Inteligența insectelor ( ing. Inteligența insectelor , de asemenea, engleza. Cogniția insectelor ) - capacitatea insectelor de a învăța sau de a stăpâni abilități bazate pe generalizarea informațiilor (în principal cu ajutorul creierului) cu utilizarea lor rațională ulterioară în condiții diferite de originalul cele [1] . Insectele au un creier minuscul cu aproximativ 1 milion de neuroni (în timp ce creierul uman conține aproximativ 86 de miliarde de neuroni). Din acest motiv, pentru o lungă perioadă de timp au primit foarte puțină atenție în psihologia comparată , în care majoritatea oamenilor de știință au fost implicați în studiul inteligenței mamiferelor . Cu toate acestea, pe baza unui număr de studii, s-a constatat că insectele au abilități cognitive generale și specializate comparabile cu abilitățile cognitive ale multor vertebrate. Apariția unor noi metode în neuroștiințe la sfârșitul secolului XX a stimulat creșterea cercetărilor privind inteligența insectelor [2] [3] .
Începutul cercetării științifice asupra inteligenței insectelor a fost precedat de multe secole, în timpul cărora oamenii și-au explicat comportamentul pe baza propriilor motive și motive. Vechii egipteni au comparat un cuib de albine cu un stat condus de o albină faraon. Platon și Aristotel credeau, de asemenea, că albinele au un stat sclav sub controlul regelui. Aristotel în „ Istoria animalelor ” a făcut un număr mare de observații cu privire la comunicarea și interacțiunea dintre albinele melifere și viespile sociale [4] .
În știința europeană, sub influența acestor idei, antropomorfismul a predominat mult timp . Punctul de vedere opus a fost exprimat pentru prima dată în secolul al XVI-lea de către medicul și filozoful spaniol Gomez Pereira , după care a fost dezvoltat în lucrările celebrului filozof René Descartes . Potrivit acestui punct de vedere, insectele, ca și alte animale, sunt mașini fără minte. Naturalistul francez Georges-Louis Leclerc de Buffon , în Istoria naturală a animalelor, a prezentat furnicile, albinele și alte insecte sociale ca mecanisme care sunt lipsite de gândire și analiză și reacţionează uniform la influenţele externe. La sfârşitul secolului al XIX-lea - începutul secolului al XX-lea, fiziologul german Albrecht Bethe , pe baza acestor opinii, a elaborat o teorie detaliată a comportamentului insectelor sociale, în care acestea sunt prezentate ca automate care acţionează conform strict definite. reguli în strictă concordanță cu natura influențelor externe [5] .
Susținătorii acestor două puncte de vedere opuse de mult timp nu s-au putut convinge unul pe altul și au argumentat bazat pe logică, nu pe experimente. Abia în a doua jumătate a secolului al XIX-lea oamenii de știință au început să efectueze experimente pentru a studia comportamentul animalelor, inclusiv al insectelor. În anii '80 ai secolului al XIX-lea, în comunitatea științifică a început o discuție amplă despre prezența inteligenței în insectele sociale, la care au participat oameni de știință precum Erich Wasmann , Albrecht Bethe, John Lubbock , Auguste Forel , Carl Emery și alții. au argumentat poziţia lor cu rezultatele experimentelor . Cu toate acestea, nu au putut dovedi prezența sau absența inteligenței la insecte. Până la începutul secolului al XX-lea, intensitatea acestei discuții slăbise, dar multe dezacorduri între oameni de știință au persistat de-a lungul secolului al XX-lea [6] .
La mijlocul secolului al XX-lea, foarte puțini oameni de știință au folosit conceptul de „învățare” în explicarea comportamentului insectelor. Majoritatea cercetătorilor au considerat comportamentul lor ca pe o manifestare a instinctelor înnăscute [7] . Chiar și celebrul etolog austriac Karl von Frisch , care a primit Premiul Nobel pentru Fiziologie sau Medicină în 1973 pentru descoperirea limbajului albinelor , a considerat transferul de informații de către albine între ele folosind „dansuri” complexe ca o manifestare a instinctului, deși el nu s-a îndoit de existența conștiinței și de capacitatea de a gândi la animalele mai mari (maimuțe, câini, păsări etc.) [8] . El și-a argumentat poziția prin faptul că creierul unei albine nu este mai mare decât dimensiunea unei semințe de cereale și, prin urmare, nu este destinat reflecției [9] . Cu toate acestea, opera lui Carl von Frisch a fost cea care a stimulat numeroase studii în care, în ultimele decenii, oamenii de știință au descoperit că abilitățile cognitive ale insectelor sunt comparabile cu cele ale vertebratelor și, în unele cazuri, chiar le depășesc [10] .
Până la sfârșitul secolului al XX-lea, ca urmare a dezvoltării geneticii , s-a stabilit că insectele nu au forme de comportament nici pur înnăscute, nici pur dobândite [6] . Comportamentul insectelor în timpul hranei este în principal înnăscut, dar în cursul activității lor acumulează în mod constant experiență individuală, fără de care nu s-ar putea adapta la un anumit aliment, tip de pradă sau caracteristicile zonei în care trăiesc [11]. ] .
În funcție de anotimp și de habitatul insectelor, distribuția surselor de hrană folosite de acestea în spațiu și timp variază adesea semnificativ. Dacă insectele ar folosi aceleași strategii de hrană în toate condițiile, atunci în unele cazuri ar trebui să petreacă mult mai mult timp căutând hrană. Dacă insectele ar putea găsi eficient surse de hrană folosind strategii universale, neschimbate, atunci astfel de strategii, după perfecționarea lor, ar fi aplicate în mod constant de către ele și nu ar fi nevoie de antrenament. Cu toate acestea, în urma cercetărilor, oamenii de știință au descoperit că, în majoritatea cazurilor, strategiile de hrană variază semnificativ în diferite generații de insecte, dar, în același timp, strategia fiecărei insecte individuale, pe care o folosește în timpul vieții, este destul de ușor de realizat. prezice. Astfel, fiecare insectă se poate adapta la condiții specifice sau poate aplica cea mai eficientă strategie. Furnicile furajere își amintesc locația surselor de hrană și momentul în care acumulează cea mai mare hrană. Furnicile cercetași își amintesc locația locurilor pe care le-au găsit pentru a crea noi cuiburi, la care conduc și alte furnici din colonia lor. În plus, atunci când căutarea continuă, furnicile cercetași evită acele locuri pe care le-au explorat deja. Albinele au capacitatea de a recunoaște sursele de hrană folosind indicii olfactive, vizuale și tactile [2] .
Bondarii de pământ , atunci când caută hrană, sunt capabili să rezolve eficient și rapid problema extrem de complexă a vânzătorului călător folosind algoritmi euristici similari cu cei folosiți de oameni [12] [13] [14] .
Indivizii din insecte îndeplinesc adesea sarcini diferite mai rapid și mai eficient dacă au fost nevoiți anterior să îndeplinească aceleași sarcini (același lucru este valabil și în cazul altor animale). Acest model se găsește chiar și în cazurile în care structura generală a comportamentului insectelor este programată genetic. Astfel, migrațiile coloniilor de furnici din specia Temnothorax albipennis au întotdeauna aceeași structură, dar se produc mai rapid și mai eficient în cazurile în care indivizii care participă la ele au deja experiență în acțiuni similare. Furnicile și albinele sunt, de asemenea, capabile să învețe cum să navigheze prin labirinturi și, în general, să navigheze pe terenul din jurul cuiburilor lor [2] . Furnicile nu numai că au capacitatea de a învăța, ci folosesc idei abstracte în activitățile lor. De exemplu, furnicile pot fi învățate să aleagă întotdeauna o sursă de hrană indicată de o anumită figură geometrică (de exemplu, un triunghi), iar dimensiunea, culoarea și forma acestei figuri nu contează pentru ele [15] .
În plus, insectele învață anumite abilități în a face față surselor de hrană. Acest lucru este vizibil mai ales la albine, dintre care unii indivizi folosesc tehnici diferite pentru colectarea polenului din același tip de flori. Bondarii și unele specii de fluturi , atunci când colectează alimente, aderă la anumite rute, care sunt amintite de fiecare individ independent de ceilalți. Insectele sociale sunt capabile să-și amintească mirosul coloniei lor, precum și să recunoască membrii familiei lor și, în unele cazuri, îi recunosc cu ajutorul vederii. Deși răspunsul insectelor la feromoni este adesea considerat o formă înnăscută de comportament, în unele cazuri nu este așa: bondarii sunt capabili să învețe să interpreteze feromonii lăsați pe flori ca semnale ale prezenței sau absenței unei recompense; Furnicile lucrătoare din genul Camponotus sunt capabile să distingă secrețiile de hidrocarburi ale reginei lor de secrețiile altor matci. În general, oamenii de știință cred că învățarea la insecte este o parte integrantă a existenței lor ca și la vertebrate [2] .
Învățarea poate fi clasificată în procedurală și declarativă. Învățarea procedurală constă în memorarea unei anumite secvențe de acțiuni, care apare ca urmare a asocierii unui anumit stimul cu o anumită reacție. Învățarea declarativă, pe de altă parte, implică amintirea trăsăturilor mediului. Cunoștințele dobândite ca urmare a învățării declarative pot influența comportamentul unui animal în diferite circumstanțe. Învățarea declarativă este considerată a fi o problemă mai dificilă decât învățarea procedurală, iar existența ei la orice animal este o chestiune de dezbatere în rândul oamenilor de știință. Cu toate acestea, oamenii de știință au prezentat numeroase dovezi că insectele pot dobândi cunoștințe, pe care apoi le folosesc diferit în funcție de circumstanțe specifice. De exemplu, albinele își extind proboscidele atunci când miros o floare familiară, dar în alte circumstanțe, când simt același miros în stup, zboară departe de ea către o sursă de hrană cunoscută de ei. Albinele și viespile pot efectua, de asemenea, „zboruri de învățare” în jurul noilor surse de hrană sau în jurul unui loc familiar atunci când reperele se schimbă. Acest lucru indică faptul că albinele și viespile sunt conștiente de limitările cunoștințelor lor existente și, dacă este necesar, depun eforturi active pentru a dobândi cunoștințe noi [2] .
Orientarea și navigarea la furnici și alte insecte au fost studiate de oamenii de știință mai bine decât orice altă abilitate cognitivă. Furnicile curătătoare se întorc întotdeauna cu prada la cuibul părinte. Această posibilitate este oferită datorită utilizării modalităților de a-și găsi drumul înapoi după o călătorie de căutare a hranei. Una dintre aceste metode este integrarea căii . Utilizarea integrării căilor de către insecte înseamnă că acestea își actualizează în mod constant memoria cu informații despre distanța și direcția pe care au parcurs. Deși utilizarea acestui algoritm nu necesită capacitatea de a învăța, fără mecanisme suplimentare duce la erori prea mari pentru ca insectele să-și găsească drumul către cuibul părinte. Prin urmare, oamenii de știință cred că toate insectele sociale folosesc mecanisme suplimentare de orientare. În primul rând, își amintesc caracteristicile intrării în cuib și le recunosc atunci când sunt la vedere. În al doilea rând, acestea iau în considerare amplasarea reperelor disponibile pe teren [2] .
Un alt mecanism de orientare folosit de insecte este hărțile cognitive , adică compilarea de către fiecare insectă a unei imagini mentale a zonei, care reflectă poziția insectei în sine, scopul acesteia (cuib parental sau sursa de hrană), precum și diverse repere. . Problema posibilității utilizării hărților cognitive de către animale în general și de către insecte în special, este discutabilă. Cu toate acestea, noi cercetări susțin utilizarea hărților cognitive de către albinele [2] .
Ca unul dintre cele mai importante criterii de determinare a nivelului de dezvoltare a inteligenței animalelor în știință, utilizarea lor a celor mai simple instrumente este adesea acceptată [16] . Capacitatea unor specii de furnici de a folosi unelte a fost descoperită de oamenii de știință în anii 1970, dar această descoperire a primit mai puțină atenție decât descoperirea folosirii instrumentelor de către maimuțele cimpanzee în anii 1960. Cercetătorii disting două categorii de instrumente de utilizare de către furnici: pentru transportul alimentelor și pentru lupta cu concurenții [2] .
Furnicile din genurile Aphaenogaster și Pogonomyrmex scufundă bucăți de frunze căzute, lemn, murdărie uscată în alimente lichide sau asemănătoare jeleului (de exemplu, omida zdrobită sau boabe putrede), apoi le transferă în furnicarul lor. Această metodă face posibilă creșterea cantității de hrană transportată de aproximativ zece ori în comparație cu cantitatea pe care o poate transporta o furnică fără utilizarea dispozitivelor [2] [16] .
Furnicile din genul Aphaenogaster folosesc și ele această metodă de transport al hranei pentru a-și înșela concurenții. Camponotus , formica și alte furnici mai puternice din apropiere le alungă de pradă, așa că Aphaenogaster nu poate duce hrana pe care o găsesc în stomac. În astfel de cazuri, Aphaenogaster se furișează pe pradă, aruncă o bucată de frunză sau murdărie pe ea și fuge imediat. După unul sau două minute, se întorc cu grijă la acest instrument și îl trage în cuibul lor [16] .
Furnicile din genurile Dorymyrmex , Tetramorium și furnicile recoltatoare aruncă pietricele mici sau bucăți de pământ în cuiburile concurenților - colonii de furnici rivale sau cuiburi de albine halicte . În primul caz, acest lucru vă permite să obțineți un avantaj competitiv în lupta pentru hrană, întrerupând căile către ea pentru rivali, în al doilea caz, albinele care păzesc intrarea în nurcă se târăsc afară din ea, atacă un grup mare. de furnici și mor într-o luptă inegală [2] [ 16] .
Una dintre cele mai importante probleme nerezolvate din psihologie este înțelegerea esenței relației dintre inputul senzorial și percepția conștientă a informațiilor primite prin input senzorial. Prima parte a acestui proces a fost studiată suficient de detaliat, în timp ce a doua parte este puțin înțeleasă de cercetători. Viziunea general acceptată în știință este că a percepe ceva înseamnă a crea o reprezentare mentală , care, de regulă, se bazează exclusiv pe reprezentarea neuronală internă. O viziune alternativă este că percepția nu se bazează pe reprezentarea internă, ci pe acțiune. Conform unei abordări alternative, a percepe ceva înseamnă a modela în mod activ obiectul percepției, astfel încât percepția este determinată de cunoștințele interne (acumulate filogenetic și ontogenetic ) despre modul în care proprietățile aparatului senzoriomotor conduc la modificări ale inputului senzorial în timpul modelării perceptive ( un exemplu este mișcarea ochilor la om) [ 17] .
În ciuda faptului că cercetarea privind inteligența insectelor și a altor animale este strâns legată de cercetarea asupra creierului, o serie de oameni de știință remarcă insuficiența utilizării unei abordări reducționiste pentru a studia abilitățile cognitive. Anna Dornhaus și Nigel Franks subliniază că fizicienii studiază proprietățile hidrodinamice ale lichidelor la un nivel mai înalt decât atomii care alcătuiesc aceste lichide. La fel, în opinia lor, biologii cognitivi nu ar trebui să se limiteze la studierea interacțiunii dintre neuroni, ci să ia în considerare activitatea intelectuală a animalelor la un nivel superior, ținând cont de mediu și de dezvoltarea evolutivă [2] .
Rezultatele cercetării arată că insectele pot răspunde diferit la aceiași stimuli în funcție de context. Ei au capacitatea de a dezvolta categorii abstracte și de a extinde concluziile trase din expunerea lor la anumiți stimuli în anumite contexte la alți stimuli în alte contexte. Albinele pot rezolva sarcina de discriminare a modelelor negative, în care nu sunt recompensate pentru o combinație de stimuli, fiecare dintre care este recompensat individual [2] [18] . Această abilitate se extinde la acele cazuri în care stimulii afectează diferite simțuri (de exemplu, un stimul afectează vederea, iar celălalt afectează mirosul). Acest fapt înseamnă că procesarea informațiilor din creierul insectelor nu se realizează prin module separate, ci central. Studiile neurobiologice arată că integrarea informațiilor procesate are loc în corpurile ciupercilor - părți ale creierului insectelor care primesc informații din alte părți ale creierului [2] .
S-a descoperit că Drosophila și alte insecte au corelații neurobiologice predicție și capacitatea de a se concentra asupra unui anumit stimul, care este o condiție necesară pentru orice învățare, deoarece este posibil doar dacă distragerile sunt ignorate. Rezultatele cercetărilor științifice confirmă capacitatea insectelor și artropodelor (păianjeni) de a efectua operații cognitive atât de complexe precum concentrarea, prognoza și planificarea [2] .
Furnicile Temnothorax au capacitatea de a colecta informații eterogene despre caracteristicile site-urilor de cuibărit și de a trage concluzii calitative pe baza acestuia folosind un model aditiv ponderat, cea mai eficientă strategie de luare a deciziilor bazată pe generalizarea informațiilor. Insectele își pot găsi drumul către cuiburile lor folosind hărți de navigație vectoriale pe baza informațiilor pe care le stochează, în special pe rutele pe care le folosesc în mod repetat, iar unele specii de insecte sunt, de asemenea, capabile să folosească hărți cognitive. Aceste metode de orientare ale insectelor sunt foarte asemănătoare cu metodele de orientare folosite de oameni [2] .
Astfel, insectele demonstrează capacitatea de a învăța procesarea complexă a informațiilor primite cu ajutorul diferitelor organe de simț prin categorizarea, generalizarea și integrarea acesteia. De asemenea, își pot antrena rudele, ajustându-și comportamentul în funcție de progresul realizat de „discipoli” lor. În plus, sunt capabili să folosească instrumente. În acest sens, unii oameni de știință cred că insectele au un fel de conștiință sau experiență subiectivă, deoarece un comportament similar la oameni pare imposibil fără prezența conștiinței. Cu toate acestea, această viziune este controversată [2] .
„Nu poate exista nicio îndoială că poate exista o activitate mentală enormă cu o valoare absolută extrem de mică a substanței nervoase: astfel, toată lumea cunoaște instinctele, abilitățile mentale și înclinațiile uimitor de diverse ale furnicilor, și totuși ganglionii lor nervoși nu alcătuiesc nici măcar un sfert de mic cap de ac. Din acest punct de vedere, creierul unei furnici este unul dintre cele mai uimitoare agregate de atomi de materie din lume, poate mai uimitor decât creierul uman.
Charles Darwin . „Originea omului și selecția sexuală” [19] [20] [21] .Dimensiunea creierului unui animal și numărul de neuroni din acesta sunt strâns legate de dimensiunea corpului lor. Astfel, creierul unei balene cântărește aproximativ 9 kg și conține mai mult de 200 de miliarde de neuroni, creierul uman cântărește de la 1,25 kg la 1,45 kg și conține aproximativ 85 de miliarde de neuroni, creierul unei albine cântărește 1 mg și conține mai puțin de 1 milion. neuronii. Se crede pe scară largă că aceeași relație există între dimensiunea creierului și nivelul de inteligență al animalelor. Cu toate acestea, oamenii de știință au descoperit că multe diferențe de mărime a creierului sunt asociate cu anumite părți ale creierului care sunt responsabile de funcționarea anumitor organe senzoriale sau oferă capacitatea de a face mișcări mai precise [21] [22] .
Cercetările arată că animalele mai mari au nevoie de mai mulți neuroni pentru a controla mușchii mai mari. Potrivit lui Lars Chittka, aceste diferențe sunt cantitative, nu calitative: în creierul animalelor mai mari, nu a existat nicio complicație semnificativă, ele pur și simplu repetă aceleași circuite neuronale iar și iar. Din cauza acestei diferențe, animalele mai mari pot vedea imagini mai clare, au simțuri mai clare și pot efectua mișcări mai precise, dar nu au o inteligență mai dezvoltată decât animalele mai mici. Pentru a folosi o analogie cu computerul, în multe cazuri diferența de dimensiune a creierului este similară cu diferența de capacitate a hard disk-urilor, dar nu și diferența de performanță a procesorului. De aici rezultă că pentru efectuarea unor operații cognitive, care par destul de complexe, capacitățile oferite de proiectarea creierului de insecte sunt destul de suficiente [21] [22] [23] .
Rezultatele unei analize comparative au arătat că odată cu creșterea volumului corpului la animale (atât vertebrate, cât și insecte), volumul creierului în termeni absoluti crește, dar raportul dintre volumul creierului și volumul corpului scade. Mai mult, cu cât volumul creierului este mai mare, cu atât are nevoie de mai multă energie pentru a menține funcționarea normală. În plus, cu cât volumul creierului este mai mare, cu atât există mai multe interferențe atunci când informațiile sunt transmise între neuroni și regiuni ale creierului și cu atât această transmisie durează mai mult. Pe baza multor studii efectuate de la sfârșitul secolului al XX-lea, oamenii de știință au ajuns la concluzia că rolul cheie în nivelul de inteligență este jucat nu de dimensiunea absolută sau relativă a creierului, ci de calitatea conexiunilor dintre celulele sale [21] . În același timp, cercetarea asupra inteligenței insectelor a devenit una dintre cele mai importante contribuții care a contribuit la dezmințirea mitului despre superioritatea intelectuală a animalelor cu creier mare [24] .
În același timp, atunci când studiază inteligența insectelor, oamenii de știință iau în considerare diferența dintre dimensiunile creierului diferitelor specii ale acestor animale. Astfel, Randolph Menzel observă că diferența dintre abilitățile intelectuale ale albinelor și Drosophila este asociată cu diferența de dimensiune a creierului lor: volumul creierului unei albine, constând din aproximativ 1 milion de neuroni, este de 30- De 50 de ori mai mare decât volumul creierului Drosophila, format din aproximativ 100 de mii de neuroni. În același timp, Menzel subliniază și diferența în structura creierului acestor două specii: la o albină, volumul corpurilor de ciuperci, constând din peste 300 de mii de neuroni, este de aproximativ 20% din volumul total al creierului, în timp ce în Drosophila, volumul corpurilor de ciuperci, constând din aproximativ 2 500 de neuroni, reprezintă aproximativ 2% din volumul total al creierului. În plus, albina are un sistem vizual mult mai dezvoltat, iar corpurile ciupercilor sunt centre de ordin superior, integrând informații care provin din toate simțurile, în timp ce la Drosophila, corpurile ciupercilor procesează în principal informațiile olfactive [25] .
O serie de oameni de știință testează ipoteza creierului social (cunoscută și sub numele de ipoteza inteligenței sociale) la insecte. Conform acestei ipoteze, la animalele sociale, din cauza nevoii de comunicare constantă cu un număr mare de rude, ca urmare a evoluției, s-a format un creier mai mare în comparație cu speciile de animale solitare apropiate acestora. În plus, această ipoteză sugerează că animalele sociale au regiuni cerebrale mai dezvoltate responsabile de procesarea informațiilor legate de comunicare. La insecte, aceasta înseamnă un raport mai mare dintre volumul corpurilor de ciuperci și volumul total al creierului. Studiile efectuate pentru a testa această ipoteză în prima și a doua decadă a secolului XXI nu au reușit să confirme existența unei corelații între volumul creierului, volumul neuropililor individuali , nivelul de inteligență și nivelul de socialitate la insecte [26] . Acest fapt poate servi ca o ilustrare a diferenței dintre evoluția socială a vertebratelor și a insectelor: la vertebrate, a condus la formarea unor societăți individualizate, în care fiecare individ pentru interacțiunea socială necesită capacitatea de a recunoaște comportamentul individual și de a-și aminti experiența de comunicare. cu reprezentanți specifici speciei sale, în timp ce la insectele din marile colonii eusociale evoluția a dus la o reducere semnificativă a repertoriului comportamental individual. Cu toate acestea, este recunoscut în știință că insectele sociale necesită resurse neuronale suplimentare pentru comunicare și interacțiune [27] .
Ca alternativă la ipoteza creierului social în raport cu insectele, a fost propusă ipoteza cogniției distribuite (inteligența distribuită), conform căreia raportul dintre volumul corpurilor de ciuperci și volumul total al creierului la insectele eusociale ca urmare a evoluției a scăzut semnificativ datorită apariției la indivizii individuali a oportunității prin comunicarea cu rudele de a folosi resursele intelectuale ale întregii lor colonii în locul resurselor individuale. Această ipoteză se încadrează în conceptul de superorganism [28] .
La fel ca vertebratele , insectele învață diferite tipuri de informații cu diferite grade de succes. De exemplu, albinele își pot aminti unele culori ale surselor de hrană prima dată când le văd, în timp ce altele le pot aminti doar după câteva demonstrații. În plus, legătura dintre stimularea cu anumiți stimuli și recompensa însoțitoare se stabilește destul de repede, în timp ce stimularea cu alți stimuli este reținută de insecte abia după mult timp sau nu este amintită deloc. Acest fapt mărturisește rolul semnificativ jucat de ecologie în dezvoltarea capacității insectelor de a asimila informații [2] .
În condiții ideale, albinele sunt capabile să memoreze mirosurile, culorile și cele mai potrivite tehnici de hrană pentru mai multe tipuri de flori și să păstreze aceste informații pentru tot restul vieții. În plus, albinele sunt capabile să memoreze 40-50 de coordonate spațiu-timp ale diferitelor surse de hrană. În același timp, fluturii își pot aminti doar un singur tip de floare la un moment dat. Și chiar și la albine, capacitatea de a-și aminti informațiile depinde de intervalul de timp al asimilării acesteia, precum și de asemănarea stimulilor sau sarcinilor. Adică numărul de asocieri din memoria albinelor depinde nu numai de capacitatea acesteia, ci și de modul de demonstrare a informațiilor pe care trebuie să le rețină [2] .
Astfel, în unele cazuri, insectele manifestă o ingeniozitate considerabilă, în altele nu pot face față rezolvării celor mai simple probleme. Astfel, furnicile, albinele și bondarii sunt foarte ușor de învățat să găsească calea potrivită în labirinturi complexe, iar în unele cazuri furnicile fac față soluționării acestei probleme cu aceeași viteză mare ca și șobolanii , cunoscuți pentru ingeniozitatea lor [29] . Cu toate acestea, atunci când insectelor bine antrenate să treacă prin anumite labirinturi li s-a oferit să treacă prin aceleași labirinturi în direcția opusă, ei nu au putut folosi cunoștințele dobândite și au început să învețe din nou cum să treacă prin ele. În același timp, șobolanii, spre deosebire de insecte, înțeleg foarte repede cum să acționeze atunci când trec în sens opus labirinturile pe care le-au trecut deja înainte [30] .
În general, oamenii de știință au stabilit două modele cu privire la limitările intelectuale ale insectelor [31] :
Odată cu rezolvarea individuală a problemelor, insectele sociale folosesc inteligența de grup . O serie de probleme cu care se confruntă coloniile de insecte depășesc capacitatea indivizilor de a colecta și procesa informații. Aceste probleme sunt rezolvate prin eforturile comune ale multor insecte. De exemplu, o colonie de albine melifere, fiecare de aproximativ 1,5 centimetri lungime, este capabilă să găsească eficient surse de hrană și locuri de cuibărit pe un teritoriu de peste o sută de kilometri pătrați. O colonie de furnici Temnothorax albipennis , după distrugerea vechiului furnicar, își poate găsi un loc pentru unul nou, făcând cea mai bună alegere dintre multe alternative, chiar dacă fiecare furnică individuală a vizitat anterior doar unul sau două locuri în afara vechiului său furnicar [2] ] .
Toate coloniile de insecte sociale distribuie eficient indivizii individuali în conformitate cu condițiile în schimbare și compensează în mod optim pierderea unui număr mare de lucrători. În acest scop, coloniile de insecte sociale colectează și stochează o cantitate mare de informații. Prin comunicarea dintre indivizi, insectele folosesc informațiile colectate de rudele lor și adesea folosesc canale de comunicare specializate pentru a transfera informații acelor indivizi care sunt capabili să le folosească în scopul propus. Datorită acestui fapt, se realizează o creștere extraordinară a capacităților senzoriale ale indivizilor. În plus, informațiile se pot acumula în cuib și în etichetele cu feromoni în drumul către sursele de hrană sau pe sursele de hrană în sine [2] .
Repartizarea sarcinilor între indivizi se realizează folosind algoritmi care iau în considerare nu numai diferențele dintre indivizi, ci și capacitatea acestora de a-și schimba comportamentul prin învățare. Algoritmii utilizați de coloniile de insecte sociale pentru rezolvarea distribuită a problemelor sunt foarte asemănători cu mecanismele de interacțiune dintre neuronii creierului [32] . Prin utilizarea strategiilor colective, insectele depășesc limitările cognitive pe care le are fiecare individ [2] .
În cursul activității lor de viață, insectele sociale, ca și o serie de alte specii de animale, iau în mod constant decizii colective. Conradt și Roper au propus să clasifice deciziile luate de animale în combinate și consens [33] [34] .
Luarea deciziilor de grup combinată constă în alegerea uneia dintre două sau mai multe opțiuni de acțiune de către fiecare animal în mod individual, fără acord cu rudele. În același timp, acțiunile fiecărui animal depind într-o anumită măsură de acțiunile celorlalți membri ai grupului, iar rezultatul general al acțiunilor lor afectează starea întregului grup de animale în ansamblu. Această categorie include multe decizii privind hrana insectelor sociale, precum și curățarea cuiburilor de resturi. După ce se ia o decizie combinată, dacă există un conflict de interese între membrii individuali ai grupului, aceștia pot continua să lupte pentru control. De exemplu, la multe insecte eusociale, matcile și muncitoarele concurează pentru a produce descendenți masculi și pentru a distruge ouăle depuse de rivali. La unele specii de insecte, matcile preiau controlul, în timp ce la altele, muncitoarele [33] [34] preiau controlul .
Procesul de luare a deciziilor de grup consensual presupune coordonarea preliminară a acțiunilor de către toți membrii grupului atunci când se alege una dintre cele două sau mai multe decizii posibile care se exclud reciproc. Odată luată o decizie, întregul grup o respectă. Această categorie include deciziile privind deplasarea coloniilor de insecte sociale, inclusiv alegerea timpului și a locului pentru înființarea de noi cuiburi. După ce se ia o decizie consensuală, în prezența unui conflict de interese între membrii individuali ai grupului, cei dintre aceștia ale căror acțiuni individuale optime contrazic această decizie refuză să le ducă la îndeplinire și se supun voinței colectivului. Acest fenomen este caracterizat drept „costuri de consens” [10] [33] [34] .
„Dacă evaluăm competența albinelor în luarea deciziilor de grup în funcție de criteriul eficienței, atunci aceasta este comparabilă cu competența comitetelor academice și corporative”
Christoph Koch [35] .La multe specii de insecte sociale, supraviețuirea coloniilor depinde de eficacitatea deciziilor lor de grup. Acest lucru este valabil mai ales pentru migrarea coloniilor de insecte care trăiesc în cavități formate în mod natural (de exemplu, albinele care aranjează cuiburi în copaci scobitori sau furnici care aranjează cuiburi în crăpăturile stâncilor). Cu alegerea greșită, le este extrem de greu să corecteze greșeala făcută, ceea ce reduce șansele de supraviețuire a coloniei [36] .
Pentru o lungă perioadă de timp, s-a crezut pe scară largă în știință că eficiența inteligenței animalelor ar trebui evaluată după criteriul acurateței acțiunilor lor. Cu toate acestea, relativ recent s-a stabilit că animalele (inclusiv insectele) tind să atingă un compromis între viteza și acuratețea luării deciziilor (compromis viteza-precizie, SAT) atunci când îndeplinesc diverse sarcini. Acest lucru este valabil și pentru deciziile de grup luate de insectele sociale [37] [36] .
Albinele și furnicile aleg împreună noi locuri de cuiburi pe baza unui sentiment de cvorum , adică nu se supun deciziei unuia sau mai multor lideri, ci acționează împreună. După ce cercetașii găsesc mai multe locuri potrivite, colonia de insecte în ansamblu decide să se mute într-unul dintre aceste locuri. În același timp, pragul de cvorum se modifică în funcție de situație: dacă este nevoie de relocare urgentă, pragul de cvorum este coborât; dacă nu există o astfel de nevoie, rămâne ridicat [38] .
Într-o colonie de albine de aproximativ 10.000 de muncitori, există câteva sute de cercetași și mii de factori de decizie. Procesul de selecție pentru un nou sit de cuib continuă timp de câteva zile, cercetașii sugerând multe locuri potențiale de migrare. În unele cazuri, consensul nu poate fi atins prima dată din cauza rivalității dintre grupurile de cercetași, iar după eșec, procesul de căutare a consensului începe din nou [36] .
O colonie de furnici din genul Temnothorax este formată de obicei din aproximativ 100-200 de indivizi. Aproximativ 30% dintre persoanele care lucrează participă la alegerea unui loc pentru un nou cuib. Cercetașii, după ce au găsit un nou loc pentru cuib, încep să-și mobilizeze rudele. De îndată ce numărul cercetașilor mobilizați de orice grup atinge pragul de cvorum, începe procesul de mutare a întregii colonii în locul ales de acest grup [36] .
În ciuda diferențelor semnificative în procesele de migrare a albinelor și furnicilor, aceștia folosesc strategii foarte asemănătoare: în loc să compare direct mai multe site-uri potențiale de către indivizi bine informați, rudele lor sunt mobilizate de cercetași concurenți, fiecare dintre aceștia familiarizat cu un singur sit potențial. pentru un cuib nou. De regulă, selecția finală de către colonie a unui loc pentru un nou cuib este optimă [36] .
Atunci când iau decizii colective de hrană, insectele sociale (cum ar fi albinele și furnicile) trebuie să ia în considerare mulți factori pentru a maximiza beneficiile pentru întreaga colonie și pentru a minimiza costurile de timp și energie. Pe lângă timpul și energia pe care fiecare cuceritor trebuie să le aloce pentru livrarea hranei la cuib, colonia în ansamblu trebuie, pentru a asigura o eficiență maximă, să minimizeze timpul și energia cheltuită pentru mobilizarea furajului, ținând cont de calitatea hranei. , distanța care îl separă de cuib, și caracteristicile mediului [39 ] .
În cuiburile insectelor sociale, există o reglare constantă a numărului de grupuri implicate în îndeplinirea anumitor sarcini. Dacă colonia se confruntă cu o lipsă de hrană, atunci numărul de furajatori va crește în curând. Dacă este nevoie să reparați partea distrusă a cuibului sau să o extindeți, numărul de constructori crește. Acest lucru se realizează în două moduri: prin implicarea contingentelor de rezervă de insecte și prin comutarea insectelor implicate în anumite sarcini pentru a îndeplini alte sarcini [40] . În același timp, reglementarea distribuției muncii și a diviziunii muncii insectelor sociale este atât de eficientă, încât în cuiburile lor toate lucrările necesare se fac la timp, iar coloniile nu se confruntă niciodată cu lipsa forței de muncă. Singurele excepții sunt situațiile cauzate de influența factorilor externi. Eficiența organizării muncii insectelor sociale depășește în unele cazuri eficiența organizării muncii oamenilor [41] .
Pentru a studia capacitatea insectelor de a învăța, oamenii de știință folosesc o varietate de metode. Când se studiază comportamentul albinelor și muștelor, reflexul de extensie a proboscidei inerent acestora este utilizat ca răspuns la stimulii olfactivi și tactili. Muștele (în special Drosophila) sunt antrenate folosind mirosuri sau imagini vizuale (culoare, contrast, obiecte staționare și în mișcare) ca stimuli, precum și creșterea incomodă a temperaturii, tremurul vizual sau mecanic și alimentele. Muștele sunt antrenate să schimbe sau să oprească comportamentul de împerechere. Studiile comportamentului fluturilor și ale altor insecte erbivore sunt efectuate în contextul alegerii locurilor pentru ovizare și hrănire. Gândacii sunt dresați să se deplaseze prin diferite labirinturi.
Unele dintre aceste metode sunt folosite cu succes și în studiul comportamentului furnicilor. Ei au fost instruiți să navigheze în labirintul Y, precum și în alte tipuri de labirinturi și alte sarcini care implică orientare spațială în timp ce își amintesc locația unei surse de hrană. Cel mai adesea, atunci când îndeplinesc aceste sarcini, furnicile sunt obligate să memoreze repere vizuale sau semnale proprioceptoare . În același timp, capacitatea furnicilor de a învăța folosind mirosul sau atingerea a fost slab studiată [2] .
În general, cea mai mare parte a cercetărilor privind inteligența insectelor se face pe câteva specii, cum ar fi muștele de fructe și albinele de miere. Deoarece în studiul lor se desfășoară o mare cantitate de cercetări neurobiologice și genetice, oamenii de știință sunt capabili să stabilească în detaliu conexiunile dintre sistemul nervos al acestor specii de insecte și capacitatea lor de a învăța [2] .