Муравьи-ткачи делают невозможное: в больших группах они становятся сильнее, а не слабее. Это секретный трюк «силового храповика», который может изменить робототехнику. Фото: Shutterstock
Муравьи-ткачи освоили командную работу, которая никогда не удавалась людям: чем больше становится их команда, тем усерднее они трудятся.
Вместо того чтобы бездельничать, как люди в больших группах, эти муравьи удваивают
свою силу, разделяя роли: одни закрепляют, а другие тянут. Ученые называют это
«силовым храповиком» — стратегией, которая делает их цепочки сильнее с каждым новым участником.
Муравьиные команды решают извечную проблему
Муравьи-ткачи, похоже, справились с задачей командной работы, которая веками не
давала покоя людям: когда человеческие группы становятся больше, отдельные люди обычно прилагают меньше усилий. Новые данные, опубликованные в Current Biology, показывают, что у муравьёв-ткачей всё наоборот: чем больше становится группа, тем сильнее становится каждый муравей.
Это снижение физических усилий человека было впервые описано французским
инженером Максом Рингельманом в 1913 году. В ходе экспериментов, в которых студенты тянули верёвки, он обнаружил, что, хотя общая сила тяги увеличивалась по мере того,
как к эксперименту присоединялось всё больше участников, индивидуальные усилия каждого человека уменьшались.
С тех пор наблюдение Рингельмана стало применяться в самых разных ситуациях — от работы в офисных комитетах до спортивных команд. Однако, по словам поведенческого эколога Мадлен Стюардсон из Университета Маккуори, которая руководила недавним исследованием, муравьи-ткачи улучшают свои навыки совместного строительства гнёзд
по мере того, как к работе присоединяется всё больше участников.
Доктор Крис Рид с муравьями-ткачами в лаборатории. Автор: доктор Крис Рид,
Университет Маккуори.
Превосходящий эффект Рингельмана
“Каждый отдельный муравей почти удвоил свое тяговое усилие по мере увеличения
размера команды – на самом деле у них лучше получается работать вместе, когда группа становится больше”, - говорит мисс Стюардсон.
Исследования показывают, что эти муравьи формируют высокоэффективные команды, в которых отдельные люди увеличивают, а не уменьшают свой вклад по мере расширения группы.
Муравьи-ткачи (Oecophylla smaragdina) - это маленькие насекомые, обитающие на
деревьях, которые обитают в тропических регионах Африки, Азии и Австралии. Они известны тем, что строят воздушные гнезда, связывая свои тела в цепочки для
сворачивания листьев и скрепляя их вместе шелком, вырабатываемым их личинками.
Измерение Мощности муравья в действии
Стюардсон, поведенческий эколог и научный руководитель соавтор исследования доктор Крис Рид из Школы естественных наук Маккуори, вместе с международной командой измерили и проанализировали силу, с которой муравьиные колонии разного размера могут строить свои гнёзда.
Исследователи провели эксперимент, в ходе которого колонии муравьёв-ткачей должны были образовать тянущие цепочки, чтобы переместить искусственный лист, прикреплённый к динамометру.
«Муравьи разделили свою работу на два этапа: одни активно тянут, а другие действуют как якоря, накапливая силу натяжения», — говорит Стюардсон.
Как работает силовой механизм
Соавтор исследования доктор Даниэле Карлессо из Констанцского университета и Института поведения животных Общества Макса Планка в Германии, который во время исследования был аспирантом в Университете Маккуори, говорит, что команда разработала теорию под названием «силовой храповик», чтобы объяснить, как это работает.
«Работа, которую выполняет каждый муравей, зависит от его положения в цепочке, — говорит доктор Карлессо. — Муравьи в конце цепочки вытягивают свои тела, чтобы сопротивляться и накапливать тянущую силу, в то время как муравьи в начале активно тянут».
«Никто не рассматривал возможность использования метода, подобного тому, который применяют муравьи, для создания силы в роях многоногих роботов, но мы планируем это сделать».
Доктор Дэвид Лабонте из Имперского колледжа Лондона, соавтор статьи, говорит, что, по мнению команды, этот метод сыграл ключевую роль в увеличении вклада каждого участника по мере роста команды.
«Более длинные цепочки муравьёв сильнее цепляются за землю, чем отдельные муравьи, поэтому они могут лучше противостоять силе, с которой лист тянет их назад», — говорит доктор Лабонте.
«Длинные цепочки эффективно накапливают силу тяги отдельных муравьёв за счёт трения — вместе они работают как храповик».
От муравейников до робототехнических лабораторий
Доктор Рейд говорит, что это открытие не только позволяет по-новому взглянуть на мир природы, но и может помочь учёным в разработке более эффективных команд роботов.
При работе в команде современные роботы могут прилагать ту же силу, что и при работе в одиночку, и в лучшем случае добиваются линейного увеличения прилагаемой силы. Муравьи-ткачи показывают, что потенциал гораздо выше.
«Никто не рассматривал возможность использования метода, подобного тому, который применяют муравьи, для создания силы в роях многоногих роботов, но мы планируем это сделать», — говорит доктор Рейд.
Исследования в этой области уже показали, что роботы с большим количеством ног, вдохновлённые многоножками, могут лучше справляться со сложными участками местности.
«Программирование роботов для использования кооперативных стратегий, вдохновлённых муравьями, таких как храповик силы, может позволить командам автономных роботов работать вместе более эффективно, достигая большего, чем сумма их индивидуальных усилий», — говорит доктор Рейд.
Ссылка: «Сверхэффективная командная работа муравьёв-ткачей» Мадлен Стюардсон, Даниэле Карлессо, Дэвида Лабонте и Криса Р. Рида, 12 августа 2025 г., Current Biology.
DOI: 10.1016/j.cub.2025.07.038
Источник: SciTechDaily
