to be doing it.
326
1116000
3000
że chcecie im pomóc, bo ich poczynania będą czasem nielogiczne.
18:51
So it's not really that out of these haphazard contacts, perfection arises.
327
1119000
7000
Z przypadkowych kontaktów nie powstaje perfekcja.
18:58
But it works pretty well.
328
1126000
2000
Mimo to, system działa nieźle.
19:00
Ants have been around for several hundred million years.
329
1128000
3000
Mrówki są tu od kilkuset milionów lat.
19:03
They cover the earth, except for Antarctica.
330
1131000
3000
Wyłączając Antarktykę są wszędzie.
19:06
Something that they're doing is clearly successful enough
331
1134000
4000
Coś w ich działaniu jest na tyle udane,
19:10
that this pattern of haphazard contacts, in the aggregate,
332
1138000
3000
że wzór kontaktów jako całość
19:13
produces something that allows ants to make a lot more ants.
333
1141000
4000
sprawia, że ich liczba sukcesywnie się powiększa.
19:17
And one of the things that we're studying is how natural selection
334
1145000
3000
Badamy też to, jak dobór naturalny
19:20
might be acting now to shape this use of interaction patterns --
335
1148000
7000
może wpływać na budowę wzorów interakcji...
19:27
this network of interaction patterns --
336
1155000
2000
tej sieci interakcji...
19:29
to perhaps increase the foraging efficiency of ant colonies.
337
1157000
5000
by zwiększyć wydajność zdobywania pożywienia.
19:34
So the one thing, though, that I want you to remember about this
338
1162000
3000
Powinniście jednak zapamiętać,
19:37
is that these patterns of interactions
339
1165000
3000
że te wzory interakcji
19:40
are something that you'd expect to be closely connected to colony size.
340
1168000
5000
są ściśle związane z wielkością kolonii.
19:45
The simplest idea is that when an ant is in a small colony --
341
1173000
5000
Zarówno mrówka z małej kolonii,
19:50
and an ant in a large colony can use the same rule,
342
1178000
4000
jaki i mrówka w dużej kolonii, działają na zasadzie:
19:54
like "I expect to meet another forager every three seconds."
343
1182000
4000
co trzy sekundy spotykam mrówkę robiącą to co ja.
19:58
But in a small colony, it's likely to meet fewer foragers,
344
1186000
3000
Ale mrówka z małej kolonii spotka ich mniej,
20:01
just because there are fewer other foragers there to meet.
345
1189000
4000
bo jej kolonia jest mniejsza.
20:05
So this is the kind of rule that, as the colony develops and gets older and larger,
346
1193000
6000
W myśl tej zasady, wraz z rozwojem kolonii
20:11
will produce different behavior in an old colony and a small young one.
347
1199000
5000
zmianie ulega też zachowanie mrówek.
20:16
Thank you.
348
1204000
2000
Dziękuję.
20:18
(Applause)
349
1206000
2000
(Brawa)
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