Mravi nikada ne zaglave u prometnim gužvama

Mravi su puno bolji od ljudi u organiziranju svog kolektivnog protoka prometa kada donose hranu, ali kako to uspijevaju nije u potpunosti razumljivo. Čak i u gustim, natrpanim uvjetima, mravlje kolonije i dalje uspijevaju održati nesmetan i učinkovit prometni tok, prvenstveno prilagođavajući svoje ponašanje promjenjivim okolnostima, navodi se u novom radu u časopisu eLife.

Mravi su udžbenički primjer dobrog kolektivnog ponašanja. Nekoliko mrava koji su razmaknuti i ponašaju se poput pojedinačnih mrava. Ali ako dovoljno ih postavite dovoljno blizu drugima, i oni se ponašaju više poput jedinstvenog sustava, pokazujući i kruta i tekuća svojstva. Tijekom posljednjeg desetljeća bilo je niz studija koje su uključivale kolektivno ponašanje ovih fascinantnih insekata.

Na primjer, 2008. njemački znanstvenici izgradili su u laboratoriju sićušnu autocestu, zajedno s ekvivalentom autocesta, kako bi mravi mogli prolaziti između gnijezda i slatkog izvora hrane. Potom su znanstvenici pratili kako su mravi brzo pronašli najkraći mogući put između to dvoje.

Očekujete li kako će stvoriti zastoj u blizini raskrižja, kao što je slučaj na ljudskim autocestama? Pa i neće, umjesto toga, kad god bi se ruta počela začepljivati, mravi koji se vraćaju u gnijezdo blokirali su mrave koji putuju u suprotnom smjeru, prisiljavajući ih da pronađu alternativni put.

Prošle godine, laboratorij fizičara Daniela Goldmana u Georgia Techu proučavao je kako vatreni mravi optimiziraju kopanje tunela. Ti su tuneli uski i jedva ima dovoljno mjesta za prolazak dva mrava, ali rijetko kada se događao zastoj. Kada mrav naiđe na tunel u kojem drugi mravi već rade, on se povlači kako bi pronašao drugi tunel. Također pomaže da u bilo kojem trenutku kopa samo djelić kolonije: 30 posto njih čini 70 posto posla.

Za ovu najnoviju studiju znanstvenici iz Istraživačkog centra za spoznaju životinja na Sveučilištu u Toulouseu i Sveučilištu u Arizoni proveli su eksperimente s argentinskim mravima (Linepithema humile). Pomoću mostova povezali su svaku koloniju mrava uz izvor hrane. Koristili su mostove različitih širina (5 mm, 10 mm i 20 mm) s različitim kolonijama različitih veličina (između 400 do 25.600 pojedinačnih mrava), kako bi što bolje kontrolirali gustoću (tj. Broja insekata po jedinici površine). Zatim su znanstvenici pratili promet mrava tijekom 170 pokusa, bilježeći brzinu protoka (broj mrava koji prelaze određenu udaljenost po jedinici vremena), brzinu mrava i broj sudara mrava.

Istraživači su otkrili da je protok prometa i dalje nesmetan i stabilan čak i kada mostovi dosegnu 80-postotni kapacitet. (Za usporedbu, s ljudskim pješacima ili vozačima, protok prometa počinje se usporavati kad kapacitet prelazi 40 posto.) Tajna mrava? Mravi se samoreguliraju, prilagođavajući “pravila” prema potrebi kada se stvari počnu gužvati.

Autori su zabilježili:

Kada se gustoća na stazi poveća, činilo se kako mravi mogu lokalno procijeniti gužvu i prilagoditi brzinu tako da izbjegnu bilo kakav prekid prometa. Štoviše, mravi su se suzdržavali od ulaska na prepunu stazu i osigurali da kapacitet mosta (najveća vrijednost protoka dopuštene širinom mosta) nikada nije premašen.

Naravno, mravi ne podliježu istim ograničenjima, poput onih dosadnih prometnih pravila koja zahtijevaju da se vozači zaustave na crvenom svjetlu, čak i ako nema drugih automobila na vidiku. “Prometne gužve su sveprisutne u ljudskom društvu gdje pojedinci slijede svoje osobne ciljeve”, napisali su autori.

“Suprotno tome, mravi imaju zajednički cilj: opstanak kolonije, pa se očekuje da djeluju zajedno kako bi optimizirali povrat hrane.”

Što bolje mogu regulirati promet hrane, to će efikasnije vratiti hranu u gnijezdo. To je jedan od razloga zašto samo proširivanje autocesta ne smanjuje gužve u ljudskom prometu – postoji inherentni sukob interesa između onoga što nam osobno koristi i onoga što koristi našem kolektivu, tako da je rezultat 30 posto duži put za putovanja, prema drugoj studiji iz 2008. godine.

Zatvaranjem nekoliko odabranih ulica – sličnih blokiranju dolazaka mrava – je učinkovitije, jer prisiljava vozače da se ponašaju poput mrava i pronalaze alternativne optimalne rute.

Mehanizam pomoću kojeg mravi to postižu ostaje neshvatljiv, ali korisna načela još uvijek možemo naučiti proučavanjem načina na koji oni zajednički koordiniraju.

Kolonija je u osnovi veliki sustav interaktivnih čestica i, stoga, od interesa je za istraživače koji se bave molekularnom biologijom, statističkom fizikom i telekomunikacijama. Naučene lekcije također mogu jednog dana omogućiti programiranje voznih parkova autonomnih vozila radi koordiniranja njihovih pokreta jednako učinkovito kao i mravi.