Пространственная организация
 | статьи первый раздел Возможно, придется переписать . ( февраль 2013 г. ) |
Пространственную организацию можно наблюдать, когда компоненты абиотической или биологической группы расположены в пространстве неслучайно. Абиотические модели, такие как рябь в песчаных дюнах или колеблющиеся волновые структуры реакции Белоусова-Жаботинского. [1] возникают после того, как тысячи частиц взаимодействуют миллионы раз. С другой стороны, особи в биологических группах могут располагаться неслучайно из-за эгоистичного поведения, взаимодействия доминирования или кооперативного поведения. У. Д. Гамильтон (1971) предположил, что в неродственном « стаде » животных пространственная организация, вероятно, является результатом эгоистических интересов особей, пытающихся добыть пищу или избежать нападения хищников . [2] С другой стороны, пространственное расположение также наблюдалось среди тесно связанных между собой членов эусоциальных групп, что позволяет предположить, что такое расположение людей может обеспечить преимущества для группы . [3]
Пространственную организацию можно определить как то, как что-то организовано как внутри, так и снаружи относительно своего окружения. Его можно рассматривать как в большом, так и в малом масштабе, а также включать в обсуждение факторы и условия, которые приводят к определенной модели организации. [4] В рамках биологии это может включать абиотические и биотические факторы, в которые погружено население. В рамках цивилизации пространственная организация может включать в себя, является ли территория сельской, пригородной или городской. Пространственная организация может даже включать в себя то, как человек управляет и организует свой газон в соответствии с социальными нормами. [5]
У эусоциальных насекомых
[ редактировать ]
Особи в колонии социальных насекомых могут быть пространственно организованы или расположены внутри гнезда неслучайно. Эти миниатюрные территории или зоны пространственной точности были описаны у медоносных пчел ( Apis mellifera [6] ), муравьи ( Odontomachus brunneus ; [7] Темноторакс альбипеннис ; [8] Зубастый фейдол [3] ), и бумажные осы ( Polistes dominulus , [9] Ропалидия революционная [10] ). Находясь в этих зонах, работники выполняют задачи , соответствующие месту их проживания. Например, особи, которые остаются в центре муравейника, с большей вероятностью будут питаться личинками, тогда как особи, находящиеся на периферии гнезда, с большей вероятностью будут добывать корм. [7] [8] Э.О. Уилсон предположил, что, оставаясь на небольших, неслучайных участках внутри гнезда, можно свести к минимуму расстояние, которое человек перемещает между задачами, и повысить общую эффективность колонии. [3]
В гнезде
[ редактировать ]Собирательство ради работы
[ редактировать ]Существует множество способов разделения пространства внутри гнезда. Согласно гипотезе «собирания пищи для работы», взрослые рабочие начинают выполнять задачи в той части гнезда, где они появились, и постепенно перемещаются к периферии гнезда по мере изменения требований к выполнению тех или иных задач. Эта гипотеза основана на двух наблюдениях: «(1) существует пространственная структура в расположении задач в колониях социальных насекомых и (2) рабочие сначала становятся взрослыми в центре гнезда или вокруг него». [11] Люди могут оставаться в определенной области в течение длительного периода времени, пока там необходимо выполнять задачи. Со временем зона человека может смещаться по мере выполнения задач, и работники ищут другие области, где задачи необходимо выполнить. Медоносные пчелы , например, начинают свою взрослую жизнь с заботы о расплоде, находящемся в районе, где они появились (т. е. о пчелах-кормилицах). В конце концов, рабочие уходят из зоны выращивания выводка и начинают выполнять другие задачи, такие как хранение еды, охрана или добыча пищи. [6]
Иерархия доминирования
[ редактировать ]
Пространство внутри гнезда также может быть разделено в результате доминантных взаимодействий. Например, в колониях бумажных ос одна оплодотворенная королева может найти (инициировать) колонию после пробуждения от спячки (перезимовки). Однако для многих видов характерно, что несколько оплодотворенных самок присоединяются к этим основательницам вместо того, чтобы основывать собственное гнездо. [12] Когда несколько оплодотворенных самок вместе создают колонию, колония быстро растет, но только одна особь становится основной яйцекладкой. [13] В результате серии взаимодействий доминирования наиболее агрессивная оса станет доминирующей особью и станет основным яйцекладущим для группы (основная роль в обеспечении передачи ваших генов последующим поколениям), тогда как оставшиеся подчиненные осы будут выполнять другие задачи, такие как строительство гнезда или добыча пищи. [10] Есть свидетельства того, что эти взаимодействия доминирования также влияют на пространственные зоны, которые занимают люди. У бумажных ос ( Ropalidia Revolutionalis ), а также у муравьев вида Odontomachus brunneus , [7] доминирующие особи с большей вероятностью будут проживать в центральных частях гнезда, где они заботятся о выводке, в то время как подчиненные особи оттесняются к краю, где они с большей вероятностью будут добывать пищу. Неизвестно, происходит ли первым разделение пространства или установление доминирования и является ли другое следствием этого.
За пределами гнезда
[ редактировать ]Есть также свидетельства того, что собиратели, то есть насекомые, которые покидают гнездо, чтобы собрать ценные ресурсы для развивающейся колонии, могут делить пространство за пределами гнезда. Макино и Сакаи показали, что шмели -собиратели поддерживают зоны кормления на цветочных участках, а это означает, что пчелы постоянно возвращаются в одни и те же участки внутри участка, и между особями мало перекрытия. [14] Эти зоны могут расширяться и сжиматься, когда соседние собиратели удаляются или вводятся соответственно. [15] Разделив участки кормодобывания на миниатюрные «территории кормодобывания», люди могут максимизировать количество посещаемых цветов с минимальными перерывами или конкуренцией между собирателями. Эти «территории кормодобывания», разделенные между особями из одной и той же колонии, являются результатом самоорганизации собирателей; то есть ни один ведущий собиратель не диктует, где пчелы будут добывать корм. Вместо этого поддержание этих зон кормодобывания осуществляется с помощью простых правил, которым следует каждый отдельный собиратель. Исследования по определению этих «правил» — важная область исследований в области информатики , фундаментальной биологии , поведенческой экологии и математического моделирования .
Как эмерджентное свойство самоорганизующейся системы
[ редактировать ]Самоорганизация , наблюдаемая на территориях кормодобывания, представляет собой микрокосм самоорганизации, наблюдаемой во всей колонии . Пространственную организацию, наблюдаемую в колониях социальных насекомых, можно считать возникающим свойством самоорганизующейся сложной системы . Оно самоорганизовано, потому что ни один лидер не диктует, где каждый человек будет жить и какую задачу он будет выполнять, когда доберется туда. [16] Вместо этого зоны могут быть побочным продуктом разделения труда, в результате которого люди оказываются в определенном месте на период времени в зависимости от выполняемой ими задачи. [11] или взаимодействия доминирования, при которых доминирующим особям предоставляется доступ к наиболее желательным местам внутри гнезда. [7] [10] Пространственные закономерности, демонстрируемые особями колоний общественных насекомых, неочевидны, поскольку их трудно наблюдать и различать особей внутри полости гнезда или летающих через участок кормления. Однако если уделять пристальное внимание отдельному рабочему, становится очевидной пространственная организация рабочих в гнезде.
См. также
[ редактировать ]Ссылки
[ редактировать ]- ^ Болл, П. Гобелен, сделанный своими руками: формирование узоров в природе . Оксфорд: Издательство Оксфордского университета. ISBN 0-19-850244-3 .
- ^ Гамильтон, WD (1971). «Геометрия для эгоистичного стада». Журнал теоретической биологии . 31 (2): 295–311. дои : 10.1016/0022-5193(71)90189-5 . ПМИД 5104951 .
- ^ Jump up to: а б с Уилсон, Э.О. (1976). «Поведенческая дискретизация и количество каст у вида муравьев». Поведенческая экология и социобиология . 1 (2): 141–154. дои : 10.1007/BF00299195 .
- ^ Роббинс, П. и Дж. Шарп. 2003. Газонно-химическая экономика и ее недовольство. Антипод, 35 (5): 955–979.
- ^ «Газонный порядок» . 99 процентов невидимости . 18 августа 2015 г.
- ^ Jump up to: а б Сили, Т.Д. (1982). «Адаптационное значение графика возрастного полиэтизма в семьях медоносных пчел». Поведенческая экология и социобиология . 11 (4): 287–293. дои : 10.1007/BF00299306 .
- ^ Jump up to: а б с д Пауэлл, С.; Чинкель, WR (1999). «Ритуализированный конфликт у Odontomachus brunneus и формирование распределения задач на основе взаимодействия: новый организационный механизм у муравьев». Поведение животных . 58 (5): 965–972. дои : 10.1006/anbe.1999.1238 . ПМИД 10564598 .
- ^ Jump up to: а б Сендова-Франкс, AB; Фрэнкс, НР (1995). «Пространственные отношения внутри гнезд муравья Leptothorax unifasciatus (Latr.) и их значение для разделения труда». Поведение животных . 50 : 121–136. дои : 10.1006/anbe.1995.0226 .
- ^ Баракки, Д; Заккарони, М; Черво, Р; Туриллацци, С (2010). «Анализ домашнего ареала при изучении пространственной организации соты бумажной осы Polistes Dominulus ». Этология . 116 (7): 579–587. дои : 10.1111/j.1439-0310.2010.01770.x .
- ^ Jump up to: а б с Робсон, СКА; Бин, К; Хансен, Дж; Норлинг, К; Роу, Р.Дж.; Уайт, Д. (2000). «Социальная и пространственная организация в колониях примитивно эусоциальной осы Ropalidia Revolutionalis (де Соссюр) (Hymenoptera: Vespidae)» . Австралийский журнал энтомологии . 39 : 20–24. дои : 10.1046/j.1440-6055.2000.00135.x .
- ^ Jump up to: а б Фрэнкс, Северная Каролина; Тофтс, К. (1994). «Добыча для работы: как задачи распределяют работников». Поведение животных . 48 (2): 470–472. дои : 10.1006/anbe.1994.1261 .
- ^ Уилсон, Э.О. (1971). Общества насекомых . Кембридж, Массачусетс: Издательство Гарвардского университета.
- ^ Вест-Эберхард, MJ (1969). «Социальная биология полистинских ос». Разные публикации Зоологический музей Мичиганского университета . 140 : 1–101.
- ^ Макино, ТТ; Сакаи, С. (2004). «Результаты пространственных моделей поиска пищи шмелями ( Bombus ignitus ) в результате эксперимента по выслеживанию пчел в сетчатой клетке». Поведенческая экология и социобиология . 56 (2): 155–163. дои : 10.1007/s00265-004-0773-x .
- ^ Макино, ТТ; Сакаи, С. (2005). «Уменьшает ли взаимодействие между шмелями ( Bombus ignitus ) их территорию кормления?: Эксперименты по удалению пчел в сетчатой клетке». Поведенческая экология и социобиология . 57 (6): 617–622. дои : 10.1007/s00265-004-0877-3 .
- ^ Камазин, С.; Денебур, Ж.-Л.; Фрэнкс, Северная Каролина; Снейд, Дж.; Тераулаз, Г.; Бонабо, Э. (2001). Самоорганизация в биологических системах . Принстон: Издательство Принстонского университета.
| Биологическое роение |  | |
|---|---|---|
| Миграция животных | ||
| Роевые алгоритмы | ||
| Коллективное движение | ||
| Роевая робототехника | ||
| Связанные темы | ||