TED2003
Deborah Gordon: The emergent genius of ant colonies
Deborah Gordon fala sobre formigas
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Com uma escavadeira empoeirada, algumas canetinhas coloridas japonesas e uns poucos estudantes sob seu comando, Deborah Gordon escava colônias de formigas no deserto do Arizona a fim de descobrir mais sobre o funcionamento de sistemas complexos.
Deborah Gordon - Ecologist
By studying how ant colonies work without any one leader, Deborah Gordon has identified striking similarities in how ant colonies, brains, cells and computer networks regulate themselves. Full bio
By studying how ant colonies work without any one leader, Deborah Gordon has identified striking similarities in how ant colonies, brains, cells and computer networks regulate themselves. Full bio
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00:13
I study ants, and that's because I like to think about how organizations work.
0
1000
5000
Eu estudo formigas, e faço isto porque gosto de estudar a respeito de como organizações funcionam.
00:18
And in particular, how the simple parts of organizations
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6000
6000
E em particular, como as partes mais simples destas organizações
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interact to create the behavior of the whole organization.
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12000
4000
interagem para criar um comportamento na organização como um todo.
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So, ant colonies are a good example of an organization like that,
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17000
6000
Bem, colônicas de formigas são um bom exemplo de organizações deste tipo,
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and there are many others. The web is one.
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23000
2000
e existem muitos outros exemplos. A rede é um.
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There are many biological systems like that --
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25000
2000
Existem muitos sistemas biológicos assim --
00:39
brains, cells, developing embryos.
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27000
3000
cérebros, células, embriões em desenvolvimento.
00:42
There are about 10,000 species of ants.
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30000
3000
Existem cerca de 10.000 espécies de formigas.
00:45
They all live in colonies consisting of one or a few queens,
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33000
5000
Elas vivem em colônias com uma ou algumas rainhas,
00:50
and then all the ants you see walking around are sterile female workers.
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38000
5000
e todas as formigas que você vê andando por aí são fêmeas estéreis.
00:55
And all ant colonies have in common that there's no central control.
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43000
4000
E todas estas colônias têm uma característica em comum: não há controle central.
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Nobody tells anybody what to do.
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47000
2000
Ninguém diz a ninguém o que fazer.
01:01
The queen just lays the eggs. There's no management.
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49000
4000
A rainha só bota os ovos. Não existe gerenciamento.
01:05
No ant directs the behavior of any other ant.
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53000
4000
Nenhuma formiga comanda o comportamento de nenhuma outra formiga.
01:09
And I try to figure out how that works.
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57000
2000
E eu tentei descobrir como isto funciona.
01:13
And I've been working for the past 20 years
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61000
2000
E eu tenho estudado nos últimos 20 anos
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on a population of seed-eating ants in southeastern Arizona.
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63000
4000
uma população de formigas comedoras de sementes no sudeste do Arizona.
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Here's my study site. This is really a picture of ants,
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67000
2000
Este é o meu local de estudo. Na verdade é uma foto de formigas,
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and the rabbit just happens to be there.
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69000
3000
e um coelho estava lá por acaso.
01:25
And these ants are called harvester ants because they eat seeds.
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73000
4000
E estas formigas são chamadas coletoras porque elas comem sementes.
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This is the nest of the mature colony, and there's the nest entrance.
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77000
4000
Este é o ninho de uma colônia madura, e ali está a entrada.
01:33
And they forage maybe for about 20 meters away,
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81000
3000
E elas colhem por mais ou menos 20 metros de distância,
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gather up the seeds and bring them back to the nest, and store them.
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84000
4000
juntam as sementes e as trazem de volta ao ninho, e as armazenam.
01:40
And every year I go there and make a map of my study site.
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88000
2000
E todo ano eu vou lá e faço um mapa do meu local de estudo.
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This is just a road. And it's not very big:
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90000
3000
É apenas uma estrada. E não é muito grande.
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it's about 250 meters on one side, 400 on the other.
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93000
3000
tem cerca de 250 por 400 metros.
01:48
And every colony has a name, which is a number,
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96000
2000
E cada uma tem um nome, que é um número.
01:50
which is painted on a rock. And I go there every year
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98000
3000
E está pintado numa pedra. E eu vou lá uma vez por ano
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and look for all the colonies that were alive the year before,
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101000
3000
e verifico todas as colônias que estavam vivas no ano anterior,
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and figure out which ones have died, and put all the new ones on the map.
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104000
4000
e vejo quais morreram, e coloco as novas no mapa.
02:00
And by doing this I know how old they all are.
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108000
2000
E fazendo isto sei que idade elas têm.
02:02
And because of that, I've been able to study how their behavior changes
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110000
4000
e por causa disto, pude estudar como seu comportamento muda
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as the colony gets older and larger.
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114000
3000
conforme ficam mais velhas e maiores.
02:09
So I want to tell you about the life cycle of a colony.
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117000
2000
Então quero falar sobre o ciclo de vida de uma colônia.
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Ants never make more ants; colonies make more colonies.
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119000
4000
Formigas nunca fazem mais formigas, colônias fazem mais colônias.
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And they do that by each year sending out the reproductives --
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123000
3000
E fazem isto enviando reprodutores a cada ano --
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those are the ones with wings -- on a mating flight.
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126000
3000
aquelas formigas com asas -- num voo de acasalamento.
02:22
So every year, on the same day -- and it's a mystery exactly how that happens --
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130000
4000
Então todos os anos, no mesmo dia -- e é um mistério como isto acontece --
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each colony sends out its virgin, unmated queens with wings, and the males,
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134000
6000
cada colônia envia rainhas aladas e virgens, e os machos,
02:32
and they all fly to a common place. And they mate.
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140000
4000
e eles voam para um lugar em comum. E ele acasalam.
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And this shows a recently virgin queen. Here's her wings.
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144000
6000
E isto mostra uma rainha recentemente virgem. Aí estão suas asas.
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And she's in the process of mating with this male,
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150000
4000
E elas está acasalando com este macho,
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and there's another male on top waiting his turn.
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155000
3000
e tem outro macho em cima, esperando sua vez.
02:50
Often the queens mate more than once.
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158000
2000
Frequentemente as rainhas acasalam mais de uma vez.
02:52
And after that, the males all die. That's it for them.
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160000
3000
E depois, os machos todos morrem. Acabou pra eles.
02:55
(Laughter)
45
163000
2000
(Risos)
02:57
And then the newly mated queens fly off somewhere, drop their wings,
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165000
5000
E então, as rainhas que acabaram de acasalar voam pra algum lugar, deixam suas asas caírem,
03:02
dig a hole and go into that hole and start laying eggs.
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170000
4000
cavam um buraco no chão e começam a botar ovos nele.
03:06
And they will live for 15 or 20 years, continuing to lay eggs
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174000
5000
E elas vivem por 15 ou 20 anos, sempre botando ovos
03:11
using the sperm from that original mating.
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179000
2000
usando o esperma daquele acasalamento original.
03:14
So the queen goes down in there.
50
182000
2000
Então as rainhas vão lá para dentro.
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She lays eggs, she feeds the larvae -- so an ant starts as an egg, then it's a larva.
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184000
5000
Põe ovos, alimentas as larvas -- portanto, uma formiga começa como ovo e depois vira larva.
03:21
She feeds the larvae by regurgitating from her fat reserves.
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189000
4000
Ela alimenta as larvas regurgitando a partir de suas reservas de gordura.
03:25
Then, as soon as the ants -- the first group of ants -- emerge,
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193000
4000
Então, as primeiras formigas -- o primeiro grupo de formigas -- que emergem,
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they're larvae. Then they're pupae. Then they come out as adult ants.
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197000
3000
elas são larvas. Depois são pupas. E elas depois se tornam formigas adultas.
03:32
They go out, they get the food, they dig the nest,
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200000
3000
Elas saem, vão colher comida, elas cavam o ninho,
03:35
and the queen never comes out again.
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203000
2000
E a rainha nunca mais sai.
03:37
So this is a one-year-old colony -- this happens to be 536.
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205000
4000
Então este é um ninho de um ano de idade -- este é o ninho 536.
03:41
There's the nest entrance, there's a pencil for scale.
58
209000
2000
Ali está a entrada, ali está um lápis para servir de escala.
03:43
So this is the colony founded by a queen the previous summer.
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211000
4000
Esta é, portanto, uma colônia fundada por uma rainha no verão anterior.
03:47
This is a three-year-old colony.
60
215000
2000
Esta é uma colônia de três anos de idade.
03:49
There's the nest entrance, there's a pencil for scale.
61
217000
4000
Ali está a entrada, e o lápis para servir de escala
03:53
They make a midden, a pile of refuse -- mostly the husks of the seeds that they eat.
62
221000
5000
Elas fazem um depósito de resíduos -- na maior parte feito das cascas das sementes que comem.
03:58
This is a five-year-old colony. This is the nest entrance, here's a pencil for scale.
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226000
5000
Esta uma colônia de cinco anos. Esta é a entrada, e aí está o lápis para servir de escala.
04:03
This is about as big as they get, about a meter across.
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231000
3000
Isto é o maior tamanho a que chegam, cerca de um metro de diâmetro.
04:07
And then this is how colony size and numbers of worker ants changes --
65
235000
5000
E assim é como o tamanho e os números de uma colonia mudam --
04:12
so this is about 10,000 worker ants --
66
240000
3000
chegam a cerca de 10.000 formigas trabalhadoras --
04:15
changes as a function of colony age, in years.
67
243000
3000
mudam conforme uma colônia fica mais velha.
04:18
So it starts out with zero ants, just the founding queen,
68
246000
5000
Começa com zero formigas, apenas a rainha fundadora,
04:23
and it grows to a size of about 10 or 12 thousand ants when the colony is five.
69
251000
4000
e cresce chegando a 10 ou 12 mil formigas quando a colônia chega aos cinco anos.
04:27
And it stays that size until the queen dies
70
255000
3000
E fica deste tamanho até a rainha morrer
04:30
and there's nobody to make more ants, when she's about 15 or 20 years old.
71
258000
5000
e não tem ninguém pra fazer mais formigas, quando ela tem 15 ou 20 anos.
04:35
And it's when they reach this stable size, in numbers of ants,
72
263000
4000
E quando atinge um tamanho estável, em número de formigas,
04:39
that they start to reproduce.
73
267000
2000
elas começam a se reproduzir.
04:41
That is, to send more winged queens and males to that year's mating flight.
74
269000
6000
Ou seja, enviar mais rainhas aladas e machos para o voo de acasalamento daquele ano.
04:47
And I know how colony size changes as a function of colony age
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275000
5000
E eu sei como o tamanho da colônia muda em função de sua idade,
04:52
because I've dug up colonies of known age and counted all the ants. (Laughter)
76
280000
5000
porque eu escavei colônias de idade conhecida e contei todas as formigas.
04:59
So that's not the most fun part of this research, although it's interesting.
77
287000
5000
Esta não é a parte mais divertida da pesquisa, mas é interessante.
05:04
(Laughter)
78
292000
1000
(Risos)
05:05
Really the question that I think about with these ants is what I call task allocation.
79
293000
5000
A questão que me atenho quando penso sobre estas formigas é a alocação de tarefas.
05:10
That's not just how is the colony organized,
80
298000
3000
Isto não é apenas a forma como a colônia está organizada,
05:13
but how does it change what it's doing?
81
301000
2000
mas como ela muda o que está fazendo.
05:15
How is it that the colony manages to adjust
82
303000
4000
Como é que a colônia consegue ajustar
05:19
the numbers of workers performing each task as conditions change?
83
307000
4000
o número de trabalhadoras em cada tarefa conforme mudam as condições.
05:23
So, things happen to an ant colony.
84
311000
2000
Portanto, coisas acontecem para uma colônia de formigas.
05:25
When it rains in the summer, it floods in the desert.
85
313000
3000
Quando chove no verão, inunda o deserto.
05:28
There's a lot of damage to the nest,
86
316000
2000
E isto causa muito estrago no ninho,
05:30
and extra ants are needed to clean up that mess.
87
318000
3000
e são necessárias formigas a mais para limpar a bagunça.
05:33
When extra food becomes available --
88
321000
2000
Quando mais comida se torna disponível --
05:35
and this is what everybody knows about picnics --
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323000
2000
e isto é o que todos sabem sobre os piqueniques --
05:37
then extra ants are allocated to collect the food.
90
325000
3000
então formigas extras são alocadas na coleta de comida.
05:40
So, with nobody telling anybody what to do, how is it that
91
328000
3000
Portanto, sem que ninguém mande em ninguém, como é que
05:43
the colony manages to adjust the numbers of workers performing each task?
92
331000
4000
a colônia se gerencia para ajustar o número de formigas em cada tarefa?
05:47
And that's the process that I call task allocation.
93
335000
3000
E este é o processo que eu chamo de alocação de tarefas.
05:51
And in harvester ants, I divide the tasks
94
339000
2000
E em formigas coletoras, eu divido as tarefas
05:53
of the ants I see just outside the nest
95
341000
2000
das formigas que vejo fora do ninho
05:55
into these four categories: where an ant is foraging,
96
343000
3000
nestas quatro categorias: quando a formiga está coletando,
05:58
when it's out along the foraging trail, searching for food or bringing food back.
97
346000
5000
quando está fora na trilha de coleta, buscando comida para trazer de volta.
06:03
The patrollers -- that's supposed to be a magnifying glass --
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351000
3000
As patrulheiras -- isto deveria se parecer com uma lente de aumento --
06:06
are an interesting group that go out early in the morning
99
354000
2000
são um grupo interessante que sai muito cedo pela manhã
06:08
before the foragers are active.
100
356000
2000
antes das coletoras acordarem.
06:10
They somehow choose the direction that the foragers will go,
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358000
3000
Elas escolhem a direção que as coletoras vão usar,
06:13
and by coming back -- just by making it back --
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361000
3000
e por voltar -- simplesmente pelo fato de voltar --
06:16
they tell the foragers that it's safe to go out.
103
364000
3000
elas dizem às coletoras que é seguro sair.
06:19
Then the nest maintenance workers work inside the nest,
104
367000
3000
E depois as trabalhadoras que fazem a manutenção dentro do ninho,
06:22
and I wanted to say that the nests look a lot like Bill Lishman's house.
105
370000
5000
e quero dizer que os ninhos parecem um pouco a casa de Bill Lishman.
06:27
That is, that there are chambers inside,
106
375000
2000
Isto é, existem câmaras,
06:29
they line the walls of the chambers with moist soil
107
377000
4000
elas endurecem as paredes das câmaras com solo umedecido
06:33
and it dries to a kind of an adobe-like surface in it.
108
381000
3000
e isto seca e fica com um acabamento parecido com adobe.
06:36
It also looks very similar to some of the cave dwellings
109
384000
3000
Também se parece com algumas daquelas casas nas cavernas
06:39
of the Hopi people that are in that area.
110
387000
3000
dos índios Hopi daquela área.
06:42
And the nest maintenance workers do that inside the nest,
111
390000
4000
E os encarregados da manutenção fazem isto dentro do ninho,
06:46
and then they come out of the nest carrying bits of dry soil in their mandibles.
112
394000
3000
e eles saem do ninho carregando pedacinhos de solo seco nas mandíbulas.
06:49
So you see the nest maintenance workers come out with a bit of sand,
113
397000
3000
Por isso você vê os trabalhadores da manutenção vinho pra fora com um pouquinho de areia,
06:52
put it down, turn around, and go back in.
114
400000
2000
colocam no chão, voltam pra trás e retornam pra dentro.
06:54
And finally, the midden workers put some kind of territorial chemical in the garbage.
115
402000
8000
E finalmente, as formigas lixeiras colocam algum químico territorial no lixo.
07:02
So what you see the midden workers doing is making a pile of refuse.
116
410000
3000
O que você vê as lixeiras fazerem é uma pilha de refugos.
07:05
On one day, it'll all be here, and then the next day
117
413000
2000
Num dia estão todos ali, e no dia seguinte
07:07
they'll move it over there, and then they'll move it back.
118
415000
2000
eles a movem um pouco para lá, e depois movem de volta.
07:09
So that's what the midden workers do.
119
417000
4000
E isto é o que eles fazem.
07:13
And these four groups are just the ants outside the nest.
120
421000
4000
E estes quatro grupos são as formigas fora do ninho.
07:17
So that's only about 25 percent of the colony, and they're the oldest ants.
121
425000
4000
E isto é cerca de 25 por cento da colônia, e elas são as formigas mais velhas.
07:21
So, an ant starts out somewhere near the queen.
122
429000
3000
Então, uma formiga começa em algum lugar perto da rainha.
07:24
And when we dig up nests we find they're about as deep
123
432000
3000
E quando escavamos os ninhos, vemos que eles são tão profundos
07:27
as the colony is wide, so about a meter deep for the big old nests.
124
435000
4000
quanto são largos, cerca de um metro de profundidade para os ninhos grandes e velhos.
07:31
And then there's another long tunnel and a chamber, where we often find the queen,
125
439000
5000
E então tem outro túnel longo e uma câmara, onde encontramos a rainha,
07:36
after eight hours of hacking away at the rock with pickaxes.
126
444000
4000
depois de oito horas procurando na rocha com enxadas.
07:40
I don't think that chamber has evolved because of me and my backhoe
127
448000
4000
Eu não acho que a câmara evoluiu por minha causa ou do minha escavadora
07:44
and my crew of students with pickaxes,
128
452000
2000
e meu grupo de estudantes com enxadas,
07:46
but instead because when there's flooding,
129
454000
2000
mas porque quando ocorrem inundações,
07:48
occasionally the colony has to go down deep.
130
456000
3000
a colônia tem que ir bem fundo.
07:51
So there's this whole network of chambers.
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459000
2000
Então tem esta rede de câmaras.
07:53
The queen's in there somewhere; she just lays eggs.
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461000
3000
A rainha está lá, em algum lugar, ela só bota ovos.
07:56
There's the larvae, and they consume most of the food.
133
464000
3000
E tem as larvas, e elas consomem a maior parte da comida.
07:59
And this is true of most ants --
134
467000
2000
E isto é verdade para a maioria das formigas --
08:01
that the ants you see walking around don't do much eating.
135
469000
2000
as formigas que você vê por aí não comem muito.
08:03
They bring it back and feed it to the larvae.
136
471000
2000
Elas trazem tudo de volta e dão para as larvas.
08:05
When the foragers come in with food, they just drop it into the upper chamber,
137
473000
5000
Quando as coletoras entram com a comida, elas a deixam cair na câmara superior,
08:10
and other ants come up from below, get the food,
138
478000
3000
e outras formigas vem de baixo, pegam a comida,
08:13
bring it back, husk the seeds, and pile them up.
139
481000
3000
trazem pra dentro, descascam as sementes e as empilham.
08:16
There are nest maintenance workers working throughout the nest.
140
484000
3000
Estas são formigas de manutenção trabalhando em todo o ninho.
08:19
And curiously, and interestingly, it looks as though at any time
141
487000
5000
E curiosamente, e interessantemente, parece que a qualquer momento
08:24
about half the ants in the colony are just doing nothing.
142
492000
3000
metade das formigas na colônia não está fazendo nada.
08:27
So, despite what it says in the Bible,
143
495000
2000
Então apesar do que diz a Bíblia,
08:29
about, you know, "Look to the ant, thou sluggard,"
144
497000
4000
sobre, você sabe, "Veja a formiga, seu preguiçoso,"
08:33
in fact, you could think of those ants as reserves.
145
501000
3000
na verdade, você pode pensar nelas como reservistas.
08:36
That is to say, if something happened -- and I've never seen anything like this happen,
146
504000
3000
Isto é, se alguma coisa acontece -- e eu nunca vi isto acontecer,
08:39
but I've only been looking for 20 years --
147
507000
2000
mas eu estou estudando há apenas 20 anos --
08:41
if something happened, they might all come out if they were needed.
148
509000
4000
se alguma coisa acontecer, elas podem vir pra fora se forem requisitadas.
08:45
But in fact, mostly they're just hanging around in there.
149
513000
2000
Mas na verdade, elas estão só descansando lá.
08:47
And I think it's a very interesting question --
150
515000
2000
E acho que esta é uma questão muito interessante --
08:49
what is there about the way the colony is organized
151
517000
3000
o que existe no jeito como as colônias estão organizadas
08:52
that might give some function to a reserve of ants who are doing nothing?
152
520000
7000
que dá alguma função à reserva de formigas que não faz nada?
08:59
And they sort of stand as a buffer in between
153
527000
4000
E elas servem de proteção no meio
09:03
the ants working deep inside the nest and the ants working outside.
154
531000
3000
das formigas de dentro do ninho e das que trabalham do lado de fora.
09:06
And if you mark ants that are working outside, and dig up a colony,
155
534000
4000
E se você marcar as formigas que trabalham do lado de fora, e escava uma colônia,
09:10
you never see them deep down.
156
538000
2000
você nunca as verá numa camada muito profunda.
09:12
So what's happening is that the ants work inside the nest when they're younger.
157
540000
5000
O que ocorre é que as formigas que trabalham do lado de dentro dão mais novas.
09:17
They somehow get into this reserve.
158
545000
2000
Elas estão na reserva.
09:19
And then eventually they get recruited to join this exterior workforce.
159
547000
4000
E um dia elas são recrutadas para se juntar à força exterior.
09:23
And once they belong to the ants that work outside, they never go back down.
160
551000
4000
E depois que elas se juntam às formigas que saem, elas nunca voltam para o fundo novamente.
09:28
Now ants -- most ants, including these, don't see very well.
161
556000
3000
As formigas -- a maioria, incluindo estas, não enxergam muito bem.
09:31
They have eyes, they can distinguish between light and dark,
162
559000
3000
Elas têm olhos, elas distinguem entre claro e escuro,
09:34
but they mostly work by smell.
163
562000
2000
mas elas trabalham pelo olfato.
09:36
So just to reinforce that what you might have thought
164
564000
4000
Portanto, só para reforçar o que você deve ter pensado
09:40
about ant queens isn't true --
165
568000
2000
sobre as rainhas, não é verdade --
09:42
you know, even if the queen did have the intelligence
166
570000
3000
mesmo que a rainha tivesse a inteligência
09:45
to send chemical messages through this whole network of chambers
167
573000
4000
para enviar mensagens químicas através de toda a rede de câmaras
09:49
to tell the ants outside what to do,
168
577000
2000
para as formigas de fora, sobre o que devem fazer,
09:51
there is no way that such messages could make it in time to see
169
579000
4000
não tem jeito destas mensagens chegarem a tempo de ver
09:55
the shifts in the allocation of workers that we actually see outside the nest.
170
583000
5000
as mudanças de alocação dos trabalhadores que nós vemos de fato do lado de fora do ninho.
10:00
So that's one way that we know the queen isn't directing the behavior of the colony.
171
588000
4000
Então esta é uma forma através da qual sabemos que a rainha não está dirigindo o comportamento da colônia.
10:05
So when I first set out to work on task allocation,
172
593000
3000
Da primeira vez que eu comecei a trabalhar com alocação de tarefas,
10:08
my first question was, "What's the relationship
173
596000
3000
a minha primeira dúvida era, "Qual a relação
10:11
between the ants doing different tasks?
174
599000
3000
entre as formigas fazendo tarefas diferentes?
10:14
Does it matter to the foragers what the nest maintenance workers are doing?
175
602000
3000
Será que interessa para as coletoras o que as de manutenção estão fazendo?
10:17
Does it matter to the midden workers what the patrollers are doing?"
176
605000
3000
Será que interessa para as lixeiras o que as patrulheiras estão fazendo?"
10:20
And I was working in the context of a view of ant colonies in which each ant
177
608000
6000
E eu estava trabalhando no contexto de uma visão das colônias na qual cada formiga
10:26
was somehow dedicated to its task from birth
178
614000
3000
estava, de algum modo, dedicada a sua tarefa desde do nascimento
10:29
and sort of performed independently of the others,
179
617000
3000
e meio que atuava de forma independente das outras,
10:32
knowing its place on the assembly line.
180
620000
2000
sabendo seu lugar na linha de montagem.
10:34
And instead I wanted to ask, "How are the different task groups interdependent?"
181
622000
4000
E eu queria perguntar, "De que forma estes grupos de tarefas são independentes?"
10:38
So I did experiments where I changed one thing.
182
626000
2000
Então fiz experimentos nos quais mudei uma coisa.
10:40
So for example, I created more work for the nest maintenance workers
183
628000
4000
Por exemplo, criei mais trabalho para as formigas de manutenção
10:44
by putting out a pile of toothpicks near the nest entrance,
184
632000
4000
colocando uma pilha de palitos de dente perto da entrada,
10:48
early in the morning when the nest maintenance workers are first active.
185
636000
4000
bem cedinho, quando as formigas de manutenção estão ativas.
10:52
This is what it looks like about 20 minutes later.
186
640000
2000
E isto é o que aconteceu depois de 20 minutos.
10:54
Here it is about 40 minutes later.
187
642000
2000
E isto depois do 40 minutos.
10:56
And the nest maintenance workers just take all the toothpicks
188
644000
2000
E elas levaram todos os palitos
10:58
to the outer edge of the nest mound and leave them there.
189
646000
3000
para os limites do montinho do ninho e deixaram lá.
11:01
And what I wanted to know was, "OK,
190
649000
3000
E o que eu queria saber era, "Ok,
11:04
here's a situation where extra nest maintenance workers were recruited --
191
652000
3000
esta é uma situação na qual mais formigas de manutenção foram recrutadas --
11:07
is this going to have any effect on the workers performing other tasks?"
192
655000
4000
mas será que isto influencia as formigas que atuam em outras tarefas?"
11:11
Then we repeated all those experiments with the ants marked.
193
659000
4000
E então repetimos os experimentos com as formigas marcadas.
11:15
So here's some blue nest maintenance workers.
194
663000
3000
Estas são algumas formigas de manutenção, pintadas de azul
11:18
And lately we've gotten more sophisticated
195
666000
2000
E depois elas ficaram mais sofisticadas
11:20
and we have this three-color system.
196
668000
2000
e ficamos com este sistema de 3 cores.
11:22
And we can mark them individually so we know which ant is which.
197
670000
3000
E pudemos marca-las individualmente, para que pudéssemos saber qual é qual.
11:25
We started out with model airplane paint
198
673000
2000
Começamos com tinta de aeromodelismo
11:27
and then we found these wonderful little Japanese markers,
199
675000
2000
e depois encontramos estas canetinhas japonesas,
11:29
and they work really well.
200
677000
2000
e elas serviram muito bem.
11:31
And so just to summarize the result,
201
679000
2000
E, para resumir os resultados,
11:33
well it turns out that yes, the different tasks are interdependent.
202
681000
3000
as tarefas diferentes são interdependentes.
11:36
So, if I change the numbers performing one task,
203
684000
3000
Então se eu mudo o número de formigas numa tarefa,
11:39
it changes the numbers performing another.
204
687000
2000
isto muda o número noutra.
11:41
So for example, if I make a mess
205
689000
2000
Se, por exemplo, eu faço uma bagunça
11:43
that the nest maintenance workers have to clean up,
206
691000
2000
que as formigas de manutenção têm que limpar,
11:45
then I see fewer ants out foraging.
207
693000
2000
eu passo a ver menos formigas coletando.
11:47
And this was true for all the pair-wise combinations of tasks.
208
695000
3000
E isto se mostrou verdade para todos os pares de tarefas.
11:50
And the second result, which was surprising to a lot of people,
209
698000
5000
E o segundo resultado, o qual surpreendeu muita gente,
11:55
was that ants actually switch tasks.
210
703000
2000
foi que as formigas podem, na verdade, trocar de tarefa.
11:57
The same ant doesn't do the same task over and over its whole life.
211
705000
4000
A mesma formiga não faz a mesma coisa sua vida inteira.
12:01
So for example, if I put out extra food, everybody else --
212
709000
3000
Por exemplo, se eu coloca comida extra, todo os outros --
12:04
the midden workers stop doing midden work and go get the food,
213
712000
2000
as lixeiras param de lidar com o lixo e vão pegar a comida,
12:06
they become foragers.
214
714000
2000
elas se tornam coletoras.
12:08
The nest maintenance workers become foragers.
215
716000
2000
As formigas de manutenção se tornam coletoras.
12:10
The patrollers become foragers.
216
718000
2000
As patrulheiras se tornam coletoras.
12:12
But not every transition is possible. And this shows how it works.
217
720000
4000
Mas nem todas as transições são possíveis. E isto nos mostra como tudo funciona.
12:16
Like I just said, if there is more food to collect, the patrollers, the midden workers,
218
724000
4000
Como eu disse, se tem comida pra ser coletada, as patrulheiras, as lixeiras,
12:20
the nest maintenance workers will all change to forage.
219
728000
2000
as da manutenção, todas se tornam coletoras.
12:22
If there's more patrolling to do --
220
730000
2000
Se existe patrulhamento a ser feito --
12:24
so I created a disturbance, so extra patrollers were needed --
221
732000
4000
porque eu criei alguma perturbação, então mais patrulheiras são necessárias --
12:28
the nest maintenance workers will switch to patrol.
222
736000
2000
as formigas de manutenção vão se tornar patrulheiras.
12:30
But if more nest maintenance work is needed --
223
738000
3000
Mas se mais formigas de manutenção são necessárias --
12:33
for example, if I put out a bunch of toothpicks --
224
741000
2000
por exemplo: se eu ponho um montinho de palitos de dente --
12:35
then nobody will ever switch back to nest maintenance,
225
743000
3000
então ninguém vai se tornar formiga de manutenção,
12:38
they have to get nest maintenance workers from inside the nest.
226
746000
3000
elas têm de pegar formigas de manutenção de dentro do ninho.
12:41
So foraging acts as a sink, and the ants inside the nest act as a source.
227
749000
6000
Então a coleta atua como um ralo, e as formigas de dentro atuam como uma fonte.
12:48
And finally, it looks like each ant is deciding
228
756000
2000
E, finalmente, a cada momento cada formiga decide
12:50
moment to moment whether to be active or not.
229
758000
3000
se está ativa ou não.
12:53
So, for example, when there's extra nest maintenance work to do,
230
761000
4000
Se, por exemplo, tem trabalho extra de manutenção a ser feito,
12:57
it's not that the foragers switch over. I know that they don't do that.
231
765000
4000
as coletoras não trocam de função. Eu sei que elas não fazem isto.
13:01
But the foragers somehow decide not to come out.
232
769000
2000
Mas elas decidem, de algum modo, não sair.
13:03
And here was the most intriguing result: the task allocation.
233
771000
4000
E este é o resultado mais intrigante: a alocação de tarefas.
13:07
This process changes with colony age, and it changes like this.
234
775000
4000
Este processo muda conforme a idade da colônia, e muda desta forma.
13:11
When I do these experiments with older colonies --
235
779000
3000
Quando faço estes experimentos com colônias mais antigas --
13:14
so ones that are five years or older --
236
782000
2000
as que tem cinco anos ou mais --
13:16
they're much more consistent from one time to another
237
784000
3000
elas são muito consistentes de uma vez para outra.
13:19
and much more homeostatic. The worse things get,
238
787000
2000
E muito mais homeostáticas. Quanto pior as coisas estejam,
13:21
the more I hassle them, the more they act like undisturbed colonies.
239
789000
3000
quanto mais eu as perturbo, mas elas agem como colônias tranquilas.
13:24
Whereas the young, small colonies --
240
792000
2000
Enquanto as novas, pequenas colônias --
13:26
the two-year-old colonies of just 2,000 ants -- are much more variable.
241
794000
4000
as de dois anos de idade, de apenas 2000 formigas -- são muito mais variáveis.
13:30
And the amazing thing about this is that an ant lives only a year.
242
798000
5000
E o mais interessante é que a formiga vive apenas um ano.
13:35
It could be this year, or this year.
243
803000
2000
Pode ser este ano, ou este.
13:37
So, the ants in the older colony that seem to be more stable
244
805000
4000
Então, as formigas nas colônias mais antiga que parecem ficar mais estáveis
13:41
are not any older than the ants in the younger colony.
245
809000
3000
não são mais velhas que as de uma colônia mais jovem.
13:44
It's not due to the experience of older, wiser ants.
246
812000
3000
Não é por causa de formigas mais experientes ou mais sábias.
13:47
Instead, something about the organization
247
815000
2000
Ao invés disso, é algo a respeito de sua organização
13:49
must be changing as the colony gets older.
248
817000
3000
deve estar mudando conforme as colônias ficam mais velhas.
13:52
And the obvious thing that's changing is its size.
249
820000
3000
E a coisa óbvia que está mudando com é o seu tamanho.
13:55
So since I've had this result, I've spent a lot of time trying to figure out
250
823000
6000
Bem, já que obtive este resultado, gastei bastante tempo tentando descobrir
14:01
what kinds of decision rules -- very simple, local, probably olfactory, chemical
251
829000
6000
que tipo de regras decisórias -- regras muito simples, locais, provavelmente olfativas ou químicas
14:07
rules could an ant could be using, since no ant can assess the global situation --
252
835000
5000
que uma formiga pode estar usando, já que nenhuma formiga consegue ter acesso à situação global --
14:12
that would have the outcome that I see,
253
840000
3000
que correspondesse ao resultado que eu vejo.
14:15
these predictable dynamics, in who does what task.
254
843000
3000
este dinâmica previsível, de quem faz o que.
14:18
And it would change as the colony gets larger.
255
846000
3000
E que mudaria conforme uma colônia fica maior.
14:21
And what I've found out is that ants are using a network of antennal contact.
256
849000
7000
E o que descobri é que as formigas usam uma rede de contatos pelas antenas.
14:28
So anybody who's ever looked at ants has seen them touch antennae.
257
856000
3000
Qualquer um que já viu formigas, já as viu tocarem suas antenas.
14:31
They smell with their antennae.
258
859000
2000
Elas cheiram com suas antenas.
14:33
When one ant touches another, it's smelling it,
259
861000
2000
Quando uma toca a outra, ela a está cheirando.
14:35
and it can tell, for example, whether the other ant is a nest mate
260
863000
4000
E ela pode dizer, por exemplo, se a outra formiga é uma companheira de ninho,
14:39
because ants cover themselves and each other, through grooming,
261
867000
4000
porque formigas cobrem uma a outra quando se limpam
14:43
with a layer of grease, which carries a colony-specific odor.
262
871000
4000
com uma camada de gordura que carrega um odor específico daquela colônia.
14:47
And what we're learning is that an ant uses the pattern of its antennal contacts,
263
875000
5000
E descobrimos que uma formiga usa o padrão de seus contatos de antena,
14:52
the rate at which it meets ants of other tasks, in deciding what to do.
264
880000
5000
a frequência que encontra formigas de outras tarefas, para decidir o que fazer.
14:57
And so what the message is, is not any message
265
885000
3000
Então qual é a mensagem, não é nenhuma mensagem
15:00
that they transmit from one ant to another, but the pattern.
266
888000
4000
que elas transmitem uma para outra, mas o padrão.
15:04
The pattern itself is the message.
267
892000
2000
O padrão é a mensagem.
15:06
And I'll tell you a little bit more about that.
268
894000
2000
E vou falar um pouco mais sobre isto.
15:08
But first you might be wondering:
269
896000
2000
Mas primeiro você deve estar se perguntando,
15:10
how is it that an ant can tell, for example, I'm a forager.
270
898000
5000
como uma formiga pode dizer -- por exemplo, sou uma coletora.
15:15
I expect to meet another forager every so often.
271
903000
2000
Eu espero encontrar uma coletora com uma certa frequência.
15:17
But if instead I start to meet a higher number of nest maintenance workers,
272
905000
4000
Mas se, ao contrário, começo a encontrar um número maior de formigas de manutenção,
15:21
I'm less likely to forage.
273
909000
2000
Provavelmente não vou coletar.
15:23
So it has to know the difference between
274
911000
2000
Então ela tem que saber a diferença entre
15:25
a forager and a nest maintenance worker.
275
913000
2000
uma coletora e uma formiga de manutenção.
15:27
And we've learned that, in this species --
276
915000
3000
E nós aprendemos isto, neste espécie --
15:30
and I suspect in others as well --
277
918000
3000
e eu suspeito que em outras também --
15:33
these hydrocarbons, this layer of grease on the outside of ants,
278
921000
4000
estes hidrocarbonetos, esta camada de gordura no exterior das formigas
15:37
is different as ants perform different tasks.
279
925000
3000
é diferente conforme elas fazer tarefas diferentes.
15:40
And we've done experiments that show that
280
928000
2000
E fizemos experimentos que provaram isto.
15:42
that's because the longer an ant stays outside,
281
930000
2000
isto ocorre porque quanto mais uma formiga fica fora,
15:44
the more these simple hydrocarbons on its surface change,
282
932000
4000
mais estes hidrocarbonetos em seu exterior mudam,
15:48
and so they come to smell different by doing different tasks.
283
936000
3000
por isso elas cheiram diferente conforme fazem tarefas diferentes.
15:51
And they can use that task-specific odor in cuticular hydrocarbons --
284
939000
4000
E elas podem usar este odor específico em hidrocarbonetos cuticulares --
15:55
they can use that in their brief antennal contacts to somehow
285
943000
4000
podem usa-los nos breves contatos através da antena para
15:59
keep track of the rate at which they're meeting ants of certain tasks.
286
947000
4000
manter um registro da frequência dos contatos com formigas de certas tarefas.
16:03
And we've just recently demonstrated this
287
951000
3000
E recentemente demonstramos isto
16:06
by putting extract of hydrocarbons on little glass beads,
288
954000
4000
colocando um extrato de hidrocarbonetos em contas de vidro,
16:10
and dropping the beads gently down into the nest entrance at the right rate.
289
958000
4000
e derramando as contas gentilmente pela entrada do ninho na frequência correta.
16:14
And it turns out that ants will respond to the right rate of contact
290
962000
4000
E aconteceu que as formigas responderam ao contato nesta frequência
16:18
with a glass bead with hydrocarbon extract on it,
291
966000
3000
com uma conta de vidro com o extrato de hidrocarbonetos nela,
16:21
as they would to contact with real ants.
292
969000
3000
da mesma forma com que ao contato com formigas reais.
16:26
So I want now to show you a bit of film --
293
974000
3000
Agora gostaria de mostrar um pequeno filme --
16:33
and this will start out, first of all, showing you the nest entrance.
294
981000
5000
e vai começar primeiro mostrando a entrada do ninho.
16:38
So the idea is that ants are coming in and out of the nest entrance.
295
986000
3000
A ideia é que formigas estão entrando e saindo a toda hora.
16:41
They've gone out to do different tasks, and the rate at which they meet
296
989000
5000
Elas saem para suas várias tarefas, e a frequência com que se encontram
16:46
as they come in and out of the nest entrance determines, or influences,
297
994000
4000
enquanto entram e saem determina, ou influencia
16:50
each ant's decision about whether to go out, and which task to perform.
298
998000
4000
a decisão de cada formiga sobre sair ou não, e sobre qual tarefa adotar.
16:54
This is taken through a fiber optics microscope. It's down inside the nest.
299
1002000
4000
Esta imagem foi capturada com um microscópio com fibra ótica. É dentro do ninho.
16:58
In the beginning you see the ants
300
1006000
2000
No começo você só vê as formigas
17:00
just kind of engaging with the fiber optics microscope.
301
1008000
2000
interagindo com o microscópio de fibra ótica.
17:02
But the idea is that the ants are in there,
302
1010000
4000
Mas a ideia é que elas estão lá dentro,
17:06
and each ant is experiencing a certain flow of ants past it --
303
1014000
5000
e cada formiga experimenta um certo fluxo de formigas --
17:11
a stream of contacts with other ants.
304
1019000
3000
um fluxo de contatos com outras formigas.
17:14
And the pattern of these interactions determines
305
1022000
3000
E o padrão destas interações determina
17:17
whether the ant comes back out, and what it does when it comes back out.
306
1025000
5000
se a formiga volta pra dentro, e o que ela faz quando volta.
17:22
You can also see this in the ants just outside the nest entrance like these.
307
1030000
7000
Você também pode ver isto do lado de fora da entrada do ninho.
17:29
Each ant, then, as it comes back in, is contacting other ants.
308
1037000
4000
Cada formiga, quando entra, trava contato com outras formigas.
17:33
And the ants that are waiting just inside the nest entrance
309
1041000
3000
E as que estão esperando perto da entrada
17:36
to decide whether to go out on their next trip,
310
1044000
3000
decidindo se saem para seu próxima passeio,
17:39
are contacting the ants coming in.
311
1047000
2000
entram em contato com outras formigas entrando.
17:41
So, what's interesting about this system is that it's messy.
312
1049000
4000
O que é interessante neste sistema é que ele é desordenado.
17:45
It's variable. It's noisy. And, in particular, in two ways.
313
1053000
5000
É variável. É ruidoso. E, particularmente, em dois sentidos.
17:50
The first is that the experience of the ant -- of each ant -- can't be very predictable.
314
1058000
5000
O primeiro é que a experiência da formiga -- de cada uma -- não pode ser muito previsível.
17:55
Because the rate at which ants come back depends on
315
1063000
3000
Porque a frequência com que formigas voltam depende de
17:58
all the little things that happen to an ant as it goes out and does its task outside.
316
1066000
5000
várias pequenas coisas que acontecem com uma formiga quando ela sai e faz suas tarefas lá fora.
18:03
And the second thing is that an ant's ability to assess this pattern
317
1071000
5000
O segundo é que a capacidade de uma formiga de acessar este padrão
18:08
must be very crude because no ant can do any sophisticated counting.
318
1076000
6000
deve ser muito pouco refinada, porque nenhuma formiga pode contar de forma sofisticada.
18:15
So, we do a lot of simulation and modeling, and also experimental work,
319
1083000
4000
Então, fazemos muitas simulações e modelagens, e também trabalho experimental,
18:19
to try to figure out how those two kinds of noise combine to,
320
1087000
6000
para tentar descobrir como estes dois tipos de ruído se combinam para,
18:25
in the aggregate, produce the predictable behavior of ant colonies.
321
1093000
4000
no todo, produzir o comportamento previsível de uma colônia de formigas.
18:31
Again, I don't want to say that this kind of haphazard pattern of interactions
322
1099000
5000
Mas por favor, eu não quero dizer que este tipo de padrão desordenado de interações
18:36
produces a factory that works with the precision and efficiency of clockwork.
323
1104000
7000
produz uma fábrica que trabalha com a precisão e eficiência de um relógio.
18:43
In fact, if you watch ants at all, you end up trying to help them
324
1111000
3000
Na verdade, se você assiste uma pouco às formigas, fica tentado a ajudá-las,
18:46
because they never seem to be doing anything
325
1114000
2000
porque elas nunca parecem estar fazendo as coisas
18:48
exactly the way that you think that they ought to be doing it.
326
1116000
3000
exatamente do modo que você consideraria o modo certo.
18:51
So it's not really that out of these haphazard contacts, perfection arises.
327
1119000
7000
Então não é o caso de, a partir destes contatos desordenados, a perfeição emergir.
18:58
But it works pretty well.
328
1126000
2000
Mas funciona muito bem.
19:00
Ants have been around for several hundred million years.
329
1128000
3000
As formigas estão por há várias centenas de milhões de anos.
19:03
They cover the earth, except for Antarctica.
330
1131000
3000
Elas cobrem a Terra, com a exceção da Antártida.
19:06
Something that they're doing is clearly successful enough
331
1134000
4000
Algo que elas fazem é claramente o bastante bem sucedido
19:10
that this pattern of haphazard contacts, in the aggregate,
332
1138000
3000
para que estes contatos desordenados, no todo,
19:13
produces something that allows ants to make a lot more ants.
333
1141000
4000
produzirem algo que permite formigas produzirem mais formigas.
19:17
And one of the things that we're studying is how natural selection
334
1145000
3000
E uma das coisas que estamos estudando é como a seleção natural
19:20
might be acting now to shape this use of interaction patterns --
335
1148000
7000
está agindo neste exato momento com o intuito de definir o uso destes padrões de interação --
19:27
this network of interaction patterns --
336
1155000
2000
esta rede de padrões de interação --
19:29
to perhaps increase the foraging efficiency of ant colonies.
337
1157000
5000
de modo a aumentar a eficiência da coleta de uma colônia de formigas.
19:34
So the one thing, though, that I want you to remember about this
338
1162000
3000
Uma coisa que quero lembrar sobre isto tudo,
19:37
is that these patterns of interactions
339
1165000
3000
é que estes padrões de interação
19:40
are something that you'd expect to be closely connected to colony size.
340
1168000
5000
são algo que se espera que estejam conectados com o tamanho da colônia.
19:45
The simplest idea is that when an ant is in a small colony --
341
1173000
5000
A ideia mais simples é a de que uma formiga numa colônia pequena --
19:50
and an ant in a large colony can use the same rule,
342
1178000
4000
e uma numa colônia grande devem usar a mesma regra,
19:54
like "I expect to meet another forager every three seconds."
343
1182000
4000
como "devo encontrar outra coletora a cada três segundos."
19:58
But in a small colony, it's likely to meet fewer foragers,
344
1186000
3000
Mas numa colônia pequena, deve-se encontrar menos coletoras,
20:01
just because there are fewer other foragers there to meet.
345
1189000
4000
simplesmente porque existem menos coletoras para encontrar.
20:05
So this is the kind of rule that, as the colony develops and gets older and larger,
346
1193000
6000
Este é o tipo de regra que, ao passo que a colônia se desenvolve e fica mais velha e maior,
20:11
will produce different behavior in an old colony and a small young one.
347
1199000
5000
acaba produzindo um comportamento diferente em uma colônia antiga e numa mais jovem.
20:16
Thank you.
348
1204000
2000
Obrigado.
20:18
(Applause)
349
1206000
2000
(Aplausos)
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