Пчелите се учат да танцуват и решават пъзели от своите връстници – Ars Technica

Социалните насекоми като пчелите проявяват впечатляващ набор от поведения, от съвместна работа за изграждане на структурно сложни гнезда (заедно с вграден климатичен контрол) до практическо разделение на труда в техните общности. Биолозите са гледали на тези поведения като на предварително програмирани реакции, които са се развили през поколенията в отговор на външни фактори. Но две изследователски статии миналата седмица съобщиха констатации, които предполагат, че социалното обучение също може да играе роля.

Първият, публикуван в списание PLoS Biology, показа, че земните пчели могат да се научат да решават прости пъзели, като наблюдават по-опитни връстници. на второ, публикувани в списание Science, докладват доказателства за подобно социално обучение в това как медоносните пчели се научават да изпълняват запазената си марка „танц на клатене“, за да кажат на другите пчели в тяхната колония къде да намерят храна или други ресурси. Взети заедно, двете проучвания добавят към нарастващ набор от доказателства за някакъв вид „култура“ сред социалните насекоми като пчелите.

Културата може да се дефинира широко като поведение, което се придобива чрез социално обучение и се поддържа в популацията с течение на времето, като по същество служи като „втора форма на наследство“, но повечето проучвания са направени върху видове с относително големи мозъци: примати, китоподобни, преминаващи от птици“, каза съавторът Алис Бриджисследдипломна студентка и работеща в университета Queen Mary в Лондон лаборатория От съавтора Ларс Шитка. „Исках да изучавам земните пчели по-специално, защото те са идеални модели за социално обучение. По-рано беше доказано, че могат да научат наистина сложно и неестествено поведение като дърпане на конци, както индивидуално, така и социално.“

Откакто Чарлз Дарвин отбеляза през 1884 г., че земните пчели се занимават с „кражба на нектар“ – ухапване на фуражера в основата на цвете, за да съберат нектар, но не и опрашване на растение – учените признаха удивителната способност за социално обучение в организмите от всички видове. Еволюционната теория се нарича Ефект на Болдуин Той казва, че някои полезни поведенчески черти, научени в живота на едно същество, се предават на потомството му чрез естествен подбор. Значи мостове et al. реши да проучи възможността социалното обучение да допринесе за уникални поведенчески иновации при земните пчели (Bombus terrestris), а не да е чисто вродено.

Както беше съобщено по-рано, групата Chittka a Проучване 2017 г То показа, че пчелите могат да бъдат обучени да търкалят малки дървени топки, за да получат награда. Но групата отбеляза и случаи, при които пчелите избират да търкалят топки, дори когато няма ясна награда или полза. Сферите бяха поставени в тунел, свързващ клетката с експерименталната арена, където беше храната. Много пчели се разхождаха над топките или спираха, за да ги търкалят напред-назад от храната. Групата се чудеше дали това може да е истинско игрово поведение.

Chittka Lab публикува файл Проследяване на проучването Миналата година тя съобщи за наблюденията си върху поведението на реална игра при пчелите, които бяха заснети да търкалят малки цветни дървени топки. (Въпреки че е известно, че много животни участват в игра, обикновено това са бозайниците и птиците с голям мозък.) За Читка това беше „силна индикация, че умовете на насекомите са много по-сложни, отколкото можем да си представим“.

Идеята да се използват експерименти с кутии с пъзели с два избора за изследване на социалното обучение идва от предишни изследвания шимпанзе (2005) и Големи цици (2015). За пчелите лабораторията на Chittka проектира кутии за пъзели, които могат да се отварят чрез завъртане на прозрачен капак, или чрез натискане по посока на часовниковата стрелка на червен раздел, или обратно на часовниковата стрелка на син раздел. Това би позволило на пчелите да събират вкусен 50-процентов разтвор на захароза.

Пчела отваря кутия с пъзел, като натиска червеното езиче, за да завърти капака на кутията по часовниковата стрелка. Кредит: AD Bridges et al.2023 / CC-BY 4.0

Демонстрационна пчела беше обучена да изпълнява поведение на решение и след това беше добавена към група необучени пчели. На всички пчели беше позволено да се хранят свободно сред кутиите с пъзели и поведението им беше наблюдавано, за да се види дали преструващите се пчели, които многократно „решават“ кутията с пъзели, водят до разпространение на това поведение сред останалата част от групата. Имаше и контролни групи без мними пчели.

„Искахме да видим дали земните пчели могат да научат ново необичайно поведение чрез социално обучение при отворени условия на размножаване,“ — каза Бриджис. „По-специално, бяхме заинтересовани да видим дали те могат да научат вариации на това поведение, които са специфични за обучени демонстранти – точно като тези видове с голям мозък.“

Точно това се случи. Пчелите за хранене в колонии, които имаха демонстрационни пчели, отвориха повече кутии с пъзели, отколкото контролните пчели, и те използваха „наученото“ решение 98 процента от времето, което показва, че са научили поведението социално. В последващи експерименти с множество претендиращи пчели, всяка от които обучаваше различно решение на пъзела, необучените пчели първоначално научиха и двата метода, но с течение на времето предпочитанията за единия или другия бяха развити на случаен принцип, като мода или популярна тенденция. След като има предпочитано решение, пчелите обикновено се придържат към него.

Що се отнася до двете контролни колонии, само една пчела се научи да отваря кутиите на пъзела – „автоматичен обучаващ се“, ако щете – въпреки че беше по-малко ефективна при това и отвори много по-малко пчели в колониите с претендент. Вторият кръг от експерименти, които продължиха по-дълго, доведоха до по-малко спонтанни обучаеми, а също и до по-малко ефективни. Въпреки това, пчела с автоматично обучение имаше голям успех, като в хода на експеримента бяха записани 216 отваряния на кутии; Най-близкият му конкурент в контролните групи отвори само 22 фонда за същия период от време. За разлика от това, обучените демонстрационни пчели бяха експерти в търсенето на храна, като рутинно отваряха повече от 100 кутии с пъзели всеки ден.

Констатациите са в съответствие с предишни проучвания, включващи шимпанзета и големи синигери, където авторите твърдят, че подобно социално обучение демонстрира способността на тези видове да се култивират. „Не е известно, че земните пчели проявяват подобни на културата явления в дивата природа,“ — каза Бриджис. „Въпреки това изглежда, че нашите пчели успяха. Бях изненадан и колко гъвкаво и иновативно е поведението на земните пчели. Фактът, че някои пчели се научиха сами да отварят кутии, беше наистина страхотен и определено предполага, че пчелите може да измислят други нови поведения в дивата природа – докато има възможност и нужда.

По-нататъшни изследвания на поведението на земните пчели при кражба на нектар биха могли да хвърлят повече светлина върху основните механизми. Но може ли това социално научено поведение да бъде предадено на следващите поколения? Този вид земна пчела е труден за тестване. „Пчелите в нашите експерименти образуват колонии, които продължават едно биологично поколение преди линеене, но медоносните пчели, пчелите без жило и някои тропически пчели образуват колонии, които продължават много години“, казва тя. — каза Бриджис. „Ако в безгръбначните животни беше открита дългогодишна, естествено срещаща се култура, тя вероятно щеше да е тук.“

мърдам

Това е мястото, където се проведе второто проучване въртящи се танци в медоносните пчели. „Започваме да разбираме, че подобно на нас, животните могат да предават важна за оцеляването им информация чрез общности и семейства“, каза Джеймс Ни от Калифорнийския университет в Сан Диего, който е съавтор на това изследване. „Нашето ново изследване показва, че сега можем да разширим такова социално обучение към насекомите. Знаем, че пчелите са доста интелигентни и имат способността да правят невероятни неща.“

Медоносните пчели използват своя клатушкащ се танц, за да кажат на другите пчели къде да намерят важни ресурси като храна, вода, смоли от дървета и места за гнездо. „Танцът“ включва люлеене на корема им във формата на осмица и се извършва със забележително бързо темпо: една пчела може да движи цялото тяло за по-малко от една секунда. По-дългите трептения показват по-дълги разстояния, докато ъгълът на посоката на вибрациите показва посоката. Качеството на въпросния ресурс е кодирано в това колко пъти се задейства вибрацията и колко бързо всяка танцуваща пчела се връща, за да повтори последователни цикли.

на nih et al. Работниците започват да следват търсенето на храна на танцуващите пчели на възраст около осем дни и самите те започват да танцуват на 12 дни, обикновено танцувайки същата „рутина“ като по-възрастните пчели, които продължават да танцуват. намерение et al. Смята се, че тези първи танци на клатене ще имат повече комуникационни грешки, ако пчелите се отглеждат, без да могат да следват по-възрастните танцьори. Така че те размножиха колонии от медоносни пчели с млади пчели на същата възраст и наблюдаваха за появата на мърдащи се танцови поведения, заедно с контролни колонии, смесени с по-стари, опитни танцьорки пчели.

Резултатите подкрепят тяхната хипотеза. Първите поклащащи се танци на пчели, които не можеха да се справят с по-стари опитни пчели събирачки, бяха изпълнени с грешки относно посоката и разстоянието между ценните ресурси. Въпреки че успяха да се подобрят чрез обучение или гледане на други пчели, те никога не успяха да кодират правилно разстоянието. Пчелите в смесените контролни колонии придобиха ценни социални знаци, като следваха опитни танцьори, така че първите им танци бяха много по-фини. И това социално знание остава с тях през целия им живот.

По принцип необучените пчели са развили свой собствен уникален дистанционен диалект. „Учените смятат, че акцентът на пчелите се формира от тяхната местна среда,“ Них каза. „Ако случаят е такъв, има смисъл колонията да предаде диалект, добре адаптиран към тази среда.“ Той и колегите му вярват, че техните открития показват, че социалното обучение оформя сигналите на медоносните пчели, както се случва при много видове гръбначни животни.

„Най-малкото е правдоподобно, че може да има едва доловимо различни местни „култури“, които са социално придобити за танцовия език и зависят от визуалните характеристики на пейзажите или пространственото разпределение на източниците на храна“, Чиетка и Наташа Роси (от Университета на Съсекс в Брайтън) пише в придружаващ коментар. Те бяха убити мъченически а Проучване 2008 г Оказва се, че един вид медоносна пчела се е научил да чете космическия код на друг вид, както и шиетката et alПроучване върху радостното търкаляне на топката в пчелите. „Следователно е възможно някои от техните най-напреднали поведенчески иновации (включително елементи на танцовия език) да са се появили поне отчасти чрез индивидуална иновация и последващо социално обучение, ставайки инстинктивни по-късно в еволюционното време.“

DOI: Наука, 2023 г. 10.1126/sciences.ade1702 (относно DOI).

DOI: PLoS биология, 2023 г. 10.1371/journal.pbio.3002019 (относно DOI).