Dodano: 25 październik 2019r.

Mrówki są lepsze od nas w zarządzaniu ruchem i nigdy nie stoją w korkach

Mrówki są znacznie lepsze od ludzi w organizowaniu ruchu zbiorowego. Nawet w gęstych, zatłoczonych warunkach, koloniom mrówek udaje się utrzymać płynny i wydajny przepływ ruchu, przede wszystkim poprzez dostosowanie zachowania poszczególnych osobników do zmieniających się okoliczności. Naukowcy zbadali, w jaki sposób te małe stworzenia unikają zatorów, co może potencjalnie pomóc rozwiązać problem korków w ludzkich miastach.

Mrówki są lepsze od nas w zarządzaniu ruchem i nigdy nie stoją w korkach

 

Niezależnie od tego, czy zdarzają się podczas powrotów z urlopów, czy w trakcie codziennych dojazdów do pracy, korki mają wpływ zarówno na samochody, jak i pieszych. Są doskonałym przykładem tego, co dzieje się, gdy zbyt wiele osób krąży razem w tej samej przestrzeni. Naukowcy z Research Center on Animal Cognition (CNRS / Université Toulouse III - Paul Sabatier) i University of Arizona wykazali, że kolonie mrówek są “odporne” na korki i zachowują płynny ruch, nawet w przypadku wyjątkowo zatłoczonych tras, zapewniając w ten sposób stałą wydajność w żerowaniu.

Aby rozwiązać zagadkę cudownego zarządzania ruchem przez mrówki, naukowcy przeprowadzili 170 eksperymentów, w których obserwowali mrówki kursujące między kolonią, a źródłem pożywienia. Wszystkie doświadczenia były rejestrowane na wideo. W badaniach uwzględniono szerokość ścieżki i liczbę osobników z niej korzystających, w celu określenia liczby owadów na jednostkę powierzchni.

 

Badania ukazały się w piśmie “eLife”.

Uczeni zauważyli, że kilka oddalonych od siebie mrówek zachowuje się zwyczajnie, jak pojedyncze mrówki. Ale gdy są wystarczająco blisko siebie i zachowanie się zmienia i zaczynają się poruszać bardziej jak pojedyncza jednostka.

Mrówki wiedzą, jak rozładować korki

W ciągu ostatniej dekady przeprowadzono szereg badań dotyczących zbiorowego zachowania tych fascynujących owadów. W 2008 roku niemieccy naukowcy zbudowali w laboratorium malutką autostradę dla mrówek wraz z odpowiednikiem węzłów drogowych, aby mrówki mogły nawigować między mrowiskiem, a źródłem pożywienia. Następnie naukowcy monitorowali owady i sprawdzali, jak szybko mrówki znajdą najkrótszą możliwą drogę. Można było się spodziewać, że w pobliżu węzłów utworzą się korki, tak jak na ludzkich autostradach. Jednak tak się nie stało. Zamiast tego, ilekroć trasa zaczynała się zapychać, mrówki wracające do kolonii blokowały mrówki podróżujące w przeciwnym kierunku, zmuszając je do znalezienia alternatywnej trasy.

W ubiegłym roku na Georgia Institute of Technology zbadano, w jaki sposób mrówki optymalizują kopanie tuneli. Tunele w kolonii mrówek ogniowych (Solenopsis) są wąskie i ledwie wystarcza tam miejsca dla dwóch osobników, ale rzadko zdarzają się korki. Kiedy mrówka napotka tunel, w którym pracują już inne mrówki, wycofuje się, by znaleźć inny tunel. W zachowaniu płynności ruchu pomaga również to, że tylko niewielka część kolonii kopie w tym samym momencie: około 30 proc. z nich wykonuje około 70 proc. Pracy.

Dlaczego mrówki są “odporne” na korki?

W ramach nowego badania naukowcy przeprowadzili eksperymenty z mrówkami argentyńskimi (Linepithema humile). Połączyli mostami kilka kolonii mrówek ze źródłem pożywienia. Badacze zbudowali mosty o różnych szerokościach - 5 mm, 10 mm i 20 mm. Szerokość była powiązana z rozmiarem koloni, które liczyły od 400 do 25 600 pojedynczych mrówek. Naukowcy monitorowali ruch mrówek, rejestrując natężenia ruchu, czyli liczbę mrówek pokonujących daną odległość na jednostkę czasu, prędkość mrówek i liczbę zderzeń.

Uczeni odkryli, że przepływ ruchu pozostał płynny i stabilny, nawet gdy 80 proc. powierzchni mostu zostało zajęte przez owady. Dla porównania, w warunkach ludzkich, ruch uliczny zaczyna zwalniać już przy 40 proc. obłożeniu. Jaki jest zatem sekret mrówek? Mrówki dostosowując "zasady" do potrzeb, gdy zaczyna się robić tłoczno.

“Gdy gęstość na szlaku rośnie, mrówki zdają się być w stanie ją ocenić lokalnie i odpowiednio dostosować swoją prędkość, aby uniknąć jakiegokolwiek zakłócenia ruchu. Ponadto mrówki powstrzymały się od wejścia na zatłoczoną ścieżkę, co zapewniało, że przepustowość mostu (maksymalna wartość przepływu dozwolona przez szerokość mostu) nigdy nie została przekroczona” - napisali uczeni.

Bierzmy przykład z mrówek

Oczywiście mrówki nie podlegają tym samym ograniczeniom, co ludzie, jak chociażby przepisy ruchu drogowego wymagające od kierowców zatrzymania się na czerwonym świetle, nawet jeśli nie ma w pobliżu innych samochodów. „Korki uliczne są wszechobecne w społeczeństwie ludzkim, w którym jednostki realizują swoje osobiste cele. Natomiast mrówki mają wspólny cel: przetrwanie kolonii, dlatego działają wspólnie, aby zoptymalizować dostawy żywności” - wyjaśnili autorzy.

Mechanizm, dzięki któremu mrówki osiągają tak zadziwiający przepływ ruchu, pozostaje nieuchwytny, ale badając ich współną koordynację, nadal możemy nauczyć się od tych fascynujących owadów kilku przydatnych zasad. Badania mogą pewnego dnia umożliwić programowanie flot pojazdów autonomicznych w celu koordynowania ich ruchów równie skutecznie, jak dzieje się to w świecie mrówek.

 

Źródło: CNRS, fot. Emmanuel Perrin/CRCA/CNRS