Jak mrówki odnajdują drogę do domu
Umiejętność nawigowania w danym środowisku ma kluczowe znaczenie dla wszystkich gatunków zwierząt, zarówno dużych, jak i tych o niewielkich rozmiarach. Naukowcy tradycyjnie zakładali dotąd, że na nieznanym terenie mrówki wykorzystują strategię integracji ścieżki (z ang. path integration, PI), a następnie – w miarę zdobywanego doświadczenia – polegają na pozyskanych informacjach wizualnych. Korzystając ze strategii PI, mrówki znają swoje aktualne położenie względem gniazda, co jest możliwe dzięki monitorowaniu danych dotyczących przebytej odległości i wybranego kierunku. Wraz ze strategią integracji ścieżki, pozyskiwanie i wykorzystywanie wskazówek wizualnych sprawia, że nawigacja staje się wydajniejsza i bardziej precyzyjna. Przeprowadzone w ostatnim czasie badania sugerują jednak, że używany przez mrówki zestaw technik nawigacyjnych jest dużo bardziej zróżnicowany, a do orientacji w terenie posługują się one również między innymi zmysłem węchu. W ramach finansowanego ze środków UE projektu ANT NAVIGATION dokonano szczegółowej analizy ruchu mrówek, aby zidentyfikować wykorzystywane do nawigacji multimodalnej strategie obliczeniowe. Wspomniane strategie są kluczem do zrozumienia mechanizmów nawigacji oraz sposobu, w jaki komunikacja pomiędzy mózgiem, ciałem a środowiskiem warunkuje zachowanie. W pierwszej fazie projektu badacze przeprowadzili gruntowną analizę ścieżek wybieranych w drodze nawigacji przez pustynne mrówki wykorzystujące strategię PI oraz interakcje z innymi wskazówkami sensorycznymi. Naukowcy odkryli, że im wolniej mrówki przemieszczały się, tym skuteczniej identyfikowały znane wskazówki wizualne oraz pozyskiwały nowe. Ponadto wyniki badań wskazują na pozytywny wpływ szybkości poruszania się mrówek na ich precyzję zarówno w odniesieniu do percepcji wzrokowej, jak i wykorzystania strategii PI. Badania w zakresie interakcji pomiędzy zmysłem wzroku a węchem u niedoświadczonych i doświadczonych mrówek z kasty zbieraczek dowiodły, że mrówki leśne są w stanie zlokalizować trudne do odnalezienia miejsce żerowania, kierując się zapachem. W drodze eksperymentów wykazano również, że ścieżki, którymi poruszają się mrówki polegające wyłącznie na węchu, są bardziej kręte i z tego względu dłuższe. Uzupełnienie tej strategii o bodźce wzrokowe pozwoliło na skrócenie wspomnianych ścieżek i zwiększenie szybkości poruszania się po nich, jednak nie pozwoliło na uzyskanie ścieżek równie prostych, jak w przypadku mrówek wykorzystujących jedynie zmysł wzroku. Osiągnięcia inicjatywy ANT NAVIGATION stanowią cenne źródło informacji o obliczeniach przestrzennych stanowiących podstawę nawigacji. Poznanie mechanizmów odpowiedzialnych za interakcje multimodalne pozwoli naukowcom na głębsze zrozumienie tego, co umożliwia owadom złożone zachowania nawigacyjne przy tak małym mózgu. Co więcej, pomoże to udoskonalić konstrukcję robotów autonomicznych niewielkich rozmiarów.
Słowa kluczowe
Mrówki, integracja ścieżki, węch, ANT NAVIGATION, wskazówki sensoryczne
