Пчелы учатся танцевать и решать головоломки у своих сверстников

Социальные насекомые, такие как пчелы, демонстрируют удивительный диапазон поведения: от совместной работы по строительству структурно сложных гнезд (со встроенным климат-контролем) до прагматичного разделения труда внутри своих сообществ. Биологи традиционно рассматривали такое поведение как заранее запрограммированные реакции, которые развивались на протяжении поколений в ответ на внешние факторы. Но две газеты на прошлой неделе сообщили о результатах, указывающих на то, что социальное обучение также может сыграть свою роль.

Первый, опубликованный в журнале PLoS Biology, продемонстрировал, что шмели могут научиться решать простые головоломки, наблюдая за более опытными сверстниками. Второй, опубликованный в журнале Science, сообщил о доказательствах социального обучения медоносных пчел учиться исполнять свой фирменный «танец виляния», чтобы сообщить другим пчелам в своей колонии, где найти пищу или другие ресурсы. Взятые вместе, оба исследования дополняют растущее количество свидетельств своего рода «культуры» среди социальных насекомых, таких как пчелы.

С тех пор, как Чарльз Дарвин наблюдал за шмелями в 1884 году, занимающимися «грабежом нектара» — когда собиратель кусает основание цветка, чтобы собрать нектар, но не опыляет растение, — ученые обнаружили удивительную способность к социальному обучению у существ всех виды. Эволюционная теория, называемая эффектом Болдуина, гласит, что определенные полезные поведенческие черты, усвоенные одним существом при жизни, передаются его потомству посредством естественного отбора. Итак, Бриджес и др. решили изучить возможность того, что социальное обучение могло способствовать уникальным поведенческим инновациям у шмелей, а не было чисто инстинктивным.

Исследование 2017 года показало, что пчел можно научить катать маленькие деревянные шарики, чтобы получить вознаграждение. Но группа также заметила случаи, когда пчелы предпочитали катать шарики, даже если не было очевидной награды или выгоды. Шары были помещены в туннель, который соединял улей с экспериментальной ареной, где находилась еда. Несколько пчел проходили по шарикам или останавливались, чтобы перекатывать их по пути от еды. Группа задалась вопросом, может ли это быть подлинным игровым поведением.

В прошлом году лаборатория Читтки опубликовала последующее исследование, в котором сообщала о своих наблюдениях за подлинным игровым поведением пчел, которые снимали катание маленьких цветных деревянных шариков. (Хотя известно, что многие животные участвуют в играх, обычно это млекопитающие и птицы с большим мозгом.) Для Читтки это было «убедительным признаком того, что разум насекомых гораздо сложнее, чем мы можем себе представить».

Идея использовать эксперименты с коробкой-головоломкой с двумя вариантами для изучения социального обучения возникла из предыдущих исследований шимпанзе (2005 г) и больших синиц (2015 г). Для пчел лаборатория Chittka разработала коробки-головоломки, которые можно было открыть, повернув прозрачную крышку либо нажав по часовой стрелке на красный язычок, либо против часовой стрелки на синий язычок. Это позволит пчелам собрать вкусную награду в виде 50-процентного раствора сахарозы.

Пчела-демонстратор была обучена выполнять одно из двух решений, а затем добавлена в группу необученных пчел. Всем пчелам было разрешено свободно искать корм среди коробок с головоломками, и за их поведением следили, чтобы увидеть, приводит ли пчела-демонстратор к многократному «решению» коробки с головоломкой, что такое поведение распространяется на остальную часть группы. Были также контрольные группы без пчел-демонстраторов.

«Мы хотели посмотреть, могут ли шмели научиться неестественному, новому поведению с помощью социального обучения в условиях открытой диффузии», — сказал Бриджес . «В частности, нас интересовало, могут ли они выучить вариации этого поведения, характерные для их обученного демонстратора — точно так же, как у этих видов с большим мозгом».

Именно это и произошло. Пчелы-собиратели в колониях, в которых были пчелы-демонстраторы, открывали гораздо больше ящиков с головоломками, чем контрольные пчелы, и они использовали решение, которому их «обучили» в 98% случаев, что позволяет предположить, что они научились этому поведению в обществе. В последующих экспериментах с несколькими пчелами-демонстраторами, каждая из которых учила разным решениям головоломок, необученные пчелы сначала изучили оба метода, но со временем предпочтения того или другого развивались случайным образом, как популярная причуда или тенденция. Как только было найдено предпочтительное решение, пчелы обычно придерживались его.

Что касается двух контрольных колоний, то только одна пчела научилась открывать коробки с головоломками — если хотите, «спонтанная ученица», — хотя она была менее искусна в этом и открывала гораздо меньше коробок, чем пчелы в колониях с демонстратором. Второй раунд экспериментов, который длился дольше, привел к появлению еще нескольких спонтанных учеников, также менее опытных. Тем не менее, одна спонтанная пчела-ученица оказалась отличницей, зафиксировав 216 открытий коробок в ходе эксперимента; его ближайший соперник в контрольных группах за тот же период времени открыл всего 22 ящика. Напротив, обученные пчелы-демонстраторы были опытными собирателями, обычно открывая более 100 коробок с головоломками каждый день.

Полученные данные согласуются с предыдущими исследованиями с участием шимпанзе и больших синиц, в которых авторы утверждали, что такое социальное обучение продемонстрировало способность этих видов к культуре. «Известно, что в дикой природе шмели не проявляют феноменов, подобных культуре», — сказал Бриджес . «Тем не менее, наши пчелы оказались способны на это. Я также был удивлен тем, насколько гибким и новаторским на самом деле является поведение шмелей. Тот факт, что некоторые пчелы научились открывать ящики самостоятельно, был действительно замечательным и определенно предполагает, что пчелы могут с другими новыми моделями поведения в дикой природе — до тех пор, пока есть возможность и необходимость».

Дальнейшие исследования поведения шмелей, собирающих нектар, могли бы пролить больше света на лежащую в их основе механику. Но может ли это социально усвоенное поведение передаваться последующим поколениям? Это сложнее проверить с этим конкретным типом шмелей. «Шмели в наших экспериментах образуют колонии, которые существуют в течение одного биологического поколения, прежде чем исчезнуть, но медоносные пчелы, безжальные пчелы и некоторые тропические шмели образуют колонии, которые существуют в течение многих лет», — сказал Бриджес.

Вот тут-то и начинается второе исследование виляющих танцев медоносных пчел. «Мы начинаем понимать, что, как и мы, животные могут передавать информацию, важную для их выживания, через сообщества и семьи», — сказал Джеймс Ни из Калифорнийского университета в Сан-Диего соавтор этого исследования. «Наше новое исследование показывает, что теперь мы можем распространить такое социальное обучение на насекомых. Мы знаем, что пчелы довольно умны и способны делать замечательные вещи».

Медоносные пчелы используют виляющий танец, чтобы сообщить другим пчелам, где найти важные ресурсы, такие как еда, вода, древесная смола и места для гнезд. «Танец» включает виляние животом в форме восьмерки, и это делается в удивительно быстром темпе: пчела может переместиться на всю длину тела менее чем за одну секунду. Более длинные виляющие пробежки указывают на большие расстояния, а угол направления виляния указывает направление. Качество рассматриваемого ресурса закодировано в количестве повторений виляющих пробежек и в том, как быстро каждая танцующая пчела возвращается, чтобы повторить последовательные пробежки.

Согласно Ние и др., существует сильный генетический компонент поведения виляющего танца у медоносных пчел, но команда предположила, что начинающие танцоры могут улучшить свои навыки общения со своими собратьями-пчелами, учась у более опытных виляющих танцоров. Рабочие начинают следовать за виляющими танцующими собирателями в возрасте около восьми дней и начинают танцевать сами в 12 дней, обычно танцуя те же «программы», что и старые пчелы, за которыми они следили. Них и др.. полагал, что эти первые ранние виляющие танцы, таким образом, будут иметь больше ошибок в общении, если пчелы будут расти без возможности следовать за более старшими танцорами. Таким образом, они вырастили колонии медоносных пчел с молодыми пчелами одного возраста и наблюдали за появлением поведения виляющего танца, а также смешанные контрольные колонии со старшими опытными танцорами пчел.

Исследования подтвердили их гипотезу. Первые виляющие танцы пчел, которые не могли затмевать старых опытных пчел-собирателей, были полны ошибок в отношении направления и расстояния до ценных ресурсов. Несмотря на то, что они могли совершенствоваться, тренируясь или наблюдая за другими пчелами, они никогда не могли правильно закодировать расстояние. Пчелы в смешанных контрольных колониях получили ценные социальные сигналы, следуя за опытными танцорами, поэтому их первые танцы были гораздо точнее. И это социальное знание осталось с ними на всю жизнь.

По сути, необученные пчелы выработали свой собственный уникальный дистанционный диалект. «Ученые считают, что диалекты пчел формируются в зависимости от их местной среды», — сказал Ние . «Если это так, для колонии имеет смысл передать диалект, хорошо адаптированный к этой среде». Он и его соавторы считают, что их результаты предполагают, что социальное обучение формирует передачу сигналов у медоносных пчел так же, как это происходит у многих видов позвоночных.

«Возможно, по крайней мере, что могут существовать слегка отличающиеся, социально приобретенные местные «культуры» языка танца, зависящие от визуальных характеристик ландшафта или пространственного распределения источников пищи», — Читтка и Наташа Росси (из Университета Сассекса) написал в сопроводительном комментарии. Они процитировали исследование 2008 года, показывающее, что один вид медоносных пчел научился читать код расстояния другого вида, а также Читтка и др.собственное исследование игривого катания мяча у пчел. «Поэтому вполне вероятно, что некоторые из их наиболее продвинутых поведенческих нововведений (включая элементы танцевального языка) могли возникнуть, по крайней мере частично, в результате индивидуальных нововведений и последующего социального обучения, став инстинктивными позже в эволюционном периоде».

#исследования #природа #наука #животные