25.05.2017

Исследователи муравьиного языка обнаружили у молодых муравьев стадию лепета. Проведенные российскими биологами эксперименты показали, что молодые насекомые общаются иначе, чем взрослые.

В работе приняли участие московские и новосибирские биологи: Наталья Ацаркина (НИИ физико-химической биологии имени А.Н. Белозерского, МГУ), Софья Пантелеева и Жанна Резникова (Институт систематики и экологии животных СО РАН, НГУ). Результаты опубликованы в научном журнале Comparative Psychology и обсуждались на мирмекологическом симпозиуме в Кракове в мае 2017 года.

Жанна Резникова
Жанна Резникова

О проведенном исследовании рассказала заведующая лабораторией поведенческой экологии Института систематики и экологии животных СО РАН, профессор НГУ, доктор биологических наук Жанна Резникова. Она ― один из ведущих мировых мирмекологов, т.е. специалист по изучению муравьев. Эксперименты проводились в её лаборатории.

Еще в XIX веке было известно, что муравьи общаются между собой с помощью движений антенн-усов. Способность муравьев передавать информацию о последовательности поворотов, ведущих к кормушке в лабиринте, касаясь друг друга антеннами, была установлена Жанной Резниковой и математиком Борисом Рябко. Их эксперименты, которые проводились более 20 лет, позволяют научному сообществу сегодня уверенно говорить о существовании символического «муравьиного языка».

Однако расшифровать муравьиные сигналы не просто. Движения антенн у муравьев слишком быстрые, многочисленные, и даже с помощью современной техники не получается вычленить определенную конфигурацию, соответствующую сообщению «поверни налево, там кормушка».

Гнездо муравьев вида Myrmica rubra в лаборатории ИСиЭЖ СО РАН. Отмеченные краской муравьи принимали участие в экспериментах
Гнездо муравьев вида Myrmica rubra в лаборатории ИСиЭЖ СО РАН. Отмеченные краской муравьи принимали участие в экспериментах

― В связи с этим любые новые представления о языке антенн, которые можно получить экспериментально, помогут исследователям ответить на важные вопросы. Мы для себя выбрали один из самых интересных: требуются ли молодым муравьям «уроки пользователя антеннами» со стороны взрослых, чтобы освоить систему коммуникации? Или муравьи рождаются, а точнее, выходят из коконов, с уже готовым набором движений, которые в дальнейшем предстоит просто комбинировать? ― рассказывает предысторию эксперимента Жанна Резникова.

― Как известно, человеческие младенцы проходят стадию лепета. Они часами играют фонемами, издавая разные комбинации слогов и вслушиваясь в них, пока не перейдут к произнесению первых осмысленных слов. Недавно стадию лепета открыли у обезьянок-мармозеток и даже у летучих мышей. Высказываются предположения, что такая стадия есть в развитии звуковой коммуникации у дельфинов и у других видов со сложной и, главное, гибкой системой сигнализации.

Находятся ли появившиеся на свет муравьи на некоторой начальной стадии развития языка, условно говоря, стадии «лепета»?

Софья Пантелеева
Софья Пантелеева

Исследование ученые решили проводить на муравьях рода Мирмика ― Myrmica rubra.

― Существует более 12 тысяч видов муравьев. Муравьи вида Myrmica rubra ― мелкие рыжеватые, длиной около 5 мм. В природе они строят гнезда в почве, лесной подстилке, могут поселиться под камнями или упавшими деревьями. Муравьев этого вида легко содержать в лабораторных условиях, ― говорит кандидат биологических наук Софья Пантелева.

В лаборатории поведенческой экологии сообществ ИСиЭЖ СО РАН уже много лет работают с муравьями разных видов. Для Myrmica rubra оборудовали площадку, где разместили гнездо. Муравьи вполне обжились на новой территории: питаются сахарным сиропом и личинками мучного хрущака, выводят потомство.

Молодой муравей одной антенной ощупывает субстрат, а второй касается другого муравья (тоже молодого)
Молодой муравей одной антенной ощупывает субстрат, а второй касается другого муравья (тоже молодого)

В своих экспериментах ученые попарно помещали в чашку Петри членов одной муравьиной семьи в разных сочетаниях: взрослого муравья со взрослым, взрослого и молодого, двух молодых муравьев. Молодые — это муравьи, которым еще не исполнилось семи дней. Их легко отличить от взрослых по светлой окраске. Муравей рода Myrmica живет до полутора лет. Участвовавшие в эксперименте молодые муравьи — это совсем юные насекомые, можно сказать, муравьи-дети.

Все детали «общения» муравьев снимались на видеокамеру, сеансы длились от 15 до 80 минут. Видеозаписи тщательно изучались учеными.

Наталья Ацаркина
Наталья Ацаркина

― Оказалось, что муравьи, встретившись в чашке Петри, охотно контактируют друг с другом. Но характер движений и реакций зависит от того, с каким партнером оказался муравей. Взрослый, встретив такого же взрослого, лишь мимолетно касается его антеннами, таких контактов может быть много в течение сеанса наблюдений, но они, как правило, остаются краткими. Совсем по-иному ведут себя взрослые муравьи, встретившись с юной особью. Почти все время они проводят рядом с «ребенком», постоянно поглаживая и ощупывая его, но главное — постоянно стимулируя контакты антеннами. Две трети антеннальных контактов между взрослым и молодым муравьем инициируется взрослым, ― рассказывает кандидат биологических наук Наталья Ацаркина.

Еще более интересным оказался процесс «общения» со стороны молодых муравьев. Молодые насекомые в 4–6 раз дольше контактировали с партнером, независимо от того, взрослый это был или такой же молодой. Контакты между двумя взрослыми муравьями в среднем длились 3 секунды, в то время как между молодыми ― 13–18 секунд.

— Надо видеть, как это выглядит. Если взрослые муравьи, бегая по кругу, лишь на доли секунды касаются друг друга усами, словно говоря друг другу «привет, привет, что происходит?» и вновь разбегаются, то молодые ведут себя по-другому. Они могут подолгу «разговаривать» — застыть на месте и медленно друг друга ощупывать усами, — говорит Софья Пантелеева.

― Движения антенн у молодых муравьев замедленны, неуклюжи и как бы расфокусированы. Они могут одной антенной «общаться» с партнером, а другой ― ощупывать субстрат и вообще исследовать пространство. По впечатлению, процесс освоения муравьем собственных антенн напоминает, как маленький слоненок учится использовать собственный хобот, ― отмечает Жанна Резникова.

Взрослый муравей (справа) ощупывает молодого муравья
Взрослый муравей (справа) ощупывает молодого муравья

Итак, оказалось, что юные муравьи «болтливы» и вместе с тем не слишком хорошо владеют антеннами. Проанализировав длительность контактов и реакцию муравьев друг на друга в разных парах, ученые высказали следующее предположение. Вероятно, коммуникация с помощью антенн у муравьев развивается постепенно, с возрастом, и помимо самостоятельного совершенствования движений, молодые муравьи нуждаются в опыте «общения». Этот опыт взрослые особи им охотно предоставляют.

Ученые назвали эту стадию «лепетом», по аналогии с этапом в развитии речи, который проходят все человеческие существа и зафиксированным в коммуникации некоторых высоко социальных видов животных.

― Заметим, что «лепет» исследовался ранее только относительно акустической коммуникации животных, а в случае с муравьями мы, возможно, можем говорить о «жестовом лепете». Интересно выяснить, какие сообщения могут передавать муравьи на ранней стадии развития коммуникации, способны ли они сообщить друг другу о найденном источнике корма, или это возможно лишь с определенной стадии формирования «антеннального языка». Мы собираемся выяснить этот вопрос в наших следующих экспериментах, ― говорят соавторы.

Исследования были поддержаны грантом РНФ 14–14-00603

Фотографии предоставлены героями материала

Дина Голубева

Последняя редакция: 25.05.2017 21:22