Муравьи с их мудрыми методами ведения сельского хозяйства и эффективными методами навигации могут вдохновить на решение некоторых человеческих проблем.

Царь Соломон, возможно, получил часть своей знаменитой мудрости из неожиданного источника – муравьев.

Согласно Еврейская легенда, Соломон беседовал с умной муравьиной королевой, которая противостояла его гордыне, произведя большое впечатление на израильского царя.В библейской книге Притчи (6:6-8), Соломон делится этим советом со своим сыном:«Посмотри на муравья, ленивец, подумай о его поступках и будь мудрым.Которая, не имея наставника, надзирателя или правителя, летом добывает себе пропитание и собирает пищу свою во время жатвы».

Хотя я не могу претендовать на какие-либо семейные связи с царем Соломоном, несмотря на то, что я ношу его имя, я давно восхищаюсь мудростью муравьев и провел более 20 лет изучая их экологию, эволюцию и поведение.Хотя идея о том, что муравьи могут преподавать людям уроки, безусловно, существует уже давно, возможно, из того, что ученые узнали об их биологии, можно извлечь новую мудрость.

Уроки муравьиного земледелия

Меня как исследователя особенно интересует муравьи, выращивающие грибы, группа из 248 видов, которые выращивают грибы в качестве основного источника пищи.Они включают 79 видов. муравьи-листорезы, которые выращивают свои грибные сады из свежесрезанных листьев, которые они уносят в свои огромные подземные гнезда.Я раскопал сотни гнезд муравьев-листорезов от Техаса до Аргентины в рамках научных усилий, направленных на то, чтобы понять, как эти муравьи эволюционировали вместе со своими грибковыми культурами.

Как и люди-фермеры, каждый вид муравьев, выращивающих грибы, очень разборчив в отношении типа культур, которые они выращивают.Большинство разновидностей происходят от грибов, которые начали выращивать предки муравьев, выращивающих грибы. около 55–65 миллионов лет назад.Некоторые из этих грибов стали одомашненными и теперь не могут выжить самостоятельно без насекомых-фермеров, как и некоторые человеческие культуры, такие как кукуруза.

Фермеры-муравьи сталкиваются со многими из тех же проблем, что и фермеры-люди, включая угрозу вредителей.Паразит под названием Эсковопсис может опустошить муравьиные сады, в результате чего муравьи умрут от голода.Аналогично и в сельском хозяйстве, вспышки вредителей способствовали таким бедствиям, как Ирландский картофельный голод, 1970 год кукурузная гниль и текущая угроза для бананов.

С 1950-х годов сельское хозяйство стало индустриализированным и опирается на монокультура, или выращивание большого количества одного и того же сорта сельскохозяйственных культур в одном месте.Однако монокультура делает сельскохозяйственные культуры более уязвимыми для вредителей, поскольку легче уничтожить целое поле генетически идентичных растений, чем более разнообразное.

Промышленное сельское хозяйство рассматривало химические пестициды как частичное решение, превратив борьбу с сельскохозяйственными вредителями в миллиардная индустрия.Проблема с этим подходом в том, что вредители могут разработать новые способы обхода пестицидов быстрее, чем исследователи смогут разработать более эффективные химические вещества.Это гонка вооружений – и вредители одерживают верх.

Муравьи тоже выращивать урожай в монокультуре и в таком же масштабе – в конце концов, гнездо муравьев-листорезов может быть домом для 5 миллионов муравьев, все из которых питаются грибами в своих подземных садах.Они тоже используют пестициды для борьбы с Эсковопсис и другие вредители.

Тем не менее, их подход к использованию пестицидов отличается от человеческого в одном важном отношении.Муравьиные пестициды производятся бактериями они позволяют расти в своих гнездах, а в некоторых случаях даже на своем теле.Сохранение бактерий в виде живой культуры позволяет микробам адаптироваться в реальном времени эволюционным изменениям вредителей.В гонке вооружений между вредителями и фермерами муравьи-земледельцы обнаружили, что живые бактерии могут служить фармацевтическими фабриками, способными не отставать от постоянно меняющихся вредителей.

Принимая во внимание, что недавние разработки в области борьбы с сельскохозяйственными вредителями были сосредоточены на генная инженерия сельскохозяйственные растения производить собственные пестициды, урок 55 миллионов лет муравьиного земледелия заключается в том, чтобы использовать живые микроорганизмы сделать полезные продукты.В настоящее время исследователи экспериментируют с применение живых бактерий к сельскохозяйственным растениям чтобы определить, эффективны ли они при производстве пестицидов, которые могут развиваться в реальном времени вместе с вредителями.

Улучшение транспорта

Муравьи также могут предложить практические уроки в сфере транспорта.

Муравьи, как известно, хорошо умеют быстро находить пищу, будь то мертвое насекомое на лесной подстилке или крошки на кухне.Они делают это, оставляя след феромонов – химические вещества с характерным запахом, которые муравьи используют, чтобы направлять своих товарищей по гнезду к пище.На самом коротком маршруте к месту назначения накапливается больше всего феромонов, потому что за заданный промежуток времени туда и обратно по нему будет перемещаться больше муравьев.

В 1990-е годы ученые-компьютерщики разработали класс алгоритмов смоделированные на основе поведения муравьев, которые очень эффективны при поиске кратчайшего пути между двумя или более местами.Как и в случае с настоящими муравьями, кратчайший путь к месту назначения будет накапливать наибольшее количество виртуальных феромонов, поскольку за определенный промежуток времени по нему пройдет больше виртуальных муравьев.Инженеры использовали этот простой, но эффективный подход для проектировать телекоммуникационные сети и карта маршрутов доставки.

Муравьи не только умеют находить кратчайший путь от своего гнезда к источнику пищи, но и тысячи муравьев способны путешествовать по этим маршрутам, не создавая пробок.Недавно я начал сотрудничать с физиком Оскар Андрей Эррера-Санчо изучить, как муравьи-листорезы поддерживают такой устойчивый поток на своих маршрутах кормления без замедления, типичного для переполненных людьми тротуаров и шоссе.

Мы использование камер для отслеживания как каждый отдельный муравей реагирует на искусственные препятствия, поставленные на его пути. кормовые тропы.Мы надеемся, что, лучше понимая правила, которые муравьи используют, чтобы реагировать как на препятствия, так и на движение других муравьев, мы сможем разработать алгоритмы, которые в конечном итоге помогут запрограммировать беспилотные автомобили, которые никогда не застревают в пробках.

Посмотрите на муравья

Честно говоря, существует множество причин, по которым муравьи далеки от идеальных образцов для подражания.Ведь некоторые виды муравьев известны неизбирательное убийство, и другие для порабощение младенцев.

Но дело в том, что муравьи напомнить нам о себе – или такими, какими мы хотели бы себя представить – во многих отношениях.Они живут в сложных обществах с разделение труда.Они сотрудничать, чтобы вырастить своих детей.И они совершают выдающиеся инженерные подвиги – как строительные конструкции с воздушными воронками, в которых могут разместиться миллионы людей – и все это без чертежей или лидера.Я уже упоминал, что их общества полностью управляется женщинами?

Нам еще многое предстоит узнать о муравьях.Например, исследователи до сих пор не до конца понимают как развивается личинка муравья либо в королеву — самку с крыльями, которая может жить 20 лет и откладывать миллионы яиц, либо в рабочую — бескрылую, часто бесплодную самку, которая живет менее года и выполняет всю остальную работу в колонии.Более того, ученые постоянно открывают новые виды – 167 новых видов муравьев были описаны только в 2021 году, в результате чего их общее число превысило 15 980.

Рассматривая муравьев и их множество интересных способов поведения, можно почерпнуть много мудрости.