как пчелы разведчики сообщают что рядом есть мед
Как пчела сообщает другим о том, что пора собирать мед?
О «языке танцев» медоносной пчелы, открытом в двадцатые годы прошлого века известным зоологом Карлом фон Фришем, известно почти каждому школьнику. Как считают ученые, этот пчелиный язык чрезвычайно точен и выразителен. Пчелы знают его в достаточной мере, чтобы объяснить собратьям, где расположен источник пищи, как далеко лететь за нектаром, каким образом добраться до нужного поля, где делать повороты или какие огибать препятствия.
Как было сделано открытие? Ученому давно было ясно, что пчелы обладают превосходной разведывательной службой, но было непонятно, как организуется поход группы соплеменников за добычей. Для выявления механизмов такого общения ученый проследил за поведением пчел-разведчиц, попробовавших в кормушке сахарный сироп. Он был поражен, когда, вернувшись в улей, разведчица исполнила на медовых сотах круговой танец. Этим она привела в сильное возбуждение находящихся рядом других пчел, которые немедленно полетели к кормушке. Дальнейшие исследования показали, что танец пчел намного сложнее, чем казалось первоначально.
Информация о пищевом источнике
Разведчицы, исполняя свой танец, сообщают с его помощью другим пчелам-сборщицам информацию о месте нахождении корма, направлении полета к богатому пищевому источнику и другие сведения. Если корм находится близко, то исполняется круговой танец – пчела двигается по кругу. Если же расстояние до корма более 100 м, то исполняется виляющий танец. Этот танец содержит сложную информацию и о расстоянии до корма и о направлении, в котором следует лететь. При этого расстояние закодировано в виде продолжительности прямого пробега в танце, сопровождаемом определенным жужжащим звуком. А направление полета по отношению к Солнцу сообщается с помощью угла между линией прямого пробега и направлением силы тяжести. Таким образом, разведчица наделена способностью не только запомнить ориентиры и составить «внутреннюю карту» полета к пищевому источнику, но еще и кодировать эту информацию, чтобы выразить ее языком танца и передать своим собратьям. При этом пчела-разведчица выступает опытным шифровальщиком, имея генетически заложенные коды и способы их применения. Другие сборщицы внимательно наблюдают за характером ее движений и переводят для себя «язык танца» в информацию о том, где находится источник. То есть они ее декодируют с помощью такого же врожденного шифровального механизма. При этом для целенаправленного движения к корму пчелы–наблюдательницы снова пересчитывают значение угла танца по отношению к силе тяжести в значении угла по отношению к Солнцу.
Викторина «Удивительные насекомые»
Наталья
Викторина «Удивительные насекомые»
Цель: уточнение и закрепление знаний детей о насекомых, их строении, образе жизни и значении в природе.
Когда в душистом сосняке
Присядешь летом на пеньке,
Внимательно вглядись вокруг –
Там многое заметишь, друг!
Личинку тащит муравей,
Спешит куда-то меж корней
Большой сосны. На толстый сук
Уселся золотистый жук.
Порхает легкий мотылек,
Пьет хоботком душистый сок,
И собирает мед пчела,
Все заняты, у всех дела!
Мой друг, внимательно вглядись,
Волшебную увидишь жизнь.
Скажите, ребята, о ком это стихотворение? (О насекомых)
Правильно. Сегодня я предлагаю вам проверить, насколько хорошо вы знакомы с насекомыми. Итак, команды, займите свои места. Наша викторина начинается!
Слайд 1. Викторина «Удивительные насекомые»
Слайд 2. Конкурс загадок (правильные ответы по щелчку)
Слайд 3. В ярком платье модница –
От цветка к цветку порхает,
Утомиться – отдыхает. (Бабочка)
По моей ладошке? (Божья коровка)
На ромашку у ворот
Кто же это? (Стрекоза)
Слайд 4. С ветки на тропинку,
С травинки на травинку,
Зелененькая спинка. (Кузнечик)
С песней по полям летает.
Над подсолнухом звенит,
В домике пыльцу хранит. (Пчела)
Он из веточек и хвои
Настоящий дом построит.
Без пилы и без гвоздей,
Кто строитель? (Муравей)
Слайд 5. Конкурс «Кого не стало?»
Слайд 6, 8. (Дети в течение некоторого времени запоминают насекомых)
Слайд 7, 9. (Найти пропавшее насекомое) Муравей, жук (ответ появляется по щелчку).
Слайд 10. Конкурс «Чья же это песня?»
Слайд 11. Звук «Жужжание мухи»
Звук «Комариный писк»
Звук «Стрекот кузнечика»
Звук «Жужжание пчел» (ответы появляются по щелчку)
Слайд 12. Конкурс «Угадай-ка» (поочередно открывая часть фигуры, нужно правильно отгадать спрятанное насекомое).
Слайд 13. Стрекоза, муравей.
Слайд 14. Майский жук и божья коровка.
Конкурс «Собери картинку» (каждая команда собирает разрезную картинку с изображением насекомого). В это время проводится
Слайд 15. Конкурс для зрителей (правильные ответы по щелчку)
Слайд 16. Какое насекомое прозвали Цокотухой? (муху)
Слайд 17. Кто унес Дюймовочку на дерево? (майский жук)
Слайд 18. Медоносное насекомое? (пчела)
Слайд 19. Вдруг из подворотни страшный великан,
Рыжий и усатый… (таракан)
Слайд 20. Нос острый да тонкий,
А голос звонкий (комар)
Слайд 21. Блиц-опрос (для команд)
1. Где живут пчелы? (в улье)
2. Чем полезна божья коровка? (поедает тлю, спасает урожай)
3. Что насекомые делают зимой? (спят)
4. Как пчелы-разведчики сообщают, что рядом есть мед? (танцуют)
5. Самое назойливое насекомое? (муха)
6. Сколько частей тела у насекомых? (3 части: голова, грудь, брюшко)
7. Есть ли дом у бабочки? (нет)
8. Почему насекомых называют насекомыми? (на брюшке есть насечки)
9. Как называется жук – вредитель картофеля? (колорадский)
10. Где у кузнечиков уши? (на ногах)
11. Самое прожорливое насекомое? (стрекоза: 40 мух за 2 часа)
12. Для чего пчелам нужно жало? (защищать жилище)
13. Какое насекомое самое опасное? (комар, муха – разносчики инфекций)
14. Сколько ног у насекомых? (6 ног)
15. Где живут муравьи? (в муравейнике)
16. Чем питаются бабочки? (нектаром)
Слайд 23. Молодцы! (подводятся итоги викторины)
В лесу летают мотыльки,
Ползут козявки и жуки.
Природа-мать им жизнь дала,
У них у всех свои дела.
Ты их увидишь на пути –
Не обижай, а отойди!
Без насекомых лес, друг мой,
И одинокий, и пустой!
Прикреплённые файлы:
Игра-викторина для детей старшего дошкольного возраста «Прогулка по Любинскому проспекту с Незнайкой» Цель: формировать представление детей о достопримечательностях улицы «Любинский проспект». Познакомить с архитектурой зданий. Задачи: Развить.
Мини-музей «Удивительные камни» Наша планета и всё, и всё что нас окружает, практически полностью состоит из минералов. Несмотря на такое разнообразие, далеко не все способны.
Проект «Удивительные птицы — лебеди» Актуальность: В современных условиях проблема экологического воспитания дошкольников приобретает особую остроту и актуальность. В период.
Удивительные растения — рассказ о моих цветах Я очень люблю цветы. Особенно розы. Их у меня много. В жаркий день их аромат заполняет весь двор и даже выливается на улицу. Любуясь розами,забываешь.
Эссе «Удивительные люди» Мы хотим рассказать Вам об удивительной семье Горбуновых. Это семья, в которой с самого раннего детства прививаются такие духовно-нравственные.
Занятие по экспериментированию «Удивительные свойства воздуха» Тема: «Удивительные свойства воздуха» Цель: Систематизировать знания детей о свойствах воздуха через организацию совместной деятельности.
Пчелы-разведчицы
Медовая продукция семьи создается в результате полетов нескольких десятков тысяч пчел за взятком. Они отыскивают, собирают и приносят в улей нектар, который пчелы —приемщицы перерабатывают в мед. Пчел, летающих в поле за взятком называют летными или полевыми, в отличие от нелетных или ульевых. Они собирают и несут в улей нектар, пыльцу, а иногда еще воду и прополис. В литературе обычно подробно излагают поведение и разнообразнейшие работы молодых (ульевых) пчел, а летные представляют как однородную массу с очень ограниченными функциями, выполняющую всегда одинаковую работу.
Установлено, что лишь небольшая часть летных пчел отыскивает новые источники взятка; большинство же пчел ожидает в улье результатов этих поисков. Возраст пчел-разведчиц составляет от 7 до 47 дней. Условно пчел по степени привязанности к месту взятка делят на три группы. В первую относят пчел, которые не покидают источника взятка, даже когда он оскудневает; во вторую группу — большую часть пчел, которые переключаются на новые медоносы, как только нектар на старом месте иссякнет. Третью группу составляют пчелы, постоянно снующие всюду в поисках новых источников взятка. Из всех групп летных пчел наибольшей интерес вызывают пчелы-разведчицы. Изучение особенностей поведения этих пчел может иметь важное значение для понимания того, как создается основная продукция пасеки — мед.
Учитывая это, были проведены многочисленные опыты и эксперименты по более углубленному изучению пчел-разведчиц. Первые же опыты показали, что новые источники взятка могут найти и использовать далеко не все пчелиные семьи. Поймайте пчелу, вылетающую из улья (это легко сделать с помощью пустой спичечной коробки), отнесите ее в сторону от пасеки и предоставьте ей обильный источник легкодоступного корма — посадите на кормушку с 50-процентным ароматизированным сахарным сиропом. Пчела жадно наберет корм, потом взлетит, опишет несколько кругов, но больше к кормушке не вернется. Далеко не каждая летная пчела способна использовать предоставленный ей обильный и доступный новый источник взятка. Какие же пчелы возвращаются на кормушку?
Это, оказывается, те, которые сами ищут новые источники взятка. Таких пчел легко обнаружить следующим способом. Возьмите в руки сот с открытым в ячейках медом ( в период небольшого взятка) и медленно идите по пасеке. Сотни пчел будут летать вокруг, не обращая никакого внимания на сот. Но вот Вы замечаете, что одна пчела «заинтересовалась» сотом, кружится вокруг него, потом садится на сот и набирает мед. Осторожно поймайте эту пчелу, отнесите на полянку, дайте ей напиться ароматизированного сахарного сиропа из кормушки, пометьте краской и выпустите. Через 3-5 минут она обязательно вернется на кормушку и станет ее посещать почти через равные промежутки времени. А следом за ней прилетят и другие пчелы, число которых станет быстро увеличиваться. Следовательно, возвратиться на кормушку с новым источником взятка и мобилизовать других пчел могут только те пчелы, которые сами ищут новый источник взятка. Это и будут пчелы-разведчицы.
Язык пчел очень богат и, вероятно, таит в себе новые тайны, о которых мы даже пока и не догадываемся.
Многолетние исследования показали, что в сигнальных движениях пчел-разведчиц содержится информация о пространственном положении источника корма. Элементы этой информации заключаются в виляющем пробеге. Так, число виляний прямо пропорционально расстоянию до места взятка, а направление виляющего пробега соответствует солнечному азимуту направления полёта. Виляющий пробег сопровождается звуком, и длительность звучащей части танца также пропорциональна расстоянию. Понятно, что сигнальные движения будут содержать информацию о нахождение взятка для окружающих разведчицу пчел только в том случае, если они способны их воспринимать и «понимать». Во время танца вокруг разведчицы формируется особая группа пчел — свита, которая проявляет явный интерес к сигнальщице. И сигнальные движения разведчицы не только стимулируют окружающих ее пчел к поиску корма вообще, но к направленному поиску.
Найдя корм, разведчица все время, пока в кормушке есть сироп, энергично ее посещает. Во время обильного взятка все разведчицы работают на конкретных медоносах как рядовые сборщицы и поэтому разведка новых источников взятка прекращается. Выставите во время взятка рамку с медом на пасеке — она не привлечет ни одной пчелы. При этом подмечено, что пчелы с удивительным постоянством возвращаются на одни и те же участки и даже цветки сплошного цветущего поля. Следовательно, во время сильного взятка все пчелы приобретают прочный условный рефлекс на цвет, форму, запах и местоположение источника взятка и в соответствии с этим собирают нектар с одних и тех же цветков.
Пока в цветках есть источник взятка, пчелы-сборщицы и пчелы-разведчицы регулярно вылетают и переносят корм в улей. Но вот корм иссяк. Число пчел в поле быстро уменьшается. Основная масса пчел-сборщиц возвращается в улей. Они сидят там в ожидании новых сигналов о корме. Пчелы-разведчицы же упорно продолжают летать над прежней территорией, обследуя ее и прилегающую местность (патрулирующие пчелы). Такое патрулирование продолжается в течение нескольких последующих дней. Патрулирование местности, где пчелы имели обильный взяток, длится 5-6 суток.
Биологическое значение патрульной службы пчел-разведчиц станет понятным, если вспомнить, что в природе нектар в цветках почти всегда выделяется периодически. В зависимости от изменения комплекса метеорологических факторов, времени суток и многих других причин. Нектар может появляться и исчезать в цветках несколько раз за сутки. Если бы каждая пчела-сборщица следила за взятком самостоятельно, то такие полеты всех пчел на разведку вызывали бы большой непроизводительный расход корма и энергии. В действительности же из семьи только небольшая часть пчел (разведчицы) непрерывно следят за возможными источниками взятка; основная же масса летных пчел спокойно сидит в улье, если источник корма иссяк. Но стоит появиться взятку, как вся армия пчел-сборщиц быстро мобилизуется на его сбор. Выполняя патрульную службу, пчелы осматривают довольно большую территорию. Ведут себя эти пчелы, как типичные разведчицы. Пчелы-разведчицы отличаются тремя характерными особенностями:
• Пчел-разведчиц привлекает всякий новый запах, который они встречают на своем пути. Привлеченные им, они многократно облетывают и исследуют его источник, иногда садятся на пахнущий предмет. Полетав в стороне, они вновь возвращаются к источнику запаха.
• Пчел-разведчиц интересуют всякие яркоокрашенные поверхности, близкие по размерам к цветам.
• И, наконец, пчел разведчиц привлекает всякий гул других пчел.
Пчелы-разведчицы отличаются от пчел-сборщиц более активным поведением. Сборщицы летают лишь «по путевкам», т.е по заранее заданным ориентирам ( направление, удаленность, запах), воспринятым в танце других пчел в улье. Эти пчелы летят уже к готовому, ранее обнаруженному источнику взятка. Они не могут изменить свой полет и остаются невосприимчивыми к новым запахам и окраскам. Если пчела-сборщица не находит нектара на заданном месте, то она возвращается в улей и сидит неподвижно на соте или под ним в ожидании новых сигналов. Пчела-разведчица имеет не столь постоянную условную связь с источником взятка, ее поведение более универсально. Если она не находит корма на прежнем месте, то она летает вокруг. В то же время она держит под постоянным наблюдением ранее появлявшийся источник взятка, многократно наведываясь к нему во время полета. При сильном ветре лет пчел-разведчиц прекращается, так как при нем невозможно планомерное распространение ароматических веществ, а это делает невозможным ориентировку пчелы.
Типичные разведчицы отличаются отсутствием волосков на поверхности спинки и брюшка («лысые» пчелы ). Обычно считалось, что облысение — это признак старости пчелы. Однако это не верно. Потеря волосков — это результат большой летной активности пчелы и ее энергичных танцев в улье; облысение не зависит от возраста пчелы. Пчелы-разведчицы вылетают в большом числе первыми из улья рано утром, когда особенно важно определить состояние взятка. Они обычно располагаются на нижних планках рамок вблизи летка, где могут первыми ощутить повышение температуры воздуха и утренний свет. Число пчел-разведчиц в семье зависит от ее силы и времени сезона. В сильных семьях таких пчел значительно больше, чем в слабых. Меньше всего патрулирующих пчел бывает весной; летом по мере усиления семей их число возрастает. Больше всего пчел-разведчиц бывает в период после окончания главного взятка. Однако в семье пчел нет четкой грани между пчелами-разведчицами и пчелами- сборщицами.
Принимая коллективное решение, пчелы-разведчики убеждают оппонентов замолчать
Механизмы принятия решений нейронными сетями мозга и коллективами общественных животных во многом сходны. В обоих случаях происходит нечто вроде «голосования», исход которого зависит от баланса сил между группами возбудимых объектов (нейронов или особей), получающих разную информацию из окружающей среды и голосующих за одно из нескольких возможных решений. Американские и британские биологи обнаружили, что ключевая особенность нейронных сетей, способных к принятию решений, — взаимное торможение — характерна и для пчелиного роя, выбирающего место для поселения. Пчелы-разведчики не только танцуют, приглашая рой лететь в облюбованное ими место, но и при помощи специальных сигналов «убеждают» оппонентов (разведчиков, агитирующих за другое решение) прекратить свой танец. Взаимное торможение повышает надежность системы принятия решений, помогая рою избежать ситуации буриданова осла.
Механизмы принятия коллективных решений в последние годы изучаются весьма активно (см. ссылки внизу). В ходе этих исследований выявилось значительное сходство принципов принятия решений нейронными сетями мозга и коллективами общественных организмов. В обоих случаях нередко используется «демократическая» процедура, напоминающая голосование. Разные группы нейронов или особей, собирая и интегрируя разнородную и противоречивую информацию из окружающей среды, «голосуют» за одно из нескольких возможных решений. Когда степень активации (возбуждения) одной из групп превышает определенный пороговый уровень, система делает свой выбор и начинает действовать в соответствии с принятым решением. Этот принцип используется даже в таких сложных ситуациях, как решение моральных дилемм (см.: Чувство справедливости основано на эмоциях, а не на рассудке, «Элементы», 03.06.2008).
Характерной особенностью нейронных сетей, способных к принятию решений, является взаимное торможение. Группы нейронов, «голосующие» за взаимно несовместимые варианты действий, посылают друг другу тормозящие сигналы (простейший пример: нейроны, управляющие мышцами-разгибателями конечности, при возбуждении посылают тормозящие сигналы нейронам, управляющим мышцами-сгибателями этой конечности).
Используется ли взаимное торможение социальными животными при принятии коллективных решений? Американские и британские биологи решили проверить это на пчелах, у которых жизнь каждой новой колонии начинается с принятия непростого коллективного решения.
Пчелиный рой, вылетающий из родного гнезда для основания новой семьи, состоит из нескольких тысяч особей. Из их числа несколько сотен самых старых и опытных пчел берут на себя роль разведчиц. Рой повисает («прививается») на каком-нибудь сучке неподалеку от родного улья и ждет, пока разведчицы найдут место для нового гнезда.
Разведчица, обнаружившая подходящее дупло или незанятый улей, возвращается к рою и сообщает товарищам о местоположении своей находки. Она делает это при помощи того же самого «виляющего» танца (см. waggle dance), который во время сбора нектара и пыльцы используется для информирования сородичей о местах с богатым взятком. Это может побудить других разведчиц посетить указанное место, и если они сочтут его подходящим, то тоже начнут танцевать, агитируя остальных. Чтобы рой принял коллективное решение и полетел обустраивать новое жилье, общая интенсивность танцев «за» одно из возможных мест для поселения должна достичь некоего критического порога. Момент, когда решение принято, можно отследить по особым высокочастотным сигналам («писку», piping signals), которые начинают издаваться разведчицами. Смысл этих сигналов — «место выбрано, разогреваемся и летим». Если подходящих мест найдено несколько, и за каждое из них «выступает» своя группа разведчиц, спорщики должны каким-то образом прийти к консенсусу — иначе процедура принятия решения может чрезмерно затянуться, и рой окажется в положении буриданова осла. Разделяться рою нельзя, потому что матка в нем, как правило, только одна.
Авторы предположили, что пчелы могут использовать для достижения консенсуса механизм взаимного торможения, подобно тому, как это происходит в нейронных сетях мозга. Ранее было показано, что пчелы-разведчицы используют особый «стоп-сигнал», чтобы убедить своих коллег прекратить танцы, призывающие сборщиц нектара и пыльцы лететь туда, где их может подстерегать опасность. Пчела, подвергшаяся атаке пчел-конкурентов, по возвращении в улей начинает при помощи этих сигналов «убеждать» других разведчиц прекратить танцы, направляющие рабочих в небезопасное место (см.: Nieh, 2010. A Negative Feedback Signal That Is Triggered by Peril Curbs Honey Bee Recruitment, PDF, 858 Кб). Стоп-сигнал состоит в том, что пчела тыкается головой в танцующую разведчицу и очень быстро (с частотой около 350 Гц) вибрирует крылышками в течение 150–200 мс, издавая характерное резкое жужжание. Танцорша, получившая стоп-сигнал, обычно не прекращает танец немедленно, но ожидаемая продолжительность танца снижается по мере роста числа полученных стоп-сигналов.
Логично предположить, что при выборе места для поселения пчелы могут использовать стоп-сигналы для взаимного торможения. Наблюдения за пятью роями при помощи видеокамер и чувствительных микрофонов показали, что разведчицы, выбирающие место для основания колонии, действительно пользуются стоп-сигналами в общении друг с другом. Как это происходит, можно увидеть в прилагающемся к обсуждаемой статье видеофильме: там показано, как танцующая разведчица, помеченная голубой и желтой краской, получает три стоп-сигнала от разведчицы с розовой меткой.
Статистическая обработка результатов наблюдений подтвердила, что стоп-сигналы и в этом случае, как и при сборе нектара и пыльцы, вполне эффективны: вероятность досрочного прекращения танца достоверно растет по мере роста числа полученных стоп-сигналов.
Теперь нужно было выяснить, действительно ли стоп-сигналы используются конкурирующими партиями разведчиц для того, чтобы угомонить оппонентов (и, соответственно, повысить шансы своей точки зрения на победу в «голосовании»). Для этого авторы выпускали пчелиный рой на изолированном островке, где не было подходящих естественных убежищ, но было два одинаковых искусственных улья. Разведчиц, прилетавших к каждому из ульев, метили цветными метками. Поведение разведчиц на поверхности роя, как и в предыдущих опытах, записывали на видео.
Оказалось, что разведчицы по-разному используют стоп-сигналы до и после принятия роем коллективного решения. В фазе «поиска и выбора», пока общее решение еще не принято, разведчицы в большинстве случаев подают стоп-сигналы именно своим оппонентам, то есть пчелам, призывающим лететь к другому улью. Это подтверждает гипотезу о взаимном торможении. После принятия коллективного решения, в фазе «разогрева перед полетом к выбранному улью», стоп-сигналы подаются уже безвыборочно (и очень активно) всем пчелам, которые еще продолжают танцевать. Смысл этих действий, вероятно, в том, чтобы все разведчицы прекратили разведывательные полеты, были на месте и не потерялись, когда рой наконец снимется с места и полетит к выбранному улью.
В заключительной части статьи авторы показывают при помощи математического моделирования, что взаимное торможение радикально снижает вероятность того, что рой «зависнет» между двумя равноценными альтернативами и не сможет прийти ни к какому решению. Такое «зависание», то есть устойчивое равновесие сил между спорящими партиями разведчиков, в модели возникает, например, в том случае, если пчелы в ходе «дебатов» подают стоп-сигналы другим разведчицам безвыборочно или подают их слишком редко. Взаимное торможение обеспечивает быстрое достижение кворума в любой ситуации. Если альтернативы абсолютно равноценны (за каждый из двух ульев изначально голосует равное число разведчиц), то решение в итоге принимается случайным образом. Если же одна из партий хоть немного превосходит другую, она неизбежно побеждает.
Таким образом, работа показала, что сходство механизмов принятия решений общественными насекомыми и нейронными сетями мозга еще глубже, чем думали до сих пор. Их объединяет не только общий принцип «демократического голосования» конкурирующих партий, но и алгоритм взаимного торможения. По мнению авторов, удивительное сходство функциональной организации двух совершенно разных систем: мозга, сделанного из нейронов, и роя, сделанного из пчел, объясняется тем, что в ходе эволюции обе системы были оптимизированы отбором для надежного и эффективного принятия оптимальных решений.
Источник: Thomas D. Seeley, P. Kirk Visscher, Thomas Schlegel, Patrick M. Hogan, Nigel R. Franks, James A. R. Marshall. Stop Signals Provide Cross Inhibition in Collective Decision-Making by Honeybee Swarms // Science. 2012. V. 335. P. 108–111.
См. также о принятии коллективных решений: