Wiadomo obecnie, że wiele zwierząt używa narzędzi i artykuł poniżej z “Functional Ecology” (pdf tutaj, odnośnik pod spodem) pokazuje, że tylko u owadów znamy pięćdziesiąt przykładów. Niektóre z nich, u mrówek, dotyczą używania różnych substancji, takich jak liście lub sklejone grudki ziemi, które nasączają słodkim płynem i zabierają do mrowiska. Artykuł poniżej opisuje nie tylko użycie narzędzi, ale zdolność dopasowania ich użycia w warunkach środowiska, jak rozmiary ziaren piasku i powierzchniowego napięcia płynu, by spijać słodki płyn bez narażania się na utonięcie. To przystosowanie do warunków w środowisku czyli jak używają nowego “narzędzia” (struktury zbudowanej z ziaren piasku) stanowi nowy wynik w tym artykule.
Kliknij, na link pod zrzutem z ekranu, żeby przeczytać.
Badanymi owadami były laboratoryjne kolonie czarnych mrówek ognistych, Solenopsis richteri, zebrane w Missisipi. Kolonie umieszczono na arenie, która zawierała ziarna piasku o różnej wielkości, jak również 1 ml roztworu cukru (15% ) w małym plastikowym pojemniku.
W normalnych warunkach dzięki swej budowie mrówki są w stanie utrzymać się na powierzchni takiego roztworu cukru. Dla zmniejszenia napięcia powierzchniowego naukowcy dodali pięć różnych stężeń surfaktantu aż do 2%. Tworzyło to możliwość tonięcia mrówek w roztworze. Można było wtedy mierzyć ryzyko żerowania dla mrówek przez liczenie utopionych mrówek. Były tam również cztery rodzaje piasku: gruby, średni, drobny i mieszany. Razem autorzy dokonali 12 powtórzeń wszystkich warunków (4 każdego rodzaju piasku i 6 stężenia surfaktantu), dając 24 x 12 czy 288 replikacji.
Każde powtórzenie pozostawiano na pięć godzin po umieszczeniu roztworu cukru obok piasku, więc zabrało to bardzo dużo czasu. Na koniec ważyli ziarna piasku użyte przez mrówki, liczyli utopione mrówki i ważyli mrówki po żerowaniu, porównując z ich wagą przed żerowaniem, żeby zdobyć jakieś pojęcie o ilości skonsumowanego roztworu.
Oto rezultaty w skrócie:
Po pierwsze, bez surfaktantu i tylko z roztworem cukru niewiele mrówek topiło się. W miarę wzrostu stężenia surfaktantu do 2%, więcej mrówek tonęło, bo nie mogły dłużej utrzymać się na powierzchni płynu o zmniejszonym napięciu powierzchniowym. Im więcej dodawano surfaktantu, tym więcej mrówek tonęło.
Po drugie, kiedy dodano surfaktant i mrówki zaczęły topić się, mrówki zaczęły używać narzędzi. Przy najniższym stężeniu, 0,05%, przyklejały ziarna piasku wewnątrz plastikowych pojemników z roztworem cukru, co wypychało roztwór bliżej brzegów, gdzie mrówki mogły żerować bez konieczności zbliżania się do płynu.
Kiedy stężenie surfaktantu rosło do 0,1%, mrówki zaczęły tworzyć coś, co autorzy nazwali “strukturami z piasku”, rodzaju piaskowych syfonów, które zaczynały się wewnątrz pojemników i kontynuowały na zewnątrz i w dół do podłoża, gdzie były dostępne kupki piasku. Te syfony wyprowadzały następnie słodką ciecz z pojemnika, gdzie mogła być bezpiecznie skonsumowana bez utonięcia, podnosząc ilość skonsumowanego przez mrówki pokarmu o 8% - znaczący wzrost – a także zredukowało odsetek tonących mrówek. (Syfony mogły “wyssać” około połowę roztworu z pojemników):
Tutaj jest zdjęcie tych piaskowych struktur; czerwony barwnik dodany do roztworu cukru pokazuje, jak piaskowa struktura “wysysała” roztwór z pojemnika na podłoże. Podpis z artykułu.
Mrówki potrafiły dopasować budowę syfonu do roztworu (autorzy zauważają, że zredukowane napięcie powierzchniowe może być cechą niektórych nektarów i innych słodkich płynów w naturze), a możliwe, że także do postrzegania liczby utopionych mrówek. Były w stanie wybierać ziarnka piasku, które najskuteczniej “odsysały” pokarm: średnie i grube. (Pokazali, że możliwości drobnego piasku były niższe.)
Wniosek: mrówki w jakiś sposób potrafią ocenić “ryzyko żerowania” i, kiedy jest wyższe, używać narzędzi przez budowanie dużych syfonów z piasku.
Nie jest to pierwszy opisany przypadek używania narzędzi przez mrówki, choć poprzednie opisy wydają się rzadkie. Z artykułu:
Kilka gatunków mrówek z podrodziny Myrmicinae potrafi używać różnych drobin do zbierania i transportu płynów do mrowisk (Banschbach, Brunelle, Bartlett, Grivetti, & Yeamans, 2006; Barber et al., 1989; Maák et al., 2017). Informowano o kilku tylko wypadkach wytwarzania narzędzi przez mrówki przed naszym badaniem, ale nie ma jeszcze potwierdzenia słuszności tego raportu. Mrówka zbożowa z Florydy, P. badius, potrafi budować małe grudki z ziarenek piasku i nasączać je miodem do transportu (Morrill, 1972). Ta informacja jednak została przekazana w krótkim komunikacie bez następującego po nim badania i dane są niewystarczające, by potwierdzić, że jest to prawdziwy przypadek wytwarzania narzędzi przez mrówki.
To więc jest dobrze udokumentowany przypadek używania narzędzi przez mrówki – i liczy się to jako używanie narzędzi. Pokazuje również po raz pierwszy, że owady potrafią dostosować swoje strategie żerowania tak, by minimalizować niebezpieczeństwo.
Wreszcie, autorzy sądzą, że mrówki wykazują “wysoki stopień rozpoznania” i tutaj mam zdanie odmienne. W artykule piszą:
Nasze odkrycia sugerują, że społeczne owady mogą być zdolne do tworzenia nowych strategii żerowania przez używanie dostępnych in situ narzędzi, by przezwyciężyć ograniczenia środowiskowe. Wyniki wskazują także, że u takich społecznych owadów jak mrówki mogą rozwinąć się znaczne zdolności do złożonych procesów poznawczych i wyjątkowych strategii żerowania, które uprzednio przypisywano tylko kręgowcom w sytuacjach ryzyka i problemów. Taka zaawansowana elastyczność w używaniu narzędzi dostarcza platform do dalszych badań mechanizmu poznania i strategii używania narzędzi u społecznych owadów, a równocześnie promuje badania nad uniwersalnością strategii używania narzędzi u bezkręgowców.
Tak, to jest zaawansowana elastyczność, chociaż autorzy nie wiedzą, czy odsetek utopionych mrówek zamiast percepcji napięcia powierzchniowego (są one skorelowane) prowadzi do budowania piaskowych syfonów.
Czy to jednak są “złożone procesy poznawcze”? Czy to w ogóle są „procesy poznawcze”? To nie jest trywialne pytanie. Oxford English Dictionary podaje dwie definicje procesu poznawczego związane z tym (są także inne):
- Działanie lub zdolność pojmowania; wiedza, świadomość; zaznajomienie się z przedmiotem.
- Zrozumienie; Percepcja
Pytaniem jest więc, czy mrówki reagują na wbudowany program behawioralny, który automatycznie pobiera informację o środowisku i reaguje adaptacyjnym działaniem, co byłoby zgodne z drugą definicją, lub czy mrówki robią to “świadomie”; to jest, czy są w jakiś sposób świadome – podobnie jak my – tego, co się dzieje. To byłoby zgodne z pierwszą definicją. Nie akceptuję, że mrówki nauczyły się tego w laboratorium; to z pewnością jest forma zachowania, jakie wykonują w stanie dzikim. Mrówki nie są aż tak bystre!
Moim zdaniem, jako deterministy, mrówki nie mogą podejmować świadomej decyzji o tym, co robić, kiedy napięcie powierzchniowe jest niskie i widzą tonące mrówki i dysponują ziarnkami piasku o różnej wielkości. Nie chodzi więc o to, czy mrówki dokonują wyboru, ale o to, czy są świadome tego, co robią. Wszystko, co możemy powiedzieć, to że mrówki są zdolne do postrzegania bodźców środowiskowych i dopasowania swojego zachowania w sposób adaptacyjny, w tym wypadku, użycia narzędzi. Cała reszta dotyczy pytania, na które nie ma odpowiedzi, czyli „jak to jest być mrówką”. Tak to już jest.
___________________
Zhou, A, Du, Y, Chen, J. Ants adjust their tool use strategy in response to foraging risk. Funct Ecol. 2020; 00: 1– 12. https://doi.org/10.1111/1365-2435.13671
Tool-using ants build siphons to wick sugar water out of containers, keeping them from drowning
Why Evolution Is True, 11 października 2020
Tłumaczenie: Małgorzata Koraszewska
