Jeg studerer myrer fordi jeg godt kan lide at tænke på hvordan organisationer fungerer. Og specielt, hvordan de simple dele af en organisation interagerer for at skabe hele organisationens adfærd. Så, myrekolonier er gode eksempler på en sådan organisation, og der er mange andre. Internettet er en anden. Der er mange af den slags biologiske systemer -- hjerner, celler, udviklende fostre.
I study ants, and that's because I like to think about how organizations work. And in particular, how the simple parts of organizations interact to create the behavior of the whole organization. So, ant colonies are a good example of an organization like that, and there are many others. The web is one. There are many biological systems like that -- brains, cells, developing embryos.
Der er omkring 10.000 myrearter. De lever alle i kolonier der består af en eller få dronninger, og så er alle de myrer man ser der går omkring sterile, hunmyrer. Og alle myrekolonierne har det tilfælles, at der ikke er nogen central kontrol. Ingen fortæller nogen hvad de skal gøre. Dronningen lægger bare æg. Der er ikke nogen ledelse. Ingen myrer dirigerer en anden myres adfærd. Og jeg prøver på at finde ud af hvordan det fungerer. Og jeg har arbejdet de sidste 20 år på en population af frøædende myrer i det sydøstlige Arizona.
There are about 10,000 species of ants. They all live in colonies consisting of one or a few queens, and then all the ants you see walking around are sterile female workers. And all ant colonies have in common that there's no central control. Nobody tells anybody what to do. The queen just lays the eggs. There's no management. No ant directs the behavior of any other ant. And I try to figure out how that works. And I've been working for the past 20 years on a population of seed-eating ants in southeastern Arizona.
Her er mit undersøgelsessted. Det er i virkeligheden et billede af myrer, og kaninen var der bare tilfældigvis. Og disse myrer er kaldet høstemyrer, fordi de æder frø. Dette er den færdigudviklede kolonis bo, og der er boets indgang. Og de fouragerer op til 20 meter fra deres bo, samler frøene og tager dem med tilbage til boet og gemmer dem. Og hvert år tager jeg derhen og laver et kort over mit undersøgelsessted. Dette er bare en vej. Og den er ikke særlig stor: det er cirka 250 meter på den ene side, og 400 på den anden. Og hver koloni har et navn, som er et nummer, som er malet på en sten. Og jeg tager derhen hvert år, og jeg kigger efter alle kolonierne der var i live året forinden, og regner ud hvilke der er døde, og sætter alle de nye på kortet. Og ved at gøre dette ved jeg hvor gamle de allesammen er. Og på grund af det, har jeg været i stand til at studere hvordan deres adfærd ændrer sig i takt med at kolonien bliver ældre og større.
Here's my study site. This is really a picture of ants, and the rabbit just happens to be there. And these ants are called harvester ants because they eat seeds. This is the nest of the mature colony, and there's the nest entrance. And they forage maybe for about 20 meters away, gather up the seeds and bring them back to the nest, and store them. And every year I go there and make a map of my study site. This is just a road. And it's not very big: it's about 250 meters on one side, 400 on the other. And every colony has a name, which is a number, which is painted on a rock. And I go there every year and look for all the colonies that were alive the year before, and figure out which ones have died, and put all the new ones on the map. And by doing this I know how old they all are. And because of that, I've been able to study how their behavior changes as the colony gets older and larger.
Så jeg vil fortælle jer om en kolonis livscyklus. Myrer laver aldrig flere myrer; kolonier laver flere kolonier. Og det gør de hvert år ved at sende forplantningsdygtige myrer ud -- det er dem med vinger -- på en paringsflugt. Så hvert år, på den samme dag -- og det er et mysterie hvordan det sker præcist -- hver koloni sender sin jomfru ud, ubefrugtede dronninger med vinger, og hannerne, og de flyver alle de samme sted hen. Og de formerer sig. Og dette viser en nylig jomfru dronning. Her er hendes vinger. Og hun er i gang med at pare sig med denne han, og der er endnu en han ovenpå der venter på sin tur. Dronninger parrer sig ofte mere end en gang. Og derefter dør alle hannerne. Det var det for dem.
So I want to tell you about the life cycle of a colony. Ants never make more ants; colonies make more colonies. And they do that by each year sending out the reproductives -- those are the ones with wings -- on a mating flight. So every year, on the same day -- and it's a mystery exactly how that happens -- each colony sends out its virgin, unmated queens with wings, and the males, and they all fly to a common place. And they mate. And this shows a recently virgin queen. Here's her wings. And she's in the process of mating with this male, and there's another male on top waiting his turn. Often the queens mate more than once. And after that, the males all die. That's it for them.
(Latter)
(Laughter)
Og så flyver de nylig parrede dronning et sted hen, smider vingerne, graver et hul og kravler ned i det hul og begynder at lægge æg. Og så lever de i 15 eller 20 år, og fortsætter med at lægge æg og bruger sæd fra den originale parring. Så dronningen kravler derned. Hun lægger æg, hun fodrer larverne -- så en myre starter som et æg, så er det en larve. Hun fodrer larven ved at gylpe hendes fedtreserver op. Så, så snart at myren -- den første gruppe af myrer -- opstår, er de larver. Så er de pupper. Så kommer de ud som voksne myrer. De kommer ud, de finder mad, de graver boet, og dronningen kommer aldrig ud igen.
And then the newly mated queens fly off somewhere, drop their wings, dig a hole and go into that hole and start laying eggs. And they will live for 15 or 20 years, continuing to lay eggs using the sperm from that original mating. So the queen goes down in there. She lays eggs, she feeds the larvae -- so an ant starts as an egg, then it's a larva. She feeds the larvae by regurgitating from her fat reserves. Then, as soon as the ants -- the first group of ants -- emerge, they're larvae. Then they're pupae. Then they come out as adult ants. They go out, they get the food, they dig the nest, and the queen never comes out again.
Så dette er en koloni der er et år gammel -- dette er nummer 536. Der er boets indgang, og der er en blyant for at se målestoksforholdet. Så dette er kolonien der blev grundlagt af dronningen sidste sommer. Dette er en treårig koloni. Der er boets indgang, og der er en blyant for at se målestoksforholdet. De laver en mødding, en stak skrald -- det består for det meste af skallerne af de frø de spiser. Dette er en femårig koloni. Der er boets indgang, og der er en blyant for at se målestoksforholdet. Denne er omkring så store som de bliver, cirka en meter på tværs. Og dette er hvordan koloniens størrelse og antal arbejdere ændres -- så dette er cirka 10.000 arbejdermyrer -- det ændres som funktion af koloniens alder, målt i år. Så det begynder med nul myrer, kun dronningen der grundlagde det, og den vokser cirka til en størrelse af mellem 10 og 12 tusinde myrer, når kolonien er fem år. Og den bliver ved med at have den størrelse indtil dronningen dør og der ikke er nogen til at lave flere myrer, når hun er omkring 15 eller 20 år gammel. Og det er når de når denne stabile størrelse, i antallet af myrer, at de begynder at reproducere. Det vil sige, at de sender flere bevingede dronninger og hanner på den årlige parrings flugt. Og jeg ved hvordan koloniens størrelse vokser som funktion af dens alder, fordi jeg har gravet kolonier som jeg kendte alderen på op, og talt alle myrerne. (Latter) Så det er ikke det sjoveste ved dette forskning, selvom det er interessant.
So this is a one-year-old colony -- this happens to be 536. There's the nest entrance, there's a pencil for scale. So this is the colony founded by a queen the previous summer. This is a three-year-old colony. There's the nest entrance, there's a pencil for scale. They make a midden, a pile of refuse -- mostly the husks of the seeds that they eat. This is a five-year-old colony. This is the nest entrance, here's a pencil for scale. This is about as big as they get, about a meter across. And then this is how colony size and numbers of worker ants changes -- so this is about 10,000 worker ants -- changes as a function of colony age, in years. So it starts out with zero ants, just the founding queen, and it grows to a size of about 10 or 12 thousand ants when the colony is five. And it stays that size until the queen dies and there's nobody to make more ants, when she's about 15 or 20 years old. And it's when they reach this stable size, in numbers of ants, that they start to reproduce. That is, to send more winged queens and males to that year's mating flight. And I know how colony size changes as a function of colony age because I've dug up colonies of known age and counted all the ants. (Laughter) So that's not the most fun part of this research, although it's interesting.
(Latter)
(Laughter)
Det spørgsmål jeg virkelig tænker på med disse myrer, er det jeg kalder opgavefordeling. Det betyder at det ikke kun handler om hvordan kolonien er organiseret, men hvordan ændrer den det den gør? Hvordan er det kolonien formår at justere antallet af arbejdere der udfører en given opgave, i takt med at vilkårene ændres? Så, der sker ting med en myrekoloni. Når det regner om sommeren, er der oversvømmelser i ørkenen. Der er store skader på boet, og der er brug for ekstra myrer til at rydde op i rodet. Når der er ekstra føde tilgængeligt -- og det er hvad alle ved om skovture -- så bliver der allokeret ekstra myrer til at samle føden. Så, uden at der er nogen der fortæller dem hvad de skal gøre, hvordan er det at kolonien formår at justere antallet af arbejdere til at udføre alle opgaver? Og det er den process jeg kalder arbejdsfordeling.
Really the question that I think about with these ants is what I call task allocation. That's not just how is the colony organized, but how does it change what it's doing? How is it that the colony manages to adjust the numbers of workers performing each task as conditions change? So, things happen to an ant colony. When it rains in the summer, it floods in the desert. There's a lot of damage to the nest, and extra ants are needed to clean up that mess. When extra food becomes available -- and this is what everybody knows about picnics -- then extra ants are allocated to collect the food. So, with nobody telling anybody what to do, how is it that the colony manages to adjust the numbers of workers performing each task? And that's the process that I call task allocation.
Og hos arbejdermyrer deler jeg opgaverne af de myrer jeg ser uden for boet i disse fire kategorier: hvor en myre fouragerer, når den er på fourageringssporet, når den leder efter føde, eller bringer føde med tilbage. Der er dem der patruljerer -- det skal forestille en lup -- er en interessant gruppe der kommer tidligt ud om morgenen før fødesamlerne er aktive. De vælger på en måde den retning som fødesamlerne går, og ved at komme tilbage -- bare ved at komme tilbage -- fortæller de fødesamlerne at det er sikkert at gå derud. Så arbejder vedligeholdelsesarbejderne inden i boet, og jeg ville sige at boet ligner Bill Lishmans hus meget. Det vil sige, at der er rum derinde, de forer væggen i rummene med fugtig jord og det tørrer til en form for tørret murstensagtig overflade. Det er også meget lig nogle af de hule beboelser som nogle af Hopi folket i det område bor i. Og boets vedligeholdelsesarbejdere gør det inde i boet, og så kommer de ud af boet, bærende på stykker tørret jord mellem kæberne. Så man ser vedligeholdelsesarbejderne komme ud med en smule sand, lægger det ned, vender rundt, og går tilbage. Og til sidst, putter møddingsarbejderne en form for territorial kemikalie i affaldet. Så det man kan se møddingsarbejderne gøre er, at de laver en stak med affald. Den ene vil det alt sammen være her, og den anden dag flytter de det herover, og så flytter de det tilbage. Så det er det møddingsarbejderne gør. Og disse fire grupper er bare myrer uden for boet. Så det er kun cirka 25 procent af kolonien og det er de ældste myrer.
And in harvester ants, I divide the tasks of the ants I see just outside the nest into these four categories: where an ant is foraging, when it's out along the foraging trail, searching for food or bringing food back. The patrollers -- that's supposed to be a magnifying glass -- are an interesting group that go out early in the morning before the foragers are active. They somehow choose the direction that the foragers will go, and by coming back -- just by making it back -- they tell the foragers that it's safe to go out. Then the nest maintenance workers work inside the nest, and I wanted to say that the nests look a lot like Bill Lishman's house. That is, that there are chambers inside, they line the walls of the chambers with moist soil and it dries to a kind of an adobe-like surface in it. It also looks very similar to some of the cave dwellings of the Hopi people that are in that area. And the nest maintenance workers do that inside the nest, and then they come out of the nest carrying bits of dry soil in their mandibles. So you see the nest maintenance workers come out with a bit of sand, put it down, turn around, and go back in. And finally, the midden workers put some kind of territorial chemical in the garbage. So what you see the midden workers doing is making a pile of refuse. On one day, it'll all be here, and then the next day they'll move it over there, and then they'll move it back. So that's what the midden workers do. And these four groups are just the ants outside the nest. So that's only about 25 percent of the colony, and they're the oldest ants.
Så, en myre starter et eller andet sted i nærheden af dronningen. Og når vi graver boerne op, ser vi at de ligger omtrent lige så dybt som kolonierne er brede, så de store, gamle boer er cirka en meter dybe. Og så er der endnu en lang tunnel og et rum, hvor vi ofte finder dronningen, efter vi har hakket løs på klipper i otte timer med hakker. Jeg tror ikke at det rum er udviklet på grund af mig og min hakke og mit hold af studerende med hakker, men i stedet på grund af oversvømmelser, så skal kolonien af og til kravle dybt ned. Så der er dette store netværk af rum. Dronningen er derinde et sted; hun lægger bare æg. Der er larverne og de æder det meste af maden. Og dette er sandt om de fleste myrer -- at de myrer man ser der går rundt spiser ikke særlig meget. De tager det med tilbage og giver det til larverne. Når fødesamlerne komme tilbage med maden, smider de det bare i det øverste rum, og de andre myrer kommer op nedefra, tager maden, tager det med tilbage, tager skallen af frøene, og stakker dem. Der er vedligeholdelsesarbejdere der arbejder i hele boet. Og mærkeligt nok, og interessant nok, ligner det at der på ethvert givent tidspunkt omkring halvdelen af myrerne i kolonien der ikke laver noget. Så, på trods af hvad der står i biblen, om, I ved, "Kig på myren, du dovenkrop," faktisk, kunne man se på myrer som reserver. Det vil sige, hvis der skete noget -- og jeg har aldrig set noget i den retning ske, men jeg har kun kigget i 20 år -- hvis noget skete, kunne de alle komme ud hvis der var brug for det. Men faktisk, hænger de for det meste bare rundt derinde.
So, an ant starts out somewhere near the queen. And when we dig up nests we find they're about as deep as the colony is wide, so about a meter deep for the big old nests. And then there's another long tunnel and a chamber, where we often find the queen, after eight hours of hacking away at the rock with pickaxes. I don't think that chamber has evolved because of me and my backhoe and my crew of students with pickaxes, but instead because when there's flooding, occasionally the colony has to go down deep. So there's this whole network of chambers. The queen's in there somewhere; she just lays eggs. There's the larvae, and they consume most of the food. And this is true of most ants -- that the ants you see walking around don't do much eating. They bring it back and feed it to the larvae. When the foragers come in with food, they just drop it into the upper chamber, and other ants come up from below, get the food, bring it back, husk the seeds, and pile them up. There are nest maintenance workers working throughout the nest. And curiously, and interestingly, it looks as though at any time about half the ants in the colony are just doing nothing. So, despite what it says in the Bible, about, you know, "Look to the ant, thou sluggard," in fact, you could think of those ants as reserves. That is to say, if something happened -- and I've never seen anything like this happen, but I've only been looking for 20 years -- if something happened, they might all come out if they were needed. But in fact, mostly they're just hanging around in there.
Og jeg synes det er et meget interessant spørgsmål -- hvad er det ved måden kolonien er organiseret på, der giver en funktion til en reserve af myrer der ikke laver noget? Og de står nærmest som en buffer mellem myrerne der arbejder dybt nede i boet, og myrerne der arbejder udenfor. Og hvis man mærker myrerne der arbejder udenfor, og graver en koloni op, ser man dem aldrig langt nede. Så det der sker er, at myrerne arbejder inde i boet når de er yngre. De kommer på en eller anden måde ind i denne reserve. Og så bliver de med tiden rekrutteret til at være med i denne arbejdsstyrke udenfor. Og når de først hører til myrerne der arbejder udenfor, går de aldrig ned i boet igen. Nu er myrer -- de fleste myrer, inklusive disse, ser ikke særlig godt. De har øjne, de kan se forskel på lys og mørke, men de arbejder for det meste via lugtesansen. Så bare for at forstærke det man måske havde troet om myredronninger ikke er sandt -- I ved, selv hvis dronningen havde intelligensen til at sende kemiske beskeder gennem hele dette netværk af rum til at fortælle myrerne udenfor hvad de skal gøre, så er der ikke nogen måde hvorpå sådan en besked kunne nå ud i tide til at sørge for det skift i allokeringen af myrer, som vi faktisk ser uden for boet. Så det er en måde som vi ved dronningen ikke bruger til at dirigere koloniens adfærd med.
And I think it's a very interesting question -- what is there about the way the colony is organized that might give some function to a reserve of ants who are doing nothing? And they sort of stand as a buffer in between the ants working deep inside the nest and the ants working outside. And if you mark ants that are working outside, and dig up a colony, you never see them deep down. So what's happening is that the ants work inside the nest when they're younger. They somehow get into this reserve. And then eventually they get recruited to join this exterior workforce. And once they belong to the ants that work outside, they never go back down. Now ants -- most ants, including these, don't see very well. They have eyes, they can distinguish between light and dark, but they mostly work by smell. So just to reinforce that what you might have thought about ant queens isn't true -- you know, even if the queen did have the intelligence to send chemical messages through this whole network of chambers to tell the ants outside what to do, there is no way that such messages could make it in time to see the shifts in the allocation of workers that we actually see outside the nest. So that's one way that we know the queen isn't directing the behavior of the colony.
Så da jeg først besluttede mig for at arbejde med arbejdsfordeling var mit første spørgsmål, "Hvad er forholdet mellem myrerne der udfører forskellige opgaver? Gør det nogen forskel for fødesamlerne hvad vedligeholdelsesarbejderne laver? Gør det nogen forskel for møddingsarbejderne hvad patruljearbejderne gør?" Og jeg arbejdede ud fra det syn på myrer kolonier, hvor hver enkelt myre på en eller anden måde fik tildelt en bestemt opgave fra fødslen og på sin vis optrådte uafhængigt af de andre, kendte sin plads ved samlebåndet. Og i stedet ville jeg spørge, "Hvordan er de forskellige arbejdsgrupper interdependente?"
So when I first set out to work on task allocation, my first question was, "What's the relationship between the ants doing different tasks? Does it matter to the foragers what the nest maintenance workers are doing? Does it matter to the midden workers what the patrollers are doing?" And I was working in the context of a view of ant colonies in which each ant was somehow dedicated to its task from birth and sort of performed independently of the others, knowing its place on the assembly line. And instead I wanted to ask, "How are the different task groups interdependent?"
Så jeg lavede nogle eksperimenter hvor jeg ændrede en ting. Så for eksempel, skabte jeg mere arbejde for vedligeholdelsesarbejderne ved at lægge en stak tandstikker i nærheden af boets indgang, tidligt om morgenen når vedligeholdelsesarbejderne begynder at være aktive. Sådan ser det ud cirka 20 minutter senere. Det her er cirka 40 minutter senere. Og vedligeholdelsesarbejderne tager bare alle tandstikkerne til den ydre del af boets indgang og lægger dem der. Og det jeg ville vide var, "OK, her er en situation hvor ekstra vedligeholdelsesarbejdere blev rekrutteret -- kommer det til at have nogen effekt på de andre opgaver arbejderne udfører?" Så gentager vi alle de eksperimenter når myrerne er mærkede. Så her er nogle blå vedligeholdelsesarbejdere. Og på det seneste er vi blevet mere sofistikerede og har dette tre farvede system. Og vi kan markere dem individuelt, så vi ved hvilken myre der er hvilken. Vi begyndte at bruge model fly maling og så fandt vi disse små, vidunderlige japanske markører, og de virker rigtig godt. Så bare for at opsummere resultatet, jamen det viser sig at ja, de forskellige arbejdsopgaver er gensidigt afhængige. Så, hvis jeg ændrer på antallet der udfører en opgave, ændrer det på antallet der udfører en anden. Så for hvis jeg for eksempel roder, så vedligeholdelsesarbejderne skal rydde op, så ser jeg færre myrer der fouragerer. Og dette var sandt for alle de parvise kombinationer af opgaver.
So I did experiments where I changed one thing. So for example, I created more work for the nest maintenance workers by putting out a pile of toothpicks near the nest entrance, early in the morning when the nest maintenance workers are first active. This is what it looks like about 20 minutes later. Here it is about 40 minutes later. And the nest maintenance workers just take all the toothpicks to the outer edge of the nest mound and leave them there. And what I wanted to know was, "OK, here's a situation where extra nest maintenance workers were recruited -- is this going to have any effect on the workers performing other tasks?" Then we repeated all those experiments with the ants marked. So here's some blue nest maintenance workers. And lately we've gotten more sophisticated and we have this three-color system. And we can mark them individually so we know which ant is which. We started out with model airplane paint and then we found these wonderful little Japanese markers, and they work really well. And so just to summarize the result, well it turns out that yes, the different tasks are interdependent. So, if I change the numbers performing one task, it changes the numbers performing another. So for example, if I make a mess that the nest maintenance workers have to clean up, then I see fewer ants out foraging. And this was true for all the pair-wise combinations of tasks.
Og det andet resultat, der overraskede mange mennesker, var at myrer faktisk bytter opgaver. Den samme myre udfører ikke de samme opgaver igen og igen hele livet. Så hvis jeg for eksempel lægger noget ekstra mad ud, alle andre -- møddingsarbejderne holder op med at arbejde på møddingen og begynder at hente mad, de begynder at fouragere. Vedligeholdelsesarbejderne begynder at fouragere. Dem der går på patrulje begynder at fouragere. Men ikke alle skift kan lade sig gøre. Og dette viser hvordan det fungerer. Ligesom jeg lige sagde, hvis der er føde der skal indsamles, vil myrerne der patruljerer, møddingsarbejderne, vedligeholdelsesarbejderne alle sammen skifte til at fouragere. Hvis der skal patruljeres mere -- så jeg skabte en forstyrrelse, så der var brug for ekstra patruljer -- vedligeholdelsesarbejderne vil skifte til at patruljere. Men hvis der er brug for mere vedligeholdelsesarbejde -- hvis jeg for eksempel lægger en stak tandstikker -- så vil ingen nogensinde skifte tilbage til at lave vedligeholdelsesarbejde, de skal få vedligeholdelsesarbejdere inde fra boet. Så det at fouragere fungerer som et afløb, og myrerne inde i boet fungerer som en kilde. Og til slut, det ser ud til at hver myre beslutter fra øjeblik til øjeblik om de vil være aktive eller ikke.
And the second result, which was surprising to a lot of people, was that ants actually switch tasks. The same ant doesn't do the same task over and over its whole life. So for example, if I put out extra food, everybody else -- the midden workers stop doing midden work and go get the food, they become foragers. The nest maintenance workers become foragers. The patrollers become foragers. But not every transition is possible. And this shows how it works. Like I just said, if there is more food to collect, the patrollers, the midden workers, the nest maintenance workers will all change to forage. If there's more patrolling to do -- so I created a disturbance, so extra patrollers were needed -- the nest maintenance workers will switch to patrol. But if more nest maintenance work is needed -- for example, if I put out a bunch of toothpicks -- then nobody will ever switch back to nest maintenance, they have to get nest maintenance workers from inside the nest. So foraging acts as a sink, and the ants inside the nest act as a source. And finally, it looks like each ant is deciding moment to moment whether to be active or not.
Så når der for eksempel er brug for ekstra vedligeholdelsesarbejdere, er det ikke fødesamlerne der skifter. Jeg ved at de ikke gør det. Men fødesamlerne beslutter på en eller anden måde at de ikke kommer ud. Og her er det mest interessante resultat: arbejdsfordelingen. Denne process ændrer sig med koloniens alder, og det ændrer sig på denne måde. Når jeg laver disse eksperimenter med ældre kolonier -- så dem der er fem år eller mere -- de er meget mere konsistente fra et tidspunkt til et andet og meget mere homøostatiske. Jo værre tingene bliver, jo mere jeg plager dem, jo mere opfører de sig som uforstyrrede kolonier. Hvorimod de unge, små kolonier -- de toårige kolonier med kun 2.000 myrer -- er meget mere variable. Og det forbløffende ved det er, at en myre kun lever et år. Det kunne være det ene år, eller det andet år. Så, myrerne i den ældre koloni der ser ud til at være mere stabil er ikke ældre end myrerne i den yngre koloni. Det er ikke på grund af deres erfaring fra ældre, klogere myrer. I stedet handler det om at organisationen må ændre sig som kolonien bliver ældre. Og den åbenlyse ting der ændrer sig, er størrelsen.
So, for example, when there's extra nest maintenance work to do, it's not that the foragers switch over. I know that they don't do that. But the foragers somehow decide not to come out. And here was the most intriguing result: the task allocation. This process changes with colony age, and it changes like this. When I do these experiments with older colonies -- so ones that are five years or older -- they're much more consistent from one time to another and much more homeostatic. The worse things get, the more I hassle them, the more they act like undisturbed colonies. Whereas the young, small colonies -- the two-year-old colonies of just 2,000 ants -- are much more variable. And the amazing thing about this is that an ant lives only a year. It could be this year, or this year. So, the ants in the older colony that seem to be more stable are not any older than the ants in the younger colony. It's not due to the experience of older, wiser ants. Instead, something about the organization must be changing as the colony gets older. And the obvious thing that's changing is its size.
Siden jeg har haft dette resultat, har jeg brugt meget tid på at regne ud hvilken slags regler -- meget simple, lokale, sikkert olfaktoriske, kemiske regler kunne en myre bruge, siden ingen myre kan vurdere den globale situation -- der ville have det udfald som jeg ser, disse forudsigelige dynamikker, hvor hvem gør hvad. Og det ville ændrer sig i takt med at kolonien blev større. Og det jeg har fundet ud af er, at myrer bruger et netværk med antenne kontakt. Så enhver der kigger på myrer, har set dem røre hinanden med antennerne. De lugter med deres antenner. Når en myre rører ved en anden, lugter den til den, og den kan mærke, for eksempel, om den anden myre er en kammerat fra boet, fordi myrer dækker sig selv og hinanden til, ved at soignere hinanden, med et lag fedt, som bærer en koloni specifik lugt. Og det vi lærer er, at en myre bruger et mønster af antenne kontakt, med den hastighed den møder myrer med andre opgaver, til at beslutte sig for det den skal gøre. Så beskeden er, er ikke en tilfældig besked som de sender fra en myre til en anden, men mønsteret. Mønsteret er beskeden. Og det fortæller jeg lidt mere om.
So since I've had this result, I've spent a lot of time trying to figure out what kinds of decision rules -- very simple, local, probably olfactory, chemical rules could an ant could be using, since no ant can assess the global situation -- that would have the outcome that I see, these predictable dynamics, in who does what task. And it would change as the colony gets larger. And what I've found out is that ants are using a network of antennal contact. So anybody who's ever looked at ants has seen them touch antennae. They smell with their antennae. When one ant touches another, it's smelling it, and it can tell, for example, whether the other ant is a nest mate because ants cover themselves and each other, through grooming, with a layer of grease, which carries a colony-specific odor. And what we're learning is that an ant uses the pattern of its antennal contacts, the rate at which it meets ants of other tasks, in deciding what to do. And so what the message is, is not any message that they transmit from one ant to another, but the pattern. The pattern itself is the message. And I'll tell you a little bit more about that.
Men først undrer I jer måske: hvordan er det en myre kan fortælle, for eksempel, jeg fouragerer. Jeg forventer at møde en anden der fouragerer så og så ofte. Men hvis jeg i stedet begynder at møde et stort antal vedligeholdelsesarbejdere, er det mindre sandsynligt at jeg fouragerer. Så den skal kunne kende forskellen mellem en der fouragerer og en vedligeholdelsesarbejder. Og vi har lært at, i denne art -- og jeg tror også i andre -- denne kulbrinte, dette lag fedt uden på myrerne, er anderledes når myrerne udfører andre opgaver. Og vi har foretaget eksperimenter der viser at det er fordi jo længere en myre bliver udenfor, jo mere forandres disse simple kulbrinter på dens overflade, så de kommer til at lugte forskellige ved at udføre forskellige opgaver. Og de kan bruge den opgave specifikke lugt i cuticulare kulbrinter -- de kan bruge det i deres korte antenne kontakt til på en eller anden måde at holde styr på den hyppighed de møder andre myrer med bestemte opgaver med. Og vi har for nylig demonstreret dette ved at putte kulbrinte ekstrakter på små glas perler, og kaste perlerne forsigtigt ned ved boets indgang med den rigtige hyppighed. Og det viser sig at myrer svarer på den rigtige kontakt hyppighed med en glas perle med kulbrinte ekstrakt på, ligesom de ville kontakte rigtige myrer.
But first you might be wondering: how is it that an ant can tell, for example, I'm a forager. I expect to meet another forager every so often. But if instead I start to meet a higher number of nest maintenance workers, I'm less likely to forage. So it has to know the difference between a forager and a nest maintenance worker. And we've learned that, in this species -- and I suspect in others as well -- these hydrocarbons, this layer of grease on the outside of ants, is different as ants perform different tasks. And we've done experiments that show that that's because the longer an ant stays outside, the more these simple hydrocarbons on its surface change, and so they come to smell different by doing different tasks. And they can use that task-specific odor in cuticular hydrocarbons -- they can use that in their brief antennal contacts to somehow keep track of the rate at which they're meeting ants of certain tasks. And we've just recently demonstrated this by putting extract of hydrocarbons on little glass beads, and dropping the beads gently down into the nest entrance at the right rate. And it turns out that ants will respond to the right rate of contact with a glass bead with hydrocarbon extract on it, as they would to contact with real ants.
Så jeg vil vise jeg en lille stump film -- og det vil begynde med, for det første, at vise jer boets indgang. Så ideen er at myrerne kommer ind og ud af boets indgang. De er taget afsted for at lave forskellige opgaver, og hyppigheden hvormed de møder hinanden i takt med at de kommer ind og ud af boets indgang bestemmer, eller påvirker, hver myrer beslutning om de skal gå ind eller ud, og hvilken opgave de skal udføre. Dette er taget gennem et fiberoptisk mikroskop. Det er nede i boet. I begyndelsen ser man myrerne der på en måde angriber det fiberoptiske mikroskop. Men ideen er at myrerne er derinde, og hver myre oplever et bestemt flow af myrer der kommer forbi sig -- en strøm af kontakt med andre myrer. Og mønsteret af disse interaktioner bestemmer om myren kommer med ud, og hvad den gør når den kommer ud. Man kan også se dette i myrerne lige udenfor boets indgang ligesom her. Hver myre kontakter så, når den kommer tilbage, andre myrer. Og myrerne der venter indenfor boets indgang der beslutter om de skal ud på deres næste tur, kontakter myrerne der kommer ind.
So I want now to show you a bit of film -- and this will start out, first of all, showing you the nest entrance. So the idea is that ants are coming in and out of the nest entrance. They've gone out to do different tasks, and the rate at which they meet as they come in and out of the nest entrance determines, or influences, each ant's decision about whether to go out, and which task to perform. This is taken through a fiber optics microscope. It's down inside the nest. In the beginning you see the ants just kind of engaging with the fiber optics microscope. But the idea is that the ants are in there, and each ant is experiencing a certain flow of ants past it -- a stream of contacts with other ants. And the pattern of these interactions determines whether the ant comes back out, and what it does when it comes back out. You can also see this in the ants just outside the nest entrance like these. Each ant, then, as it comes back in, is contacting other ants. And the ants that are waiting just inside the nest entrance to decide whether to go out on their next trip, are contacting the ants coming in.
Så, det der er interessant ved dette system er, at det er rodet. Det er variabelt. Det er larmende. Og på to måder især. Det første er myrens oplevelse -- hver myre -- kan ikke være særlig forudsigelig. Fordi hyppigheden som myrerne kommer tilbage med, afhænger af alle de små ting som sker med en myre når den går ud og udfører sin opgave. Og den anden ting er at en myre evne til at vurdere dette mønster må være ret primitiv, fordi ingen myre kan udføre nogen avanceret optælling. Så, vi udfører en masse simulationer og modeller, og også eksperimentelt arbejde, for at prøve at regne ud hvordan disse to former for støj kombinerer sig til, i sidste ende, at producere myre koloniernes forudsigelige adfærd.
So, what's interesting about this system is that it's messy. It's variable. It's noisy. And, in particular, in two ways. The first is that the experience of the ant -- of each ant -- can't be very predictable. Because the rate at which ants come back depends on all the little things that happen to an ant as it goes out and does its task outside. And the second thing is that an ant's ability to assess this pattern must be very crude because no ant can do any sophisticated counting. So, we do a lot of simulation and modeling, and also experimental work, to try to figure out how those two kinds of noise combine to, in the aggregate, produce the predictable behavior of ant colonies.
Igen, jeg vil ikke sige at denne form for vilkårlige interaktions mønstre producerer en fabrik der virker med præcision og en effektivitet der kører på skinner. Faktisk, hvis man overhovedet kigger på myrer, ender man med at prøve at hjælpe dem, fordi de aldrig ser ud til at gøre noget præcis på en måde man synes de burde gøre det. Så det er ikke rigtig tilfældet, at der ud af disse tilfældige kontakter opstår perfektion. Men det virker ret godt. Myrer har været der i adskillige hundrede millioner år. De dækker jorden, bortset fra Antarktisk. De gør øjensynligt noget der er succesfuldt nok siden dette mønster af tilfældige kontakter, sammenlagt, producerer noget der tillader myrerne at skabe mange flere myrer. Og en af de ting som vi studerer er hvordan den naturlige selektion måske træder i kraft nu, for at skabe denne brug af interaktive mønstre -- dette netværk af interaktive mønstre -- til måske at forøge fouragerings effektiviteten af myre kolonier.
Again, I don't want to say that this kind of haphazard pattern of interactions produces a factory that works with the precision and efficiency of clockwork. In fact, if you watch ants at all, you end up trying to help them because they never seem to be doing anything exactly the way that you think that they ought to be doing it. So it's not really that out of these haphazard contacts, perfection arises. But it works pretty well. Ants have been around for several hundred million years. They cover the earth, except for Antarctica. Something that they're doing is clearly successful enough that this pattern of haphazard contacts, in the aggregate, produces something that allows ants to make a lot more ants. And one of the things that we're studying is how natural selection might be acting now to shape this use of interaction patterns -- this network of interaction patterns -- to perhaps increase the foraging efficiency of ant colonies.
Så en ting, dog, som jeg vil have jer til at huske om dette er at disse interaktions mønstre er noget som man ville forvente t være tæt forbundet med koloniens størrelse. Den simpleste ide er at når en myre er i en lille koloni -- og en myre i en stor koloni kan bruge den samme regel, ligesom "Jeg forventer at møde en anden fouragerer hvert tredje sekund." Men i en lille koloni, er det sandsynligt at den møder færre der fouragerer, simpelthen fordi der er færre andre der fouragerer den kan møde. Så dette er den slags regel der, i takt med at en koloni udvikler sig og bliver ældre og større, vil producere forskellig adfærd i en gammel koloni, og en lille ny.
So the one thing, though, that I want you to remember about this is that these patterns of interactions are something that you'd expect to be closely connected to colony size. The simplest idea is that when an ant is in a small colony -- and an ant in a large colony can use the same rule, like "I expect to meet another forager every three seconds." But in a small colony, it's likely to meet fewer foragers, just because there are fewer other foragers there to meet. So this is the kind of rule that, as the colony develops and gets older and larger, will produce different behavior in an old colony and a small young one.
Tak.
Thank you.
(Bifald)
(Applause)