Виляющий танец - Waggle dance

Покачивание танец - направление пчела движется по отношению к улью указывает направление; если он движется вертикально, направление к источнику - прямо к Солнцу. Продолжительность виляющей части танца означает расстояние.

Виляющий танец - это термин, используемый в пчеловодстве и этологии для обозначения особого танца медоносной пчелы в форме восьмерки . Выполняя этот танец, успешные собиратели могут делиться информацией о направлении и расстоянии до участков цветов, дающих нектар и пыльцу, источников воды или новых мест гнездования с другими членами колонии .

Виляющий танец и хоровод - это две формы танцевального поведения, являющиеся частью непрерывного перехода. По мере увеличения расстояния между ресурсом и ульем хоровод трансформируется в вариации переходного танца, который при передаче ресурсов на еще большие расстояния становится танцем виляния. В случае Apis mellifera ligustica хоровод исполняется до тех пор, пока ресурс не окажется примерно в 10 метрах от улья, переходные танцы выполняются, когда ресурс находится на расстоянии 20-30 метров от улья, и, наконец, когда находится на расстоянии более 40 метров от улья, исполняется виляющий танец. Однако даже близко к гнезду хоровод может содержать элементы виляющего танца, например, виляющую часть. Поэтому было высказано предположение, что термин « танец виляния» лучше подходит для описания как танца виляния, так и хоровода.

Австрийский этолог и лауреат Нобелевской премии Карл фон Фриш был одним из первых, кто перевел значение танца виляния.

Описание

Восьмиобразный танец медоносной пчелы ( Apis mellifera ). Вращение, направленное под углом 45 ° вправо от «вверх» на вертикальной гребенке (A), указывает на источник пищи под углом 45 ° вправо от направления солнца за пределами улья (B). Живот танцора выглядит размытым из-за быстрых движений из стороны в сторону.

Танец виляния состоит из от одной до 100 или более схем, каждая из которых состоит из двух фаз: фазы виляния и фазы возврата. Танец виляния рабочей пчелы включает в себя пробегание по небольшой схеме в виде восьмерки: бег с покачиванием (он же фаза покачивания), за которым следует поворот вправо, чтобы вернуться к исходной точке (так называемая фаза возврата), еще один пробег с покачиванием, за которым следует повернуть и кружить влево, и так далее, регулярно чередуя правые и левые повороты после пробежек. Танцующие пчелы производят и выделяют два алкана , трикозан и пентакозан, и два алкена , ( Z ) -9-трикосен и ( Z ) -9-пентакосен, на свое брюшко и в воздух.

Направление и продолжительность покачивания тесно связаны с направлением и расстоянием ресурса, рекламируемого танцующей пчелой. В эксперименте с отловом и перемещением пчел, подвергшихся танцу виляния, пчелы следовали по пути, который привел бы их к экспериментальной кормушке, если бы они не были перемещены. Ресурс может включать местоположение источника пищи или потенциального места гнездования. У медоносных пчел, гнездящихся в полостях, таких как западная медоносная пчела ( Apis mellifera ) или Apis nigrocincta , цветы, расположенные прямо на одной линии с солнцем, представлены качающимися линиями вверх на вертикальных сотах и ​​любым углом вправо. или слева от солнца кодируется соответствующим углом справа или слева от направления вверх. Расстояние между ульем и целью набора закодировано в продолжительности пробежек. Чем дальше цель, тем длиннее фаза покачивания. Чем больше пчела взволнована местоположением, тем быстрее она будет покачиваться, чтобы привлечь внимание наблюдающих пчел и попытаться убедить их. Если несколько пчел танцуют виляющий танец, это соревнование, чтобы убедить наблюдающих пчел следовать их примеру, и конкурирующие пчелы могут даже нарушать танцы других пчел или отбиваться друг от друга. Кроме того, некоторые медоносные пчелы, гнездящиеся под открытым небом, такие как черная карликовая пчела ( Apis andreniformis ), чьи гнезда свисают с веток или веток, будут танцевать горизонтальный танец на сцене над своим гнездом, чтобы подать сигнал ресурсам.

Покачиваясь, танцующие пчелы, которые были в гнезде в течение длительного времени, регулируют углы своего танца, чтобы приспособиться к изменяющемуся направлению солнца. Следовательно, пчелы, которые следуют за покачиванием в танце, по-прежнему правильно направляются к источнику пищи, даже если его угол относительно солнца изменился.

Было показано, что потребление этанола пчелами-кормильцами снижает активность виляющего танца и увеличивает частоту появления дрожащего танца .

Кевин Эбботт и Реувен Дукас из Университета Макмастера в Гамильтоне, Онтарио, Канада, обнаружили, что если мертвую западную медоносную пчелу поместить на цветок, пчелы будут выполнять гораздо меньше танцев покачивания, вернувшись в улей. Ученые объясняют, что пчелы ассоциируют мертвую пчелу с присутствием хищника у источника пищи. Таким образом, уменьшение частоты повторения танцев указывает на то, что танцующие пчелы выполняют и передают форму анализа риска / пользы.

Хотя танец пчел был впервые расшифрован Карлом фон Фришем , он уже неоднократно наблюдался и описывался. Примерно за 100 лет до открытия Фриша Николас Унхох описал танцевальное поведение пчел как потакание «определенным удовольствиям и веселью». Он признал незнание цели танцев. За 35 лет до наблюдений Унхоха Эрнст Шпицнер наблюдал, как пчелы танцуют, и интерпретировал это как передачу запахов кормовых ресурсов другим сокамерникам. Аристотель , помимо описания поведения постоянства цветов , подозревал, что между собирателями в гнезде имела место некоторая форма общения:

«В каждом путешествии пчела не перелетает от цветка одного вида к цветку другого, а переходит, скажем, с одной фиалки на другую фиалку и никогда не вмешивается в другой цветок, пока тот не вернется в улей; улей они сбрасывают свою ношу, и за каждой возвращающейся пчелой следуют три или четыре товарища. Что именно они собирают, трудно увидеть, а как они это делают, не наблюдалось ».

Юрген Таутц также пишет об этом в своей книге «Шут о пчелах» (2008):

Многие элементы коммуникации, используемые для набора минисогрева на места кормления, также наблюдаются в «истинном» роящем поведении. Миниогары собирателей не подвергаются тому же давлению отбора, что и настоящие стаи, потому что судьба всей колонии не стоит на кону. По-настоящему многочисленную колонию нужно быстро привести в новый дом, иначе она погибнет. Поведение, используемое для вербовки к источникам пищи, возможно, развилось из «истинного» роения.

Механизм

Пчелы накапливают электрический заряд во время полета, а также при движении или трении частей тела друг о друга. Во время танца виляния пчелы излучают постоянные и модулированные электрические поля. Как низкочастотные, так и высокочастотные компоненты, излучаемые танцующими пчелами, вызывают пассивные движения антенн у неподвижных пчел в соответствии с законом Кулона . Электрически заряженные жгутики из механорецепторных клеток перемещаются электрическими полями и сильнее , так что если звук и электрические поля взаимодействуют. Записи из аксонов из органа Джонстона указывают на его чувствительность к электрическим полям. Поэтому было высказано предположение, что электрические поля, исходящие от поверхностного заряда пчел, стимулируют механорецепторы и могут играть роль в социальном общении во время танца виляния.

Полемика

Рабочие Apis mellifera carnica на сотах

Танцевальный язык против танца виляния

По определению фон Фриша, Tanzsprache (по-немецки «танцевальный язык») - это информация о направлении, расстоянии и качестве ресурса (например, о еде или местах гнездования), содержащемся в танце виляния. Имеются подтверждающие данные о танце виляния и "Tanzsprache" у Apis dorsata . Подобно другим пчелам, они используют язык танца, чтобы указать важную информацию о пищевых ресурсах. Тело танцора указывает в направлении источника пищи, и звук, издаваемый во время танца, указывает на прибыльность еды. Хотя есть некоторые свидетельства прямой связи между танцем виляния и исполнением танца виляния, недавняя критика считает, что потенциальным собирателям не нужно правильно переводить язык танца с танца виляния на успешный фураж. В эксперименте с пчелой Apis mellifera большинство людей, которые тщательно следовали танцу виляния, игнорировали информацию о направлении ресурса и местоположении. Вместо этого 93% собирателей вернулись в те районы, о которых они знали раньше.

Пчелы, которые следуют за танцем виляния, могут успешно добывать корм, не расшифровывая информацию о языке танца, несколькими способами:

  • Последователь танца может использовать обонятельную информацию от танцора и найти либо тот же ресурс, либо другой с похожим запахом.
  • Следование танцу может просто спровоцировать поиск пищи. Затем собиратель может искать ресурсы случайным образом.
  • Следование танцу может восстановить личные знания о ресурсе. После реактивации собиратель может вернуться к известному ресурсу.
  • Использование информации, передаваемой в танце виляния, более полезно собирателям, когда частная информация о ресурсах отсутствует.

Танцевальный язык как язык

Использование словесного языка может привести к искажению представления о танце виляния. Швейцарский лингвист Фердинанд де Соссюр предложил систему языка, в которой знак состоит из двух основных компонентов. Означающее - это физическое или фонетическое представление знака. Означаемое - концептуальный компонент. Если бы язык танца соответствовал диадической модели семиотики Соссюра , означающим был бы танец покачивания, а означаемым было бы местонахождение источника пищи. Хотя танцевальный язык может следовать или не следовать этому типу шаблонов, он не считается языком с синтаксической грамматикой или набором символов.

Эффективность и адаптация

Танец виляния может быть менее эффективным, чем думали раньше. Некоторые пчелы наблюдают более 50 пробежек без успешного кормления, в то время как другие будут успешно кормиться после наблюдения 5 пробежек. Точно так же исследования показали, что пчелы редко используют информацию, передаваемую в танце виляния, и, похоже, делают это только в десяти процентах случаев. Очевидно, существует конфликт между личной информацией или индивидуальным опытом и социальной информацией, передаваемой через танцевальное общение. Это проливает свет на тот факт, что отслеживание социальной информации более затратно с точки зрения энергии, чем самостоятельный поиск пищи, и не всегда выгодно. Используя обонятельные сигналы и память об обильных местах кормления, пчелы могут успешно добывать корм самостоятельно, не тратя потенциально значительную энергию, необходимую для обработки и выполнения указаний, переданных их собратьями-сборщиками.

Танец виляния полезен в одних средах, но не в других, что дает правдоподобное объяснение того, почему информация, предоставляемая танцами виляния, используется редко. В зависимости от погоды, других конкурентов и характеристик источника пищи передаваемая информация может быстро ухудшиться и стать устаревшей. В результате, как сообщается, фуражиры привязаны к своим местам кормления и продолжают многократно посещать один участок после того, как он стал убыточным. Например, танец виляния играет значительно большую роль в поиске пищи, когда источников пищи не так много. Например, в средах с умеренным климатом семьи медоносных пчел обычно исполняют танец виляния, но все же были в состоянии успешно добывать корм, когда информация о местоположении, предоставленная танцем, была экспериментально скрыта. Однако в тропических местах обитания медоносные пчелы собирают пищу, если предотвращают виляние движения. Считается, что это различие связано с неоднородностью ресурсов в тропической среде по сравнению с однородностью ресурсов в условиях умеренного климата. В тропиках пищевые ресурсы могут быть представлены в виде цветущих деревьев, богатых нектаром, но редких и непродолжительных цветущих. Таким образом, в тропических зонах информация о местонахождении кормов может быть более ценной, чем в зонах с умеренным климатом.

Эволюция

Предки современных медоносных пчел, скорее всего, совершали возбуждающие движения, чтобы побудить других собратьев по гнезду на корм. Эти возбуждающие движения включают тряску, зигзагообразные движения, жужжание и врезание в сокамерников. Подобное поведение наблюдается и у других перепончатокрылых, включая безжалостных пчел, ос, шмелей и муравьев.

Одна многообещающая теория эволюции танца виляния, впервые предложенная Мартином Линдауэром, состоит в том, что танец виляния изначально способствовал передаче информации о новом месте гнездования, а не пространственной информации о местах кормления.

Наблюдения показали, что разные виды медоносных пчел имеют разные «диалекты» виляющего танца, причем танец каждого вида или подвида различается по кривой или продолжительности. Исследование 2008 года показало, что смешанная колония азиатских медоносных пчел ( Apis cerana cerana ) и европейских медоносных пчел ( Apis mellifera ligustica ) постепенно стала понимать «диалекты» танца виляния друг друга.

Приложения для исследования операций

В соответствии с недавней работой по исследованию интеллекта роя с использованием алгоритмов оптимизации, основанных на поведении социальных насекомых (включая пчел, муравьев и термитов ) и позвоночных, таких как рыбы и птицы, недавно было проведено исследование использования поведения танца виляния пчел для эффективного устранения ошибки. -толерантная маршрутизация. Из резюме Ведде, Фарука и Чжана (2004):

В этой статье мы представляем новый алгоритм маршрутизации BeeHive, который был вдохновлен коммуникативными и оценочными методами и процедурами медоносных пчел. В этом алгоритме пчелиные агенты путешествуют через сетевые регионы, называемые зонами кормодобывания. По пути их информация о состоянии сети доставляется для обновления локальных таблиц маршрутизации. BeeHive отказоустойчив, масштабируем и полностью полагается на локальную или региональную информацию соответственно. Мы демонстрируем с помощью обширного моделирования, что BeeHive обеспечивает аналогичную или лучшую производительность по сравнению с современными алгоритмами.

Еще одна пчелы вдохновленного stigmergic техника вычислительная называется оптимизацией колонии пчел используются в серверной оптимизации Интернета.

Протокол Zigbee RF назван в честь танца виляния.

Смотрите также

использованная литература

дальнейшее чтение

внешние ссылки