«Обиженный муравей, общительный таракан… Новые научные данные ставят перед нами неудобные вопросы «
Публикация об этом опубликована BBC News русская служба 11 декабря 2021 года
АВТОР ФОТО,GETTY IMAGES
То, что чувства насекомых гораздо сложнее, чем полагалось думать ранее- факт, находящий с каждым годом все больше подтверждений.
АВТОР ФОТО,GETTY IMAGES
Ученые установили, что многие виды насекомых общаются, могут делится и передавать информацию об окружающей их среде.
Британское правительство добавило эти виды в список видов, подлежащих защите, согласно новому законопроекту о защите и этичном обращении с животными ( англ. Animal Welfare (Sentience) Bill), который является частью более широкого правительственного Плана действий ( англ. Action Plan for Animal Welfare.)
Согласно традиционной классификации, вместе с многоножками относятся к подтипу трахейнодышащих.
Насекомые обладают необычайным разнообразием форм.
Описано более 1 млн видов насекомых, что делает их самым многочисленным классом животных, занимающих всевозможные экологические ниши и встречающихся повсеместно, включая Антарктиду.
По состоянию на август 2013 года учёными описан 1 070 781 вид насекомых, включая 17 203 ископаемых вида.
Оценка истинного общего числа видов насекомых находится в промежутке примерно от 2 млн. 5—6 млн. и до около 8 млн.
Ежегодно описывается не менее 7000—7500 новых для науки видов.
Среди четырёх десятков современных и вымерших отрядов выделяются 5 крупнейших: жесткокрылые (392 415 видов), двукрылые (160 591), чешуекрылые (158 570), перепончатокрылые (155 517) и полужесткокрылые (104 165).
Насекомые очень разнообразны, и большинство их видов плохо изучено, поэтому истинная оценка количества существующих видов является очень затруднительной.
Некоторые из описанных видов известны по находкам только из одной местности или даже по единственному экземпляр.
Центральная нервная система (ЦНС) насекомых представляет собой цепь отдельных ганглиев, соединённых одиночными или парными коннективами.
Ганглий или нервный узел — это скопление нервных клеток, состоящее из тел, дендритов и аксонов нервных клеток и глиальных клеток. Обычно ганглий имеет также оболочку из соединительной ткани. Имеются у многих беспозвоночных и всех позвоночных животных. Часто соединяются между собой, образуя различные структуры (нервные сплетения, нервные цепочки и т. п.).
Самая передняя часть нервной системы, называемая мозгом, занимает дорсальное положение по отношению к пищеварительному каналу. Вся остальная часть ЦНС находится под кишечником.
У насекомых со сложным поведением (общественные насекомые) особенно сильно развит протоцеребрум, а в нём — увеличенная пара грибовидных тел. В них сосредоточены координирующие и высшие ассоциативные центры нервной системы и замыкаются условно-рефлекторные связи.
Приобретённые навыки при их разрушении теряются (но безусловные рефлексы сохраняются).
Наблюдается корреляция между сложностью поведения и степенью развития грибовидных тел.
Например, среди медоносных пчёл грибовидные тела наиболее развиты у рабочих пчёл (выполняющих все работы), а наименее у трутней.
В среднем размер грибовидных тел у медоносных пчёл равен 1⁄15 от размеров всего головного мозга, а у рабочих муравьёв рода формика они составляют почти половину всего мозга.
В мозгу насекомых нет развитых отделов, как у позвоночных, но имеются участки, отвечающие за определенные функции.
Например, обучаемость и память соотносятся с «грибовидными телами» — куполообразными скоплениями клеток, сопоставимыми с корой головного мозга, играющей у людей важную роль в осуществлении высшей нервной (психической) деятельности.
Поразительно, но эти грибовидные тела имеются даже у личинок насекомых, и часть содержащихся в них нейронов сохраняется на протяжении всей жизни.
Ученые предполагают, что благодаря этому взрослые насекомые способны хранить в памяти некоторые события, происходившие с ними на стадии личинки.
Появляется все больше свидетельств того, что параллели в устройстве мозга насекомых и других живых существ, стоящих выше на эволюционной лестнице, порождают и некоторое сходство познавательных способностей.
Пчелы, например, могут считать до четырех.
У тараканов — развитая социальная жизнь, они образуют группы, держатся вместе и общаются между собой.
Муравьи способны находить в окружающей среде предметы, подходящие для выполнения определенных задач и пользоваться ими — например, окунают в жидкую пищу кусочки губчатых тканей и таким образом доставляют ее в муравейник.
Хотя мозг насекомых эволюционировал в том же направлении, что и человеческий, имеется принципиальное различие.
Наш мозг так разросся, что потребляет 20% всей энергии тела. Его размер привел к формированию у женщин широких бедер, чтобы сделать возможным рождение младенцев с достаточно большими головами.
Мозг насекомых в несколько миллионов раз меньше.
У дрозофил, которых изучал профессор Уэдделл, он размером с маковое зернышко.
Как им удается упаковать в столь маленький объем довольно сложные способности — загадка
Восприятие звуков, передающихся через твёрдый субстрат, осуществляется у насекомых виброрецепторами, находящимися в голенях ног вблизи их сочленения с бедром.
Многие насекомые обладают высокой чувствительностью к сотрясениям субстрата, на котором они находятся.
Восприятие звуков через воздух или воду осуществляется фонорецепторами.
Двукрылые воспринимают звуки при помощи джонстоновых органов.
Наиболее сложными слуховыми органами насекомых являются тимпанальные органы.
Количество сенсилл, входящих в состав одного тимпанального органа, варьирует от 3 (некоторые бабочки) до 70 (саранчовые) и даже до 1500 (у певчих цикад).
У кузнечиков, сверчков и медведок тимпанальные органы находятся в голенях передних ног, у саранчовых — по бокам первого брюшного сегмента.
Слуховые органы певчих цикад располагаются у основания брюшка в близости от звукопроизводящего аппарата.
Слуховые органы ночных бабочек находятся в последнем грудном сегменте или в одном из двух передних сегментов брюшка и могут воспринимать ультразвуки, издаваемые летучими мышами.
АВТОР ФОТО,GETTY IMAGE
Медоносные пчёлы издают звуки, заставляя вибрировать часть торакса путём частых мышечных сокращений. Звук усиливается крыловыми пластинами.
В отличие от многих насекомых пчёлы способны издавать звуки разной высоты и тембров, что позволяет им передавать информацию посредством разных характеристик звука.
У них встречаются три типа органов зрения — фасеточные глаза, латеральные (стеммы) и дорсальные (оцеллии) глазки.
У дневных и летающих форм обычно имеется 2 сложных глаза и 3 оцеллия.
Стеммы имеются у личинок насекомых с полным превращением. Они располагаются по бокам головы в количестве 1—30 с каждой стороны.
Дорсальные глазки (оцеллии) встречаются вместе с фасеточными глазами и функционируют в качестве дополнительных органов зрения.
Оцеллии отмечены у имаго большинства насекомых (отсутствуют у многих бабочек и двукрылых, у рабочих муравьёв и слепых форм) и у некоторых личинок (веснянки, подёнки, стрекозы). Как правило, они имеются только у хорошо летающих насекомых. Обычно имеется 3 дорсальных глазка, расположенных в виде треугольника в лобно-теменной области головы. Их основная функция, вероятно, заключается в оценке освещённости и её изменений.
Предполагается, что они также принимают участие в зрительной ориентации насекомых и реакциях фототаксиса.
Особенности зрения насекомых обусловлены фасеточным строением глаз, которые состоят из большого числа омматидиев. Наибольшее число омматидиев обнаружено у бабочек (12—17 тысяч) и стрекоз (10—28 тысяч.
Зрительные образы в фасеточных глазах формируются из множества точечных изображений, создаваемых отдельными омматидиями.
Фасеточные глаза лишены способности к аккомодации и не могут приспосабливаться к зрению на разных расстояниях. Поэтому насекомых можно назвать «крайне близорукими».
Насекомые характеризуются обратно пропорциональной связью между расстоянием до рассматриваемого объекта и числом различимых их глазом деталей: чем ближе находится объект, тем больше деталей они видят.
Насекомые способны оценивать форму предметов, но на небольших расстояниях от них для этого требуется, чтобы очертания объектов вмещались в поле зрения фасеточного глаза.
Цветовое зрение насекомых может быть дихроматическим (муравьи, жуки-бронзовки) или трихроматическим (пчелиные и некоторые бабочки).
Как минимум один вид бабочек обладает тетрахроматическим зрением .
Существуют насекомые, которые способны различать цвета только одной (верхней или нижней) половинкой фасеточного глаза (четырёхпятнистая стрекоза).
Для некоторых насекомых видимая часть спектра сдвинута в коротковолновую сторону.
Например, пчёлы и муравьи не видят красного цвета (650—700 нм), но различают часть ультрафиолетового спектра (300—400 нм).
Пчёлы и другие насекомые-опылители могут увидеть на цветках ультрафиолетовые рисунки, скрытые от зрения человека. Аналогично бабочки способны различать элементы окраски крыльев, видимые только в ультрафиолетовом излучении.
У многих насекомых глаза развиты слабо или отсутствуют.
Это виды, живущие в подстилке и почве (большинство видов термитов и др.), многие пещерные виды, некоторые паразиты (напр., вши рода Haematopinus).
Насекомые обладают развитым обонятельным аппаратом.
Восприятие звуков, передающихся через твёрдый субстрат, осуществляется у насекомых виброрецепторами, находящимися в голенях ног вблизи их сочленения с бедром. Многие насекомые обладают высокой чувствительностью к сотрясениям субстрата, на котором они находятся.
Восприятие звуков через воздух или воду осуществляется фонорецепторами.
Слуховые органы певчих цикад располагаются у основания брюшка в близости от звукопроизводящего аппарата.
Слуховые органы ночных бабочек находятся в последнем грудном сегменте или в одном из двух передних сегментов брюшка и могут воспринимать ультразвуки, издаваемые летучими мышами.
Медоносные пчёлы издают звуки, заставляя вибрировать часть торакса путём частых мышечных сокращений. Звук усиливается крыловыми пластинами.
В отличие от многих насекомых пчёлы способны издавать звуки разной высоты и тембров, что позволяет им передавать информацию посредством разных характеристик звука.
Профессор энтомологии Оксфордского университета Джеральдин Райт приводит в качестве примера такое простейшее и фундаментальное чувство, как голод. Возникнув, он заставляет живое существо менять свое поведение, а именно — сосредоточиться на поиске пищи.
Другие эмоции тоже играют мотивирующую роль.
Ярость побуждает отразить агрессию и исправить то, что кажется нам несправедливым, счастье — совершать действия, приносящие удовольствие.
Это относится и к насекомым.
Уховертка, испытывающая возбуждение от вида влажной расщелины с полусгнившими растениями, имеет меньше шансов погибнуть от голода и жажды, а паникующая и прикидывающаяся мертвой при виде хищника — погибнуть в его челюстях.
В 2011 году ученые пришли к выводу, что пчелы могут испытывать и проявлять эмоции.
Изначально исследователи приучили пчелиный рой связывать определенный запах с получением сладкого нектара, а другой запах — с неприятным для них раствором хинина, того самого, который придает своеобразный вкус тонику.
Потом разделили рой на две группы. Одну резко встряхивали. Пчелы терпеть этого не могут. Само по себе встряхивание для них не вредно, но служит для них сигналом опасности со стороны хищников. Другой предоставляли спокойно наслаждаться сладким напитком.
Затем пчел подвергли воздействию различных незнакомых им запахов.
Те, кого не пугали, доверчиво протягивали навстречу свои хоботки, а пчелы из первой группы вели себя осторожнее — так сказать, сделались циниками. В этом смысле их реакции напоминали человеческие.
Эксперимент показал, что в возбужденном состоянии у пчел снижается содержание в мозге так называемых гормонов удовольствия — дофамина и серотонина, а также присущего лишь насекомым гормона октопамина, который, как принято считать, отвечает за позитивные ожидания.
Из опыта с пчелами не обязательно вытекает, что все насекомые способны испытывать оптимизм и пессимизм.
Пчелы в данном смысле исключение.
Они в высокой степени социальны, совместная жизнь в улье предъявляет повышенные требования к познавательным способностям, так что их можно считать интеллектуалами в мире насекомых.
Основной набор химических веществ в мозгу чрезвычайно устойчив и сформировался сотни миллионов лет назад. Таким образом, чувства насекомых могут быть куда ближе к нашим, чем принято думать.
Исследование плодовых мушек, проведенное профессором Уэдделлом, показало, что дофамин играет в их мозге ту же роль, что и у человека — при избытке вызывает предвкушение награды, а при недостатке — чего-то неприятного.
«Чрезвычайно любопытно, что у столь разных существ некоторые черты выработались параллельно, — говорит он. — Это доказывает, что они являются оптимальными для жизни.
Больше всего споров вызывает вопрос, способны ли насекомые испытывать боль.
«Есть много свидетельств, что личинки дрозофил чувствуют физическую боль. Они пытаются убежать, когда мы их сжимаем. Так же ведут себя взрослые особи, — говорит Грег Нили, профессор функциональной генетики Сиднейского университета. — Можно ли трактовать неприятные ощущения как боль в эмоциональном смысле, мы не знаем. Это главная проблема».
Накапливается все больше аргументов в пользу того, что насекомым ведома боль в человеческом понимании. Более того, они могут страдать от нее продолжительное время.
Если выработать у плодовых мушек ассоциацию между определенным запахом и чем-то неприятным, они станут убегать от этого запаха при каждом столкновении с ним. «Они способны устанавливать связь между чувственными ощущениями и нежелательными последствиями и стремятся избежать их», — говорит профессор Нили.
Если не давать дрозофилам такой возможности, они перестают сопротивляться и ведут себя беспомощно — очень похоже на людское отчаяние и депрессию
Но самый удивительный результат дало проведенное Нили исследование, в ходе которого он выяснил, что травмированные дрозофилы, вероятно, испытывают боль долгое время после того, как их повреждения зажили.
«Это состояние тревоги, при котором они, однажды испытав боль, всячески стремятся избежать чего-то подобного в будущем», — говорит исследователь. Совсем как у людей, страдающих после травмы от продолжительной невропатической боли.
Некоторые насекомые невосприимчивы к сигналам из внешней среды, как, например, личинки на стадии перехода во взрослое состояние, но это исключения, замечает Нили.
Интеллект насекомых (англ. Insect intelligence, также англ Insect cognition) — способность насекомых к обучению или осваиванию навыков на основе обобщения информации (преимущественно при помощи мозга) с их последующим рациональным использованием в условиях, отличных от исходных.
Насекомые имеют крошечный мозг, количество количество нейронов в котором составляет около 1 млн (тогда как человеческий мозг содержит около 86 млрд нейронов).
По этой причине в течение длительного времени им уделялось очень мало внимания в сравнительной психологии, в которой большинство учёных занимались исследованием интеллекта млекопитающих.
Тем не менее, на основании ряда проведённых исследований было установлено, что насекомые обладают общими и специализированными когнитивными способностями, сопоставимыми с когнитивными способностями многих позвоночных животных.
Появление в конце XX столетия новых методов в нейронауках стимулировало рост исследований, касающихся интеллекта насекомых.
Обучение при поисках пищи
.jpg?uselang=ru)
В зависимости от времени года и ареала обитания насекомых распределение используемых ими источников пищи в пространстве и времени часто существенно варьирует.
Если бы насекомые использовали одни и те же стратегии поиска корма во всех условиях, то им в ряде случаев пришлось бы тратить намного больше времени на добычу пищи.
Если бы насекомые могли эффективно находить источники пищи при помощи универсальных неизменных стратегий, то такие стратегии после доведения их до совершенства применялись бы ими постоянно, и необходимости в обучении не было бы.
Однако в результате исследований учёные установили, что в большинстве случаев стратегии поиска пищи значительно варьируют в различных поколениях насекомых, но при этом стратегию каждого отдельного насекомого, используемую им в течение своей жизни, довольно легко предсказать.
Таким образом, каждое насекомое может приспосабливаться к конкретным условиям или применять наиболее эффективную стратегию.
Муравьи-фуражиры запоминают расположение источников пищи и время, когда в них скапливается наибольшее количество пищи.
Муравьи-разведчики запоминают расположение найденных ими мест для создания новых гнёзд, к которым они приводят других муравьёв из своей колонии.
Кроме того, при продолжении поисков муравьи-разведчики избегают тех мест, которые уже были ими обследованы.
Пчёлы обладают способностью узнавать источники пищи, используя обонятельные, зрительные и осязательные ориентиры.
.jpg?uselang=ru)
Земляные шмели при фуражировке способны эффективно и быстро решать чрезвычайно сложную задачу коммивояжёра с использованием эвристических алгоритмов, подобных тем, которые используют люди.
Отдельные особи у насекомых часто выполняют различные задачи быстрее и эффективнее в том случае, если им до этого уже приходилось решать такие же задачи (это же справедливо по отношению к другим животным).
Данная закономерность обнаруживается даже в тех случаях, когда общая структура поведения насекомых генетически запрограммирована.
Так, миграции колоний муравьёв вида Temnothorax albipennis всегда имеют одну и ту же структуру, однако они происходят быстрее и эффективнее в тех случаях, когда участвующие в них особи уже имеют опыт аналогичных действий.
Муравьи и пчёлы также способны обучаться передвижению по лабиринтам и в целом ориентироваться на местности, окружающей их гнёзда.
Муравьи не просто обладают способностью обучаться, они используют в своей деятельности абстрактные идеи.
Так, муравьёв можно приучить всегда выбирать источник пищи, обозначенный определённой геометрической фигурой (к примеру, треугольником), причём размер, цвет и форма этой фигуры не имеют для них значения..
Помимо этого, насекомые обучаются определённым навыкам обращения с источниками пищи.
Особенно это заметно у пчёл, отдельные особи которых используют разные техники сбора пыльцы с одного и того же вида цветов.
Шмели и некоторые виды бабочек при сборе пищи придерживаются определённых маршрутов, запоминаемых каждой особью независимо от других.
Общественные насекомые способны запоминать запах своей колонии, а также узнавать членов своей семьи, причём в некоторых случаях они узнают их при помощи зрения.
Хотя реагирование насекомых на феромоны часто считается врождённой формой поведения, в некоторых случаях оно не является таковой: шмели способны обучаться интерпретировать оставленные на цветах феромоны как сигналы о наличии или отсутствии вознаграждения; рабочие особи муравьёв рода Camponotus способны отличать углеводородные выделения своей матки от выделений других маток.
В целом, учёные считают, что обучение у насекомых является столь же неотъемлемой частью их существования, что и у позвоночных животных.
Обучение может быть классифицировано на процедурное и декларативное.
Процедурное обучение состоит в запоминании определённой последовательности действий, которое происходит в результате ассоциирования некоторого стимула с некоторой реакцией.
Декларативное обучение, напротив, предусматривает запоминание особенностей окружающей среды. Полученные в результате декларативного обучения знания могут оказывать влияние на поведение животного в различных обстоятельствах.
Декларативное обучение считается более сложной проблемой по сравнению с процедурным обучением, и его существование у любых животных является предметом дискуссий среди учёных.
Тем не менее, учёными были представлены многочисленные доказательства того, что насекомые могут приобретать знания, которые в дальнейшем используются ими по-разному в зависимости от конкретных обстоятельств.
Например, пчёлы вытягивают хоботки, когда чувствуют запах знакомого цветка, но при других обстоятельствах, когда они чувствуют тот же самый запах в улье, они улетают из него к известному им источнику пищи.
Пчёлы и осы также могут выполнять «обучающие полёты» вокруг новых источников пищи или вокруг знакомого места в тех случаях, когда происходит изменение ориентиров.
Это свидетельствует о том, что пчёлы и осы осознают ограниченность имеющихся у них знаний и в случае необходимости предпринимают активные усилия для получения новых знаний.
Отдельные особи у насекомых часто выполняют различные задачи быстрее и эффективнее в том случае, если им до этого уже приходилось решать такие же задачи (это же справедливо по отношению к другим животным).
Данная закономерность обнаруживается даже в тех случаях, когда общая структура поведения насекомых генетически запрограммирована.
Так, миграции колоний муравьёв вида Temnothorax albipennis всегда имеют одну и ту же структуру, однако они происходят быстрее и эффективнее в тех случаях, когда участвующие в них особи уже имеют опыт аналогичных действий.
Муравьи и пчёлы также способны обучаться передвижению по лабиринтам и в целом ориентироваться на местности, окружающей их гнёзда.
Муравьи не просто обладают способностью обучаться, они используют в своей деятельности абстрактные идеи.
Так, муравьёв можно приучить всегда выбирать источник пищи, обозначенный определённой геометрической фигурой (к примеру, треугольником), причём размер, цвет и форма этой фигуры не имеют для них значени.
Помимо этого, насекомые обучаются определённым навыкам обращения с источниками пищи.
Особенно это заметно у пчёл, отдельные особи которых используют разные техники сбора пыльцы с одного и того же вида цветов.
Шмели и некоторые виды бабочек при сборе пищи придерживаются определённых маршрутов, запоминаемых каждой особью независимо от других.
Общественные насекомые способны запоминать запах своей колонии, а также узнавать членов своей семьи, причём в некоторых случаях они узнают их при помощи зрения. Хотя реагирование насекомых на феромоны часто считается врождённой формой поведения, в некоторых случаях оно не является таковой: шмели способны обучаться интерпретировать оставленные на цветах феромоны как сигналы о наличии или отсутствии вознаграждения; рабочие особи муравьёв рода Camponotus способны отличать углеводородные выделения своей матки от выделений других маток.
В целом, учёные считают, что обучение у насекомых является столь же неотъемлемой частью их существования, что и у позвоночных животных.
В качестве одного из важнейших критериев определения уровня развития интеллекта животных в науке часто принимается использование ими простейших орудий.
Способность некоторых видов муравьёв использовать орудия была открыта учёными в 1970-е годы, однако это открытие привлекло к себе меньше внимания, чем открытие использования орудий обезьянами шимпанзе в 1960-е годы.
Исследователи выделяют две категории применения орудий муравьями: для транспортировки пищи и для борьбы с конкурентами.
Муравьи родов Aphaenogaster и Pogonomyrmex погружают кусочки опавших листьев, древесины, сухую грязь в жидкую или желеобразную (например, в раздавленную гусеницу или гнилую ягоду) пищу, а затем переносят их в свой муравейник.
Такой способ позволяет примерно в десять раз увеличить количество переносимой пищи по сравнению с тем количеством, которое один муравей может перенести без использования приспособлений.
Муравьи рода Aphaenogaster используют данный способ транспортировки пищи и для обмана своих конкурентов.
Кампонотусы, формики и другие более сильные муравьи, находящиеся поблизости, прогоняют их от добычи, поэтому Aphaenogaster не могут уносить найденный корм в зобике.
В таких случаях Aphaenogaster подкрадываются к добыче, бросают на неё кусочек листа или грязи и тут же убегают. Спустя одну-две минуты они осторожно возвращаются к этому орудию и утаскивают его в своё гнездо.
Муравьи родов Dorymyrmex, Tetramorium и муравьи-жнецы бросают маленькие камешки или кусочки земли в гнёзда конкурентов – соперничающие муравьиные колонии или в гнёзда пчёл-галиктов.
В первом случае это позволяет получить конкурентное преимущество в борьбе за пищу благодаря отрезанию путей к ней для соперников, во втором случае пчёлы, охраняющие вход в норку, вылезают из неё, бросаются в атаку на большую группу муравьёв и погибают в неравном бою.
Одна из важнейших нерешённых проблем в психологии – понимание сущности связи между сенсорным вводом и сознательным восприятием информации, получаемой через сенсорный ввод.
Первая часть данного процесса исследована достаточно подробно, тогда как вторая часть понимается исследователями плохо.
- Общепринятая в науке точка зрения состоит в том, что воспринимать нечто означает создавать ментальную репрезентацию, которая, как правило, базируется исключительно на внутренней нейронной репрезентации.
- Альтернативная точка зрения состоит в том, что восприятие основывается не на внутренней репрезентации, а на действии.
Согласно альтернативному подходу, воспринимать нечто означает активно моделировать объект восприятия, так что восприятие определяется внутренним знанием (накапливаемым филогенетически и онтогенетически) того, как свойства сенсомоторного аппарата приводят к изменениям в сенсорном вводе во время перцепционного моделирования (примером может служить движение глаз у людей).
Несмотря на то, что исследования интеллекта насекомых и других животных тесно связаны с исследованиями мозга, ряд учёных отмечает недостаточность использования редукционистского подхода для изучения когнитивных способностей.
Анна Дорнхаус и Найджел Фрэнкс указывают на то, что физики изучают гидродинамические свойства жидкостей на более высоком уровне, чем атомы, из которых состоят эти жидкости.
Точно так же, по их мнению, когнитивным биологам следует не ограничиваться изучением взаимодействия между нейронами, а рассматривать интеллектуальную деятельность животных на более высоком уровне с учётом окружающей среды и эволюционного развития.
Результаты исследований показывают, что насекомые могут по-разному реагировать на одни и те же стимулы в зависимости от контекста.
Они обладают способностью вырабатывать абстрактные категории и распространять выводы, сделанные из воздействия на них определённых стимулов в определённых контекстах, на другие стимулы в других контекстах.
Пчёлы могут решать задачу отрицательного распознавания образов (negative pattern discrimination task), при которой они не получают вознаграждения за комбинацию стимулов, за каждый из которых по отдельности вознаграждаются.
Это умение распространяется и на те случаи, в которых стимулы воздействуют на разные органы чувств (например, один стимул воздействует на зрение, а другой – на обоняние).
Данный факт означает, что обработка информации в мозгу насекомого производится не отдельными модулями, а централизованно.
Нейробиологические исследования показывают, что интеграция обрабатываемой информации происходит в грибовидных телах – частях мозга насекомых, в которые поступает информация из других участков мозга.
Результаты научных исследований подтверждают способность насекомых и членистоногих (пауков) к таким сложным когнитивным операциям, как концентрация, прогнозирование и планирование .
Муравьи Temnothorax обладают способностью собирать разнородную информацию об особенностях мест для размещения гнёзд и делать на её основе качественные заключения с использованием взвешенной аддитивной модели – самой эффективной стратегии принятия решений на основе обобщения информации.
Насекомые способны находить путь к своим гнёздам с использованием векторных навигационных карт на основе хранимой ими информации, в особенности на тех маршрутах, которые они используют многократно, а некоторые виды насекомых способны также использовать когнитивные карты.
Эти способы ориентации насекомых имеют очень большое сходство со способами ориентации, используемыми людьми.
Таким образом, насекомые демонстрируют способность обучаться сложной обработке полученной при помощи разных органов чувств информации путём её категоризации, обобщения и интеграции.
Они также могут обучать своих сородичей, подстраивая своё поведение в соответствии с успехами, достигнутыми своими «учениками».
Кроме того, они способны использовать орудия.
В этой связи некоторые учёные полагают, что насекомые обладают своеобразным сознанием или субъективным опытом, поскольку аналогичное поведение у людей представляется невозможным без наличия сознания.
Однако эта точка зрения является спорной.
Подобно позвоночным животным, насекомые усваивают разную информацию с разным успехом.
Например, пчёлы могут запоминать некоторые цвета источников пищи с первого раза, тогда как другие цвета они могут запомнить только после нескольких демонстраций.
Кроме того, связь между стимулированием с использованием определённых раздражителей и сопутствующим вознаграждением устанавливается довольно быстро, тогда как стимулирование с использованием других раздражителей запоминается насекомыми только после продолжительного срока или не запоминается никогда.
Этот факт свидетельствует о той значительной роли, которую сыграла экология в развитии у насекомых способности к усваиванию информации.
При идеальных условиях пчёлы способны запоминать запахи, цвета и наиболее подходящие техники сбора пищи для нескольких видов цветков и сохранять эту информацию до конца своей жизни.
Кроме того, пчёлы способны запоминать 40-50 пространственно-временных координат различных источников пищи. При этом бабочки способны запоминать только один вид цветка за один раз.
И даже у пчёл способность к запоминанию информации зависит от временных рамок её усваивания, а также от сходства стимулов или задач. То есть количество ассоциаций в памяти пчёл зависит не только от её ёмкости, но и от способа демонстрации информации, которую им нужно запомнить.
Таким образом, в одних случаях насекомые проявляют значительную сообразительность, в других – не могут справиться с решением простейших задач.
Так, муравьи, пчёлы и шмели очень легко обучаются находить нужный путь в сложных лабиринтах, причём муравьи в некоторых случаях справляются с решением данной задачи с такой же высокой скоростью, что и крысы, известные своей сообразительностью.
Однако когда насекомым, хорошо обученным проходить определённые лабиринты, предлагали пройти те же самые лабиринты в обратном направлении, они не могли воспользоваться обретёнными знаниями и начинали обучаться их прохождению заново.
При этом крысы, в отличие от насекомых, очень быстро понимают, как нужно действовать при прохождении в обратном направлении уже пройденных ими ранее лабиринтов
В целом учёные установили две закономерности, касающиеся интеллектуальных ограничений насекомых:
- Общественные насекомые обучаются гораздо быстрее, чем одиночные.
- Среди насекомых одного и того же вида имеются и чрезвычайно сообразительные, и достаточно несмышленые особи. При этом подавляющее большинство популяции составляют особи со средними психическими качествами.
Среди насекомых одного и того же вида имеются и чрезвычайно сообразительные, и достаточно несмышленые особи. При этом подавляющее большинство популяции составляют особи со средними психическими качествами.
Наряду с индивидуальным решением сложных задач, общественные насекомые используют групповой интеллект.
Ряд проблем, стоящих перед колониями насекомых, превосходит возможности сбора и обработки информации отдельными особями.
Эти проблемы решаются совместными усилиями множества насекомых. Например, колония медоносных пчёл, каждая из которых имеет длину около 1,5 сантиметра, способна эффективно находить источники пищи и места для размещения гнёзд на территории площадью более ста квадратных километров.
Колония муравьёв Temnothorax albipennis после разрушения старого муравейника может найти место для нового, сделав оптимальный выбор среди множества альтернатив, даже если каждый отдельный муравей до этого побывал всего в одном или двух местах за пределами своего старого муравейника.
Все колонии общественных насекомых эффективно распределяют отдельных особей в соответствии с меняющимися условиями и оптимальным образом компенсируя потерю большого количества рабочей силы.
В этих целях колонии общественных насекомых собирают и хранят большой массив информации.
Благодаря коммуникации между отдельными особями насекомые используют информацию, собранную их сородичами, и часто используют специализированные каналы связи для передачи информации тем особям, которые способны ее использовать по назначению.
Благодаря этому достигается колоссальное увеличение сенсорных возможностей отдельных особей. Кроме того, информация может накапливаться в гнезде и в феромоновых метках на пути к источникам пищи или на самих источниках пищи.
Распределение задач между отдельными особями осуществляется с использованием алгоритмов, которые учитывают не только различия между особями, но и их способность изменять своё поведение посредством обучения.
Алгоритмы, используемые колониями общественных насекомых для распределённого решения задач, имеют большое сходство с механизмами взаимодействия между нейронами головного мозг .
Благодаря использованию коллективных стратегий насекомые преодолевают когнитивные ограничения, которые имеются у каждой отдельной особи.
В процессе своей жизнедеятельности общественные насекомые, как и ряд других видов животных, постоянно принимают коллективные решения. Конрадт и Роупер предложили классифицировать принимаемые животными решения на комбинированные и консенсусные.
Комбинированное групповое принятие решений состоит в выборе одного из двух или более вариантов действий каждым животным по отдельности без согласования с сородичами.
При этом действия каждого животного в определённой степени зависят от действий остальных членов группы, а общий результат их действий оказывает влияние на состояние всей группы животных как единого целого. К данной категории относятся многие решения, касающиеся фуражировки социальных насекомых, а также очистки гнёзд от мусора.
После принятия комбинированного решения при наличии конфликта интересов между отдельными членами группы они могут продолжать борьбу за контроль.
Например, у многих эусоциальных насекомых матки и рабочие особи соперничают за производство потомства мужского пола и уничтожают яйца, отложенные соперницами. У одних видов насекомых контроль захватывают матки, у других – рабочие особи.
Консенсусное групповое принятие решений предполагает предварительное согласование действий всеми членами группы при выборе одного из двух или более возможных взаимоисключающих решений.
После того как решение принято, вся группа подчиняется ему. К данной категории относятся решения, касающиеся перемещения колоний социальных насекомых, в том числе выбор времени и места для создания новых гнёзд.
После принятия консенсусного решения при наличии конфликта интересов между отдельными членами группы те из них, чьи индивидуальные оптимальные действия противоречат этому решению, отказываются от их выполнения и подчиняются воле коллектива. Данное явление характеризуется как «издержки консенсуса» (consensus costs)
Насекомые — самый преследуемый класс живых существ на Земле.
Их убивают в огромных количествах, постоянно и не задумываясь.
В это число входят 3,5 квадриллиона насекомых, ежегодно травимых инсектицидами в одних лишь Соединенных Штатах, 2 триллиона гибнущих под колесами машин в Нидерландах и намного большее количество других неучтенных жертв человека.
За последние 25 лет число летающих насекомых в заповедниках Германии сократилось в четыре раза.
Около 400 тысяч видов находятся на грани полного исчезновения.
Открытие и подтверждение ученными факта того, что у насекомых есть чувства, они способны думать и чувствовать, ставит неудобные вопросы задачи перед «Человеком».
Один исторический прецедент имеется: Европейский союз запретил использовать в качестве пестицидов производные никотина, чтобы защитить пчел. Последуют ли за ним другие страны и регионы мира?
Другой аспект, насекомых все чаще пропагандируют как гуманную и экологически прогрессивную замену мясу позвоночных. Но станет ли это моральной победой? В конце концов, подсчитано, что вместо одной коровы придется убить 975225 кузнечиков. Вот так вопрос.
Источники: использованы материалы Википедии, Plos Genetics, BBC News, 10/12/2021
Last Updated on 23.07.2024 by iskova