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.
Studiez furnicile şi asta pentru că îmi place să ma gândesc la cum funcţioneză organizaţiile. Şi în particular, cum părţile simple ale organizaţiilor interacţionează pentru a crea comportamentul întregii organizaţii. Aşadar, coloniile de furnici sunt un bun exemplu de organizaţie de felul acesta şi mai sunt multe altele. Internetul este una. Sunt multe sisteme biologice de felul acesta -- creiere, celule, embrioni care se dezvoltă.
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.
Există aproximativ 10 000 de specii de furnici. Toate trăiesc în colonii constând în una sau mai multe regine, şi apoi toate furnicile pe care le vedeţi hoinărind sunt femele lucrătoare sterile. Şi toate coloniile au în comun că nu există un control centralizat. Nimeni nu spune nimănui ce să facă. Regina doar depune ouăle. Nu există nici un management. Nici o furnică nu dirijează comportamentul oricărei alte furnici. Iar eu încerc să aflu cum funcţionează asta. În ultimii 20 de ani am lucrat pe o populaţie de furnici mâncătoare de seminţe în Arizona de sud-est.
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.
Aici este situl meu de studiu. Asta chiar este o poză cu furnici, iar iepurele pur şi simplu se întâmplă să fie acolo. Şi toate aceste furnici sunt numite furnici care recoltează deoarece mănâncă seminţe. Acesta este muşuroiul unei colonii mature si aici este intrarea în muşuroi. Şi sapă poate câte 20 metri. adună seminţele şi le aduc înapoi la muşuroi şi le depozitează. Şi în fiecare an merg acolo şi fac o hartă a sitului meu de studiu. Aceste este doar un drum. Nu este foarte mare, are aproximativ 250 de metri pe o parte, 400 pe cealaltă. Fiecare colonie are un nume, care este un număr. Care este pictat pe o stâncă. Merg acolo în fiecare an şi caut coloniile care erau în viaţă în anul anterior, şi descopăr care au murit iar pe cele noi le pun pe hartă. Făcând asta ştiu câţi ani au. Astfel, am putut să studiez cum se modifică comportamentul lor pe măsură ce colonia îmbătrânea şi se mărea.
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.
Deci, vreau să vă povestesc despre ciclul de viaţă al unei colonii. Furnicile niciodată nu fac mai multe furnici, coloniile fac mai multe colonii. Fac asta în fiecare an, trimiţându-şi la un zbor de împerechere furnicile ce se pot reproduce -- acelea sunt cele cu aripi. Aşadar, în fiecare an, în aceeaşi zi -- şi e un mister cum se întâmplă exact asta -- fiecare colonie îşi trimite reginele cu aripi, nefecundate, şi masculii, şi ei zboară către acelaşi loc. Şi se înmulţesc. Aceasta prezintă o regină nefecundată. Aici sunt aripile ei. Şi ea e în timpul procesului de împerechere cu acest mascul, şi deasupra e un alt mascul aşteptându-şi rândul. Adesea reginele se împerechează de mai multe ori. Şi după asta, toţi masculii mor. Asta-i tot pentru ei.
(Laughter)
(Râsete)
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.
Apoi, reginele proaspăt fecundate zboară altundeva, îşi pierd aripile, sapă o gaură şi intră în ea şi încep să depună ouă. Şi vor trăi timp de 15 -20 de ani, continuând să depună ouă, folosind sperma de la împerecherea iniţială. Deci, regina coboară acolo înăuntru. Depune ouă, hrăneşte larvele -- aşadar o furnică începe prin a fi ou şi apoi larvă. Ea (regina) hrăneşte larvele regurgitând o parte din rezervele ei de grăsime. Apoi, de îndată ce furnicile -- primul grup de furnici -- apar, sunt larve. Apoi sunt pupe. Apoi apar ca furnici adulte. Ies afară, iau mâncarea, sapă muşuroiul, iar regina nu mai iese niciodată.
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.
Aceasta este o colonie de un an - se întâmplă să fie 536. Aici e întrarea în muşuroi, aici e un creion pentru scară. Această colonie a fost fondată de o regină în vara anterioară. Aceasta e o colonie de 3 ani. Aici e întrarea în muşuroi, aici e un creion pentru scară. Fac deşeuri, o movilă cu gunoi -- majoritar din cojile seminţelor pe care le mănâncă. Aceasta e o colonie de 5 ani. Aici e întrarea în muşuroi, aici e un creion pentru scară. Acesta e pe cât se poate de mare, aproximativ un metru diametru. Şi apoi, aici e cum dimensiunea coloniei şi numărul de furnici lucrătoare se modifică -- acesta e de aproximativ 10 000 de furnici lucrătoare -- se modifică în funcţie de vârsta coloniei, în ani. Deci, se începe cu 0 furnici, doar regina fondatoare şi creşte până la o dimensiune de 10 - 12 mii de furnici, când colonia are 5 ani. Rămâne la această dimensiune până când regina moare şi nu există nimeni care să mai facă furnici, asta se întâmplă pe când regina are 15, 20 de ani. Când ajung la această dimensiune stabilă, ca număr de furnici, atunci încep să se reproducă. Adică, să trimită mai multe regine înaripate şi masculi la zborul de împerechere din acel an. Eu ştiu cum se modifică dimesiunea coloniei în timp deoarece am cercetat colonii de vârste cunoscute şi am numărat toate furnicile. Asta nu e partea ce mai distractivă a cercetării, chiar dacă e interesantă.
(Laughter)
(Râsete)
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.
Serios vorbind, problema la care mă gândesc legat de furnicile astea e ceea ce numesc alocarea sarcinilor. Aceasta nu se rezumă doar la cum este organizată colonia, ci cum schimbă ceea ce face? Cum de colonia reuşeşte să modifice numărul lucrătorilor care execută fiecare activitate pe măsură ce condiţiile se schimbă: Deci, asta se întâmplă unei colonii de furnici. Când plouă vara, deşertul se inundă. Muşuroiul suferă multe stricăciuni şi alte furnici suplimentare sunt necesare pentru a face ordine în harababură. Când mai multă mâncare este disponibilă -- şi asta e ceea ce ştie toată lumea de la picnicuri -- mai multe furnici suplimentare sunt alocate pentru a aduna mâncarea. Cum nimeni nu spune nimănui ce să facă, cum de colonia reuşeşte să modifice numărul lucrătorilor care execută fiecare sarcină? Acesta este procesul pe care eu îl numesc alocarea sarcinilor.
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.
În cazul furnicilor care colectează, împart sarcinile furnicilor pe care le văd în afara muşuroiului în patru categorii: fie o furnică face provizii, este în şirul celor care fac provizii, caută mancarea sau aduce mâncarea. Furnicile care patrulează -- se presupune că asta este o lupă -- sunt un grup interesant care iese devreme dimineaţa înainte ca furnicile care adună provizii să fie active. Furnicile care patrulează aleg cumva direcţia pe care vor merge furnicile care fac provizii, şi întorcându-se, doar luând-o înapoi, le spun furnicilor care adună hrana că este în ordine să plece. Apoi, furnicile care se ocupă de întreţinere lucrează în muşuroi, vroiam să spun că muşuroiul aduce destul de mult cu casa lui Bill Lishman. Adică, există camere în interior, furnicile îndreaptă pereţii camerelor cu un sol umed ce se usucă un fel de suprafaţă ca de chirpici. Arată de asemenea destul de asemănător cu locuinţele rupestre ale populaţiei Hopi ce locuieşte în acea zonă. Furnicile care se ocupă cu întreţinerea lucrează asta în interiorul muşuroiului şi apoi ies afară cărând bucăţele de sol uscat în mandibulele lor. Aşa că vedeţi lucrătoarele din interior ieşind afară cu un grăunte de nisip, îl pun jos, se întorc şi pleacă înapoi în interior. Şi în sfârşit, lucrătoarele ce se ocupă cu deşeurile adaugă un fel de substanţă ce marchează teritoriul în gunoi. Aşa că ce vedeţi că fac furnicile care se ocupă cu deşeurile este o movilă de gunoi. Într-o zi va fi toată aici şi apoi în ziua următoare o vor muta acolo şi apoi o vor muta înapoi. Prin urmare asta este ceea ce fac lucrătoarele cu deşeurile. Şi aceste patru grupuri sunt doar furnicile din exteriorul muşuroiului. Adică asta e doar 25% din colonie şi sunt cele mai bătrâne furnici.
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.
Aşa, o furnică începe undeva aproape de regină. Şi când săpăm muşuroaie descoperim că ele sunt pe atât de adânci pe cât e colonia de mare, adică aproape un metru adâncime pentru muşuroaiele bătrâne. Şi apoi mai există un alt tunel lung şi o cameră, unde adesea găsim regina, după 8 ore de săpat roci cu târnăcoape. Nu cred că acea cameră a evoluat din cauza mea şi a escavatorului meu şi a echipei mele de studenţi cu târnăcoape, ci mai degrabă deoarece atunci când sunt inundaţii, ocazional colonia trebuie să meargă mai adânc. Deci există toată această reţea de camere. Regina e înăuntru undeva, ea doar depune ouă. Mai există larvele iar ele consumă cea mai mare parte din mâncare. Şi asta e valabil pentru majoritatea furnicilor -- şi anume furnicile pe care le vedeţi mişunând nu mănâncă prea mult. Ele aduc hrana şi o dau larvelor. Când furnicile care fac provizii vin cu mâncarea, ele doar o lasă în camera de sus, şi alte furnici urcă de dedesubt, iau mâncarea, a aduc înapoi jos, decojesc seminţele şi le fac moviliţe. Sunt furnicile care se ocupă de întreţinere şi care lucrează în tot muşuroiul. Şi în mod curios, şi interesant, se pare în orice moment aproape jumătate din furnicile din colonie nu fac nimic. Aşa că, în ciuda a ceea ce zice în Biblie, despre, stiţi şi dumneavoastră: "Uită-te la furnică, tu leneşule", de fapt, puteţi să vă gândiţi la aceste furnici ca la nişte rezerve. Ăsta e un fel de a spune, dacă ceva s-a întâmplat -- şi nu am vazut aşa ceva întâmplându-se, dar mă uit de doar 20 de ani -- dacă ceva s-a întâmplat, ele ar putea ieşi dacă e nevoie de ele. Dar de fapt, majoritatea doar pierd vremea pe acolo.
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.
Şi cred că este o întrebare foarte interesantă -- În ce constă felul în care e organizată o colonie încât ar putea să dea nişte atribuţii unei rezerve de furnici care nu face nimic? Şi ele apar ca un fel de tampon între furnicile ce lucrează hăt în interiorul muşuroiului şi furnicicile ce lucrează afară. Şi dacă marchezi furnicile ce lucrează în exterior şi dezgropi o colonie, nu o să le vezi niciodată hăt în interior. Deci, ce se întamplă e că furnicile lucrează in interiorul muşuroiului când sunt tinere. Cumva intră în această rezervă. Şi în cele din urmă sunt recrutate pentru a se alătura acestei forţe de muncă exterioare. Şi o dată ce fac parte din furnicile ce lucrează afară, nu se mai întorc niciodată jos în interior. Acum furnicile -- majoritatea furnicilor, inclusiv acestea, nu văd foarte bine. Au ochi, pot să distingă între lumină şi întuneric, dar cel mai mult se ghidează după miros. Aşadar, pentru a întări faptul că ceea ce poate aţi gândit despre aceste furnici nu este adevărat -- ştiţi, chiar dacă regina avea inteligenţa să trimită mesaje chimice prin toată această reţea de camere pentru a spune furnicilor din exterior ce să facă, în nici un caz astfel de mesaje pot să ajungă la timp pentru a putea vedea schimbările în alocarea furnicilor lucrătoare pe care le vedem în afara muşuroiului. Acesta este unul din modurile în care ştim că regina nu dirijează comportamentul coloniei.
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?"
Deci, când am hotărât să lucrez la alocarea sarcinilor, prima mea întrebare a fost: care este legătura dintre furnicile care realizează activităţi diferite? Are vreo importanţă pentru furnicile care fac provizii ce fac cele care întreţin muşuroiul? Are vreo importanţă pentru furnicile care gestionează deşeurile ce fac cele care patrulează? Şi eu lucram în contextul unei colonii de furnici în care fiecare furnică era cumva sortită activităţii ei de la naştere şi oarecum funcţiona independent de altele, ştiindu-şi locul în linia de producţie. În schimb, am vrut să întreb, cum de sunt diferitele grupuri de activităţi independente?
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.
Aşa ca am făcut experimente unde am schimbat un element. De exemplu, am creat mai mult de lucru pentru cele care se ocupau de întreţinerea muşuroiului punând o grămadă de scobitori lângă intrarea în muşuroi, dimineaţa devreme când responsabilele cu întreţinerea muşuroiului sunt primele active. Aşa arată după aproximativ 20 de minute. Aici e după aproximativ 40 de minute. Iar responsabilele cu întreţinerea muşuroiului doar duc toate scobitorile la marginea exterioară a movilei muşuroiului şi le lasă acolo. Şi ceea ce am vrut să ştiu a fost, OK, aici e o situaţie când alte lucrătoare care se ocupă de întreţinerea muşuroiului au fost recrutate -- va avea asta vreun efect asupra lucrătoarelor care îndeplinesc alte activităţi? Apoi am repetat toate aceste experimente cu furnici marcate. Aşa, aici sunt nişte furnici responsabile cu întreţinerea muşuroiului. Iar mai târziu am devenit mai sofisticaţi şi avem acest sistem cu 3 culori. Şi putem să le marcăm individual aşa că ştim care furnică e care. Am început cu vopsea pentru machete aeronautice şi apoi am găsit aceste minunate mici markere japoneze, şi ele merg chiar bine. Şi doar să rezum rezultatul, păi se pare că da, diferitele activităţi sunt interdependente. Aşa că, dacă schimb numărul celor care fac un lucru, se schimbă şi numărul celor care fac altul. Deci de exemplu, dacă fac dezordine atunci lucrătoarele responsabile cu întreţinerea trebuie să cureţe, apoi văd mai puţine furnici afară care să facă provizii. Şi asta e valabil pentru toate combinaţiile de perechile de activităţi.
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.
Şi al doilea rezultat, care a fost surprinzător pentru mulţi oameni, a fost că furnicile chiar schimbă activităţile. Aceeaşi furnică nu face acelaşi lucru la nesfârșit toată viaţa sa. De exemplu, dacă pun mai multă mâncare, toate celelalte -- lucrătoarele cu deşeurile se opresc din activitate şi se duc să ia mâncare, devine responsabilă cu aprovizionarea. Lucrătoarele responsabile cu întreţinerea muşuroiului devin responsabile cu adunarea proviziilor. Lucrătoarele care patrulează devin responsabile cu adunarea proviziilor. Dar nu orice tranziție este posibilă. Iar asta arată cum funcţionează. Cum am spus, dacă există mai multă hrană ce trebuie colectată, furnicile care patrulează, lucrătoarele cu deşeurile, cele responsabile cu întreţinerea muşuroiului se vor schimba în responsabile cu hrana. Dacă trebuie să se patruleze mai mult -- am creat o perturbare, aşa că mai multe furnici care patrulează sunt necesare -- lucrătoarele responsabile cu îngrijirea cuibului vor trece la patrulare. Dar dacă este nevoie de mai multă muncă pentru întreţinerea muşuroiului -- de exemplu, dacă pun o grămadă de scobitori -- atunci nimeni niciodată nu va trece la îngrijirea muşuroiului, vor trebui să aducă lucrătoare din interiorul muşuroiului. Deci căutarea proviziilor funcţionează ca un canal de scurgere şi furnicile din interiorul muşuroiului funcţionează ca un izvor. Şi în sfârşit, se pare că fiecare furnică decide clipă de clipă dacă să fie activă sau nu.
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.
Deci, de exemplu, când e de lucru suplimentar la întreţinerea muşuroiului, nu cele care fac provizii vor comuta. Ştiu că ele nu fac asta. Dar responsabilele cu hrana cumva decid să nu iasă. Iar aici era cel mai intrigant rezultat: alocarea sarcinilor. Acest proces se schimbă simultan cu vârsta coloniei şi se schimbă aşa. Când fac aceste experimente cu colonii mai în vârstă -- adică unele care au 5 ani sau mai mult -- sunt mult mai consistente de la un moment la altul. Şi mult mai homeostatice. Cu cât lucrurile devin mai rele, cu cât le chinui mai mult, cu atât mai mult ele acţionează ca o colonie netulburată. Pe când coloniile tinere, mici -- coloniile de 2 ani cu doar 2000 de furnici -- sunt mult mai variabile. Iar lucrul uluitor legat de asta este că o furnică trăieşte doar un an. Ar putea fi anul acesta sau anul acesta. Aşadar, furnicile din coloniile mai bătrâne ce par să fie mult mai stabile nu sunt mai în vârstă decât furnicile din coloniile mai tinere. Nu e din cauza experienţei furnicilor mai în vârstă, mai înţelepte. În schimb, ceva legat de organizare trebuie să se schimbe pe măsură ce colonia îmbătrâneşte. Şi cel mai evident lucru care se schimbă este dimensiunea sa.
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.
Aşadar de când am avut acest rezultat, am petrecut mult timp încercând să îmi dau seama ce fel de decizii guvernează -- foarte simple, locale, probabil olfactive, chimice. Reguli pe care o furnică le poate folosi, cum nicio furnică nu poate evalua situaţia globală -- care ar avea finalitatea pe care o văd. Acestea sunt reguli dinamice predictibile, cine ce activitate face. Şi s-ar schimba pe măsură ce colonia se lărgeşte. Şi ceea ce am aflat este că furnicile folosesc o reţea de contacte cu antenele. Deci oricine care s-a uitat vreodată la furnici le-a văzut atingându-şi antenele. Ele miros cu antenele lor. Când o furnică o atinge pe alta, o miroase. Şi poate spune, de exemplu, dacă cealată furnică este colegă de muşuroi deoarece furnicile se acoperă reciproc prin atingere cu un strat de grăsime care poartă mirosul specific coloniei. Şi ceea ce învăţăm este că o furnică foloseşte tiparul contactelor ei cu antenele, rata la care întâlneşte furnici cu alte sarcini, pentru a decide ce să facă. Şi atunci ce e mesajul, nu e nici un mesaj ceea ce transmit de la una la alta, ci un tipar. Tiparul în sine e mesajul. Şi vă voi spune un pic mai mult despre asta.
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.
Dar mai întâi poate vă întrebaţi cum de o furnică poate spune -- de exemplu, că sunt responsabilă cu proviziile. Mă aştept să întâlnesc alte responsabile cu proviziile din când în când. Dar în schimb încep să întâlnesc un număr mai mare de lucrătoare la întreţinerea muşuroiului, E mai puţin probabil să plec după provizii. Deci trebuie să ştie diferenţa dintre o lucrătoare ce caută provizii şi una la întreţinerea muşuroiului. Şi am aflat că, la aceste specii -- şi presupun că şi la altele de asemenea -- aceste hidrocarburi, acest strat de grăsime de la suprafaţa furnicii este diferit pe măsură ce furnica efectuează diferite activităţi. Şi am făcut experimente care arată că asta-i deoarece cu cât o furnică stă mai mult afară, cu atât aceste simple hidrocarburi de pe suprafaţa sa se schimbă şi astfel ele ajung să miroase diferit făcând activităţi diferite. Şi ele pot folosi hidrocarburi cuticulare specifice activităţii -- ele pot folosi asta în contactele scurte cu antenele pentru ca într-un mod să ţină cont de rata la care întâlnesc furnici cu anumite sarcini. Şi tocmai am demonstrat recent asta punând extract de hidrocarburi pe mici mărgele de sticlă şi scăpând cu grijă margelele în interiorul muşuroiului cu o rată mare. Şi se dovedeşte că furnicile vor răspunde la rata mare de contact cu mărgele de sticlă cu extract de hidrocarbură pe ea ca şi cum ar contacta furnici reale.
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.
Aşa, vreau să vă arăt un pic dintr-un film -- şi acesta va începe, în primul rând, arătându-vă intrarea în muşuroi. Deci idea este că furnicile ies şi intră prin intrarea în muşuroi. Au ieşit să facă lucruri diferite şi rata la care se întâlnesc pe măsură ce intră şi ies prin intrarea în muşuroi determină sau influenţează decizia fiecărei furnici despre dacă să iasă sau ce activitate să întreprindă. Asta e făcută printr-un microscop cu fibră optică. E hăt înăuntrul muşuroiului. La început doar vedeţi furnicile interacţionând parţial cu microscopul cu fibră optică. Dar ideea că furnicile sunt înăuntru şi fiecare furnică cunoaşte un anumit debit de furnici ce trec -- un şir de contacte cu alte furnici. Iar tiparul acestor interacţiuni determină dacă furnica iese afară sau ce face când iese afară. De asemenea, puteţi vedea asta la furnicile din exterior, din imediata apropiere a întrării în muşuroi, cum sunt acestea. Fiecare furnică, apoi, pe măsură ce se întoarce, contactează alte furnici. Iar furnicile care aşteaptă chiar înăuntru la intrarea în muşuroi pentru a decide dacă să plece în următoarea cursă contactează furnicile care intră.
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.
Aşa, ce e interesant despre acest sistem este că e dezordonat. E variabil. Are zgomot. Şi în particular, în două feluri. Primul este faptul că experienţa furnicii -- a fiecărei furnici -- nu poate fi anticipată. Deoarece rata la care furnicile se întorc depinde de toate lucrurile mici care i se întâmplă unei furnici pe măsură ce iese şi îşi face treaba afară. Şi al doilea lucru e că abilitatea unei furnici de a evalua acest tipar trebuie să fie foarte brută, deoarece nici o furnică nu poate face nici un fel de calcule sofisticate. Aşadar, facem multe simulări şi modelări şi de asemenea muncă experimentală, pentru a încerca să ne dăm seama cum cele două tipuri de zgomot se combină în ansamblu pentru a produce un comportament previzibil al coloniei.
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.
Din nou, nu vreau să spun că acest fel de model aleator de interacţiuni produce un mecanism ce lucrează cu precizia şi eficacitatea unui ceas. De fapt dacă urmăreşti furnicile în întregime, sfârşeşti încercând să le ajuţi deoarece nu par niciodată să facă ceva exact în felul în care tu crezi că ar trebui să facă. Aşa că nu chiar din aceste contacte aleatorii apare perfecțiunea. Dar funcţioneză destul de bine. Furnicile au fost prin preajmă de câteva sute de milioane de ani Acoperă întreg Pământul, cu excepţia Antarcticei. Ceva din ceea ce fac este în mod evident ceva suficient de izbutit încât acest tipar de contacte aleatorii, în ansamblu, produce ceva ce permite furnicilor să facă mult mai multe furnici. Şi unul dintre lucrurile pe care le studiem este cum selecţia naturală poate acţiona acum pentru a modela această utilizare de tipare ce interacţionează -- această rețea de tipare ce interacţionează -- pentru a creşte poate eficienţa de căutare a hranei coloniei de furnici.
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.
Singurul lucru pe care aş vrea să-l amintesc despre asta este că aceste modele de interacţiune sunt ceva ce te-ai aştepta să fie strâns legate de dimensiunea coloniei. Cea mai simplă idee este că atunci când o furnică se află într-o colonie mică şi o furnică într-o colonie mare folosesc aceeaşi regulă, ca: 'Mă aştept să întâlnesc alt căutător de mâncare la fiecare 3 secunde' Dar într-o colonie mică e mai probabil să întâlnim mai puţini cautători de mâncare doar pentru că există mai puţini alţi căutători de mâncare de întalnit. Deci, acesta este tipul de regulă care, pe măsură ce colonia se dezvoltă, îmbătrâneşte şi se măreşte, va produce un comportament diferit într-o colonie bătrână şi una tânără.
Thank you.
Mulţumesc
(Applause)
(Aplauze)