pheromone-main
Kiến,Tin tức

Pheromone trail của loài kiến

Pheromone trail của loài kiến
5 (100%) 338 votes

Để vượt qua những khó khăn hàng ngày mà đàn kiến phải đối mặt, việc khám phá và khai thác môi trường của chúng là một trong những điều quan trọng nhất. Ở vài loài, kiến thợ thu thập thức ăn bằng cách di chuyển dọc theo các đường định sẵn. Các đường này hình thành nhờ chất pheromone để lại và kết quả là một mạng lưới phức tạp gồm nhiều đường liên kết với nhau. Mạng lưới các đường này sẽ tập trung các cá thể vào một cấu trúc không gian ưu tiên cho việc chạm vào nhau và trao đổi thông tin. Kết quả là cấu trúc liên kết cũng như hình dạng của chúng ảnh hưởng đến sản lượng thức ăn chúng thu hoạch và động lực trao đổi thông tin trong tổ.

Tổ kiến

Đàn côn trùng phô bày các tập tính lôi cuốn kết hợp hiệu quả với cả tính linh hoạt và chắc chắn. Từ cách quản lý giao thông trong mạng lưới tìm kiếm đến việc xây dựng một kết cấu hiệu quả cùng với bố trí nhiệm vụ hiệu quả giữa các kiến thợ, ví dụ về các hành vi phức tạp và tinh vi rất nhiều và đa dạng trong các loài côn trùng sống xã hội. Ngạc nhiên là, sự phức tạp của tập hợp các hành vi và kết cấu này không phản ánh tính đơn giản liên quan của một con côn trùng. Dĩ nhiên, côn trùng là “cỗ máy” phức tạp, với khả năng điều chỉnh tập tính dựa trên cơ sở tổng hợp của nhiều cơ quan cảm nhận. Tuy nhiên, tính phức tạp của nhiều cá thể côn trùng về khả năng nhận thức có thể cao theo nghĩa tuyệt đối, trong khi việc giám sát một hệ thống rộng lớn chưa đủ hiệu quả để giải thích tính phức tạp của mọi hành vi với quy mô thuộc địa. Với phần lớn trường hợp, một con côn trùng không có khả năng tự mình tìm ra một giải pháp hữu dụng cho một vấn đề của tổ, trong khi xã hội mà chúng thuộc về tìm ra giải pháp dựa trên tập thể rất dễ dàng.

Các tập hợp nhận thức chủ yếu dựa trên một tổ chức phi tập trung các hoạt động của côn trùng. Không cá nhân tiêu biểu nào giám sát toàn bộ tổ, không có kế hoạch chi tiết được sử dụng để phối hợp các công việc. Đúng hơn là mỗi cá nhân hành xử dựa trên thông tin chúng thu thập từ môi trường xung quanh, mà không cần quan tâm đến cấu trúc toàn thể. Các tương tác lặp đi lặp lại diễn ra giữa các cá thê cùng loài đảm bảo sự lan truyền và trao đổi của thông tin của tổ và thiết lập các hoạt động của mỗi cá thể. Tổ côn trùng có thể được xem như một hệ thống nhận thức phân tán: câu trả lời của tổ đến những thách thức bên ngoài là kết quả từ sự tổng hợp các phần thông tin thu thập bởi mỗi cá nhân qua một mạng lưới tương tác tinh vi.

Trong số những khó khăn hàng ngày mà tổ côn trùng đối mặt, việc khám phá và khai thác tài nguyên trong môi trường của chúng hầu như chắc chắn sẽ là nhân tổ quan trọng nhất. Ở vài loài việc thu thập thức ăn là công việc dành riêng cho các cá thể hoạt động độc lập, trong khi phần còn lại chủ yếu thu thập thức ăn bởi hàng ngàn kiến thợ di chuyển dọc theo các đường xác định. Các đường này hình thành nhờ pheromone để lại, đầu tiên là các con kiến do thám đã khám phá được nguồn thức ăn và trở về tổ, sau đó là các con kiến thợ được tuyển dụng bởi các con kiến do thám này từ tổ. Ở vài loài kiến thợ để lại một đường hóa học và mạng lưới các đường thám hiểm tương tác với nhau hình thành như kết quả của việc tuyển dụng số lượng kiến thợ khổng lồ đến một khu vực mới (trường hợp điển hình là loài kiến Argentina Linepithema humile).

Linepithema humile

Ở vài loài kiến các mạng lưới này thể hiện một hình dạng đặc trưng: góc trung bình giữa các điểm phân nhánh của đường khi chúng ra khỏi tổ khoảng 50-60o. Do đó một con kiến ra khỏi tổ và di chuyển đến nguồn thức ăn nằm ở chu vi của mạng lưới thường đối mặt với các đường phân nhánh đối xứng, ví dụ như 2 đường theo một đường phân nhánh sẽ lệch xấp xỉ 30° từ hướng ban đầu của kiến. Ngược lại một con kiến quay trở về tổ đối mặt với các đường phân nhánh bất đối xứng. Tại đường phân nhánh, vệt dẫn đến tổ theo đường phân nhánh lệch ít hơn (30°) với hướng ban đầu của kiến so với các đường khác (120°) dẫn ra xa khỏi tổ.

Ở các nghiên cứu gần đây, người ta cho rằng hình dạng của mạng lưới đường có thể hỗ trợ kiến điều hướng trong môi trường tìm kiếm, tiêu biểu ở những loài mà các cá thể chủ yếu hướng theo các đường pheromone mà không sử dụng các yếu tố môi trường (điểm mốc hoặc la bàn mặt trời) để tự định hướng. Các kết quả này cho thấy kiến có thể sử dụng hình dạng mạng lưới như một tín hiệu phân cực chỉ ra hướng chung của tổ hoặc nguồn thức ăn. Tuy nhiên, các nghiên cứu này không giải thích làm cách nào kiến có thể cấu hình các đường phân nhánh. Phần lớn chúng không giải thích tại sao chúng thích hình thành góc 60° giữa các đường phân nhánh khi rẽ ra khỏi tổ. Trong các dự án này, họ đề xuất nghiên cứu cơ chế kiến sử dụng để hinh thành các đường phân nhánh phân cực mà chúng vẽ từ các mạng lưới đường pheromone tập thể.

Trọng tâm của câu hỏi này là ý nghĩa của stigmercy và tự tổ chức. Stigmergy là một loại cơ chế mà các cá nhân ảnh hưởng đến hoạt động của nhau nhờ vào giao tiếp gián tiếp qua sự điều chỉnh môi trường. Các đường pheromone hình thành bởi các tập tính của kiến là một ví dụ nổi tiếng về giao tiếp stigmergic: một con kiến để lại trên nền đất một đường pheromone (điều chỉnh môi trường) kích thích các con còn lại theo sau đường này đến nguồn thức ăn (sự điều chỉnh hoạt động của các cá thể cùng loài). Trong nhiều trường hợp ở xã hội của côn trùng stigmergy liên kết với tự tộ chức. Sau đây là một tập hợp các cơ chế động lực theo đó kết cấu và giải pháp xuất hiện ở mức độ toàn thể của một hệ thống từ các tương tác giữa các thành phần cấp thấp hơn, mà không được mã hóa một cách rõ ràng ở cấp độ cá nhân. Trong ví dụ trước kiến tuyển dụng cũng để lại pheromone trên đường quay về tổ và sau đó gia cố các đường này ngày càng trở nên thu hút hơn. Qua thời gian, các phản hồi tích cực này hình thành sự một con đường di chuyển xác định giữa tổ kiến và một nguồn thức ăn.

Sự liên kết giữa stigmergy và tự tổ chức là nguyên lý mạnh mẽ giải thích cho việc xây dựng và tổng quát hơn là cho cấu trúc không gian ở các loài côn trùng xã hội. Chúng lý giải sự phức tạp của một cấu trúc không gian tổng hợp hình thành không cần thiết bắt nguồn từ hành vi phức tạp của cá thể, nhưng có thể từ các tương tác qua lại đơn giản giữa các cá thể tham gia vào nhiệm vụ thu thập. Nó cũng cho thấy rằng cấu trúc không gian hữu dụng có thể xuất hiện mà không cần có kế hoạch chi tiết.

Tin tức khác