Качаться танец - Waggle dance

Эта статья о поведении пчел. Для пива см. Пивоварня Wells & Young's. Для футбольного матча см. бутлег.
В виляющий танец - направление движения пчелы по отношению к улью указывает направление; если он движется вертикально, то направление к источнику - прямо к Солнцу. Продолжительность виляющей части танца означает расстояние.

Качаться танец это термин, используемый в пчеловодство и этология для конкретного танца восьмерки пчела. Выполняя этот танец, успешные собиратели могут делиться информацией о направлении и расстоянии до участков цветов, дающих нектар и пыльцу, источников воды или новых мест гнездования с другими членами племени. колония.[1][2]

Виляющий танец и хоровод это две формы танцевального поведения, которые являются частью непрерывного перехода. По мере того как расстояние между ресурсом и ульем увеличивается, хоровод превращается в вариации переходного танца, который при передаче ресурсов на еще большие расстояния становится танцем виляния.[3] На случай, если Apis mellifera ligustica, хоровод исполняется до тех пор, пока ресурс не окажется примерно в 10 метрах от улья, переходные танцы исполняются, когда ресурс находится на расстоянии 20-30 метров от улья, и, наконец, когда он расположен на расстоянии более В 40 метрах от улья исполняется танец виляния.[3] Однако даже близко к гнезду хоровод может содержать элементы покачивания, например, покачивание.[4] Поэтому было предложено, чтобы термин виляющий танец лучше подходит для описания как танца виляния, так и хоровода.[5]

Австрийский этолог и Нобелевский лауреат Карл фон Фриш был одним из первых, кто перевел значение танца виляния.[6]

Описание

Восьмерка-покачивание пчелы (Apis mellifera). Вращение, направленное под углом 45 ° вправо от «вверх» на вертикальной гребенке (A), указывает на источник пищи под углом 45 ° вправо от направления солнца за пределами улья (B). Живот танцора кажется размытым из-за быстрых движений из стороны в сторону.

Танец виляния состоит из от одной до 100 или более схем, каждая из которых состоит из двух фаз: фазы виляния и фазы возврата. Танец виляния рабочей пчелы включает в себя пробегание по небольшой схеме в виде восьмерки: бег с покачиванием (он же фаза покачивания), за которым следует поворот вправо, чтобы вернуться к исходной точке (так называемая фаза возврата), еще один пробег с покачиванием, за которым следует повернуть и кружить влево, и так далее, регулярно чередуя правые и левые повороты после пробежек. Танцующие пчелы производят и выпускают два алканы, трикозан и пентакозан, и два алкены, (Z) -9-трикосин и (Z) -9-пентакосин на живот и в воздух.[7]

Направление и продолжительность покачивания тесно связаны с направлением и расстоянием ресурса, рекламируемого танцующей пчелой. В эксперименте с отловом и перемещением пчел, подвергшихся танцу виляния, пчелы следовали по пути, который привел бы их к экспериментальной кормушке, если бы они не были перемещены.[1] Ресурс может включать местоположение источника пищи или потенциального места гнездования.[8] Для гнездящихся медоносных пчел, таких как западная медоносная пчела (Apis mellifera) или Apis nigrocincta, цветы, расположенные прямо на линии солнца, представлены волнистыми линиями вверх на вертикальных гребнях, и любой угол вправо или влево от солнца кодируется соответствующим углом вправо или влево от восходящего. направление. Расстояние между ульем и целью набора закодировано в продолжительности пробежек.[1][9] Чем дальше цель, тем дольше фаза покачивания. Чем больше пчела взволнована местоположением, тем быстрее она будет покачиваться, поэтому она привлечет внимание наблюдающих пчел и попытается их убедить. Если несколько пчел исполняют танец виляния, это соревнование, чтобы убедить наблюдающих пчел следовать их примеру, и конкурирующие пчелы могут даже нарушить танцы других пчел или отбиться друг от друга. Кроме того, некоторые пчелы, гнездящиеся на открытом воздухе, такие как черная карликовая пчела (Apis andreniformis), чьи гнезда свисают с прутьев или веток, будут танцевать горизонтально на сцене над своим гнездом, чтобы подать сигнал ресурсам.[10]

Покачиваясь, танцующие пчелы, которые были в гнезде в течение длительного времени, регулируют углы своего танца, чтобы приспособиться к изменяющемуся направлению солнца. Следовательно, пчелы, которые следуют за покачиванием в танце, по-прежнему правильно направляются к источнику пищи, даже если его угол относительно солнца изменился.

Потребление этиловый спирт было показано, что пчелы собирают пищу, чтобы уменьшить активность танца виляния и увеличить возникновение дрожать танец.[11]

Кевин Эбботт и Реувен Дукас из Университета Макмастера в Гамильтоне, Онтарио, Канада, обнаружили, что если мертвую западную медоносную пчелу поместить на цветок, пчелы будут исполнять гораздо меньше танцев виляния по возвращении в улей. Ученые объясняют, что пчелы связывают мертвую пчелу с присутствием хищника у источника пищи. Таким образом, уменьшение частоты повторения танцев указывает на то, что танцующие пчелы выполняют и передают форму анализа риска / пользы.[12][13]

Хотя сначала декодировано Карл фон Фриш Танцующее поведение пчел ранее неоднократно наблюдалось и описывалось. Примерно за 100 лет до открытия Фриша Николас Унхох описал танцевальное поведение пчел как поблажку «определенных удовольствий и веселья».[6] Он признал незнание цели танцев. За 35 лет до наблюдений Унхоха Эрнст Шпицнер наблюдал, как пчелы танцуют, и интерпретировал это как передачу запахов корма другим сокамерникам.[6] Аристотель, помимо описания цветочное постоянство поведение, подозреваемое в некоторой форме общения между собирателями внутри гнезда:

«В каждом путешествии пчела не перелетает с цветка одного вида на цветок другого, а, скажем, с одной фиалки на другую фиалку и никогда не вмешивается в другой цветок, пока тот не вернется в улей; улей они сбрасывают свою ношу, и за каждой возвращающейся пчелой следуют три или четыре товарища. Что именно они собирают, трудно увидеть, и как они это делают, не замечено ».[14]

Об этом пишет и Юрген Таутц в своей книге. Шумиха о пчелах (2008):

Многие элементы коммуникации, используемые для набора минисогрева на места кормления, также наблюдаются в «истинном» роящем поведении. Миниогары собирателей не подвергаются тому же давлению отбора, что и настоящие стаи, потому что судьба всей колонии не стоит на кону. По-настоящему многочисленную колонию нужно быстро привести в новый дом, иначе она погибнет. Поведение, используемое для вербовки к источникам пищи, возможно, развилось из «настоящего» роения.[15]

Механизм

Пчелы накапливают электрический заряд во время полета, а также при движении или трении частей тела друг о друга. Во время танца виляния пчелы излучают постоянные и модулированные электрические поля. Как низко-, так и высокочастотные компоненты, излучаемые танцующими пчелами, вызывают пассивные движения антенн у неподвижных пчел, согласно Закон Кулона. Электрически заряженный жгутики из механорецептор клетки перемещаются электрическими полями и сильнее, если взаимодействуют звуковые и электрические поля. Записи с аксоны из Орган Джонстона указывают на его чувствительность к электрическим полям. Поэтому было высказано предположение, что электрические поля, исходящие от поверхностного заряда пчел, стимулируют механорецепторы и могут играть роль в социальной коммуникации во время танца виляния.[16]

Полемика

Работники Apis mellifera carnica на сотах

Танцевальный язык против танца виляния

По определению фон Фриша, Tanzsprache (По-немецки «танцевальный язык») - это информация о направлении, расстоянии и качестве ресурса (например, еды или мест гнездования), содержащегося в танце виляния.[17] Имеются подтверждающие доказательства танца виляния и "Tanzsprache" в Apis dorsata. Подобно другим пчелам, они используют язык танца, чтобы указать важную информацию о пищевых ресурсах. Тело танцора указывает в направлении источника пищи, и звук, издаваемый во время танца, указывает на прибыльность еды.[18] Хотя есть некоторые свидетельства прямой связи между Tanzsprache и исполнение танца виляния, недавняя критика считает, что потенциальным собирателям не нужно правильно переводить язык танца с танца виляния на успешный фураж.[17] В эксперименте над пчелой Apis mellifera, большинство людей, тщательно следивших за танцем виляния, игнорировали информацию о направлении ресурса и местоположении. Вместо этого 93% собирателей вернулись в те районы, о которых они знали ранее.[17]

Пчелы, которые следуют за танцем виляния, могут успешно добывать корм без декодирования информации о языке танца несколькими способами:[19]

  • Последователь танца может использовать обонятельную информацию от танцора и найти либо тот же ресурс, либо другой с похожим запахом.
  • Следование танцу может просто спровоцировать поиск пищи. Затем собиратель может искать ресурсы случайным образом.
  • Следование танцу может восстановить личные знания о ресурсе. После реактивации собиратель может вернуться к известному ресурсу.
  • Использование информации, передаваемой в танце виляния, более полезно собирателям, когда частная информация о ресурсах отсутствует.

Танцевальный язык как язык

Использование слова язык может привести к искажению представления о танце виляния. Швейцарский лингвист Фердинанд де Соссюр предложил систему языка, в которой знак состоит из двух основных компонентов. Означающее - это физическое или фонетическое представление знака. Означаемое - это концептуальный компонент.[20] Если танцевальный язык следует соссюрианской диадической модели семиотика, означающим будет танец покачивания, а означаемым - местонахождение кормов. Хотя танцевальный язык может следовать или не следовать этому типу шаблонов, он не считается языком с синтаксической грамматикой или набором символов.[19]

Эффективность и адаптация

Танец виляния может оказаться менее эффективным, чем считалось ранее. Некоторые пчелы наблюдают более 50 прогонов без успешного кормления, в то время как другие будут успешно кормиться после наблюдения за 5 попытками.[19] Точно так же исследования показали, что пчелы редко используют информацию, передаваемую в танце виляния, и, кажется, делают это только в десяти процентах случаев.[21][22] Очевидно, существует конфликт между личной информацией или индивидуальным опытом и социальной информацией, передаваемой через танцевальное общение. Это проливает свет на тот факт, что отслеживание социальной информации является более затратным с точки зрения энергии, чем самостоятельный поиск пищи, и не всегда выгодно.[23][24] Используя обонятельные сигналы и память об изобилии кормовых угодий, пчелы могут успешно добывать корм самостоятельно, не тратя потенциально огромную энергию, необходимую для обработки и выполнения указаний, переданных их собратьями-сборщиками.

Танец виляния полезен в одних средах, но не в других, что дает правдоподобное объяснение того, почему информация, предоставляемая танцами виляния, используется редко.[25] В зависимости от погоды, других конкурентов и характеристик источника пищи передаваемая информация может быстро ухудшиться и стать устаревшей.[26][27] В результате, как сообщается, фуражиры привязаны к своим местам кормления и продолжают возвращаться к одному участку много раз после того, как это стало убыточным.[28] Например, танец виляния играет значительно большую роль в поиске пищи, когда источников пищи не так много.[29][30] Например, в средах с умеренным климатом семьи медоносных пчел обычно исполняют танец виляния, но все же были в состоянии успешно добывать корм, когда информация о местоположении, предоставленная танцем, была экспериментально скрыта. Однако в тропических средах обитания медоносные пчелы серьезно затрудняют кормление, если не допускать виляющих движений. Считается, что это различие связано с неоднородностью ресурсов в тропической среде по сравнению с однородностью ресурсов в условиях умеренного климата. В тропиках пищевые ресурсы могут быть представлены в виде цветущих деревьев, богатых нектаром, но редко разбросанных и цветущих лишь ненадолго. Таким образом, в тропических зонах информация о местонахождении кормов может быть более ценной, чем в умеренных.[21]

Эволюция

Предки современных пчел, скорее всего, совершали возбуждающие движения, чтобы побудить других собратьев по гнезду на корм. Эти возбуждающие движения включают тряску, зигзагообразные движения, жужжание и врезание в сокамерников. Подобное поведение наблюдается и у других перепончатокрылых, включая безжалостных пчел, ос, шмелей и муравьев.[19]

Одна многообещающая теория эволюции танца виляния, впервые предложенная Мартином Линдауэром, состоит в том, что танец виляния первоначально помогал в передаче информации о новом месте гнездования, а не в пространственной информации о местах кормления.[19][31]

Наблюдения показали, что разные виды медоносных пчел имеют разные «диалекты» виляющего танца, причем танец каждого вида или подвида различается по кривой или продолжительности.[32][33] Исследование 2008 года показало, что смешанная колония азиатских медоносных пчел (Apis cerana Cerana) и европейские пчелы (Apis mellifera ligustica ) постепенно научились понимать «диалекты» танца виляния.[34]

Приложения для исследования операций

В соответствии с недавней работой в рой интеллект исследования с использованием алгоритмов оптимизации, основанных на поведении социальных насекомых (включая пчел, муравьи и термиты ), и позвоночные таких как рыбы и птицы, недавно было проведено исследование по использованию поведения пчелы в танце виляния для эффективной отказоустойчивой маршрутизации.[35] Из резюме Ведде, Фарука и Чжана (2004):[36]

В этой статье мы представляем новый алгоритм маршрутизации BeeHive, который был вдохновлен коммуникативными и оценочными методами и процедурами медоносных пчел. В этом алгоритме пчелиные агенты путешествуют через сетевые регионы, называемые зонами сбора пищи. По пути их информация о состоянии сети доставляется для обновления локальных таблиц маршрутизации. BeeHive является отказоустойчивым, масштабируемым и полностью полагается на локальную или региональную информацию соответственно. Мы демонстрируем с помощью обширного моделирования, что BeeHive обеспечивает аналогичную или лучшую производительность по сравнению с современными алгоритмами.

Другой вдохновленный пчелами стигмергическая вычислительная техника называется оптимизация пчелиных семей используется в оптимизации Интернет-сервера.[37][38]

В Зигби Протокол RF назван в честь танца виляния.

Смотрите также

использованная литература

  1. ^ а б c Райли Дж. Р., Греггерс Ю., Смит А. Д., Рейнольдс Д. Р., Мензель Р. (май 2005 г.). «Пути полета пчел, запрограммированные в танце виляния». Природа. 435 (7039): 205–7. Bibcode:2005Натура.435..205R. Дои:10.1038 / природа03526. PMID  15889092.
  2. ^ Сили Т.Д., Вишер П.К., Пассино К.М. (2006). «Групповое принятие решений в пчелиных роях». Американский ученый. 94 (3): 220–229. Дои:10.1511/2006.3.220.
  3. ^ а б Риндерер Т.Э., Биман Л.Д. (октябрь 1995 г.). «Генный контроль диалекта языка танцев медоносных пчел». ТЕГ. Теоретическая и прикладная генетика. Theoretische und Angewandte Genetik. 91 (5): 727–32. Дои:10.1007 / bf00220950. PMID  24169907.
  4. ^ Грютер С., Фарина В.М. (май 2009 г.). «Танец покачивания пчелы: можем ли мы идти по шагам?». Тенденции в экологии и эволюции. 24 (5): 242–7. Дои:10.1016 / j.tree.2008.12.007. PMID  19307042.
  5. ^ Гарднер К.Э., Сили Т.Д., Кальдерон Н.В. (1 апреля 2008 г.). «Есть ли у медоносных пчел два отдельных танца для рекламы источников пищи?». Поведение животных. 75 (4): 1291–1300. Дои:10.1016 / j.anbehav.2007.09.032.
  6. ^ а б c фон Фриш К. (1967). Язык танца и ориентация пчел. Кембридж, штат Массачусетс: The Belknap Press of Harvard University Press.
  7. ^ Том С, Джилли, округ Колумбия, Хупер Дж, Эш ХЭ (сентябрь 2007 г.). "Аромат танца покачивания". PLoS Биология. 5 (9): e228. Дои:10.1371 / journal.pbio.0050228. ЧВК  1994260. PMID  17713987.
  8. ^ "Танец покачивания". www.pbs.org. Получено 2016-01-27.
  9. ^ Радлофф С.Е., Хепберн Х.Р., Энгель М.С. (2011). Медоносные пчелы Азии. Берлин: Springer Science & Business Media. ISBN  978-3642164217.
  10. ^ Raffiudin R, Crozier RH (май 2007 г.). «Филогенетический анализ эволюции поведения медоносных пчел». Молекулярная филогенетика и эволюция. 43 (2): 543–52. Дои:10.1016 / j.ympev.2006.10.013. PMID  17123837.
  11. ^ Божич Дж, Абрамсон К.И., Беденчич М. (апрель 2006 г.). «Снижение способности пьющих этанол пчел к социальному общению (Apis mellifera carnica Poll.)». Алкоголь. 38 (3): 179–83. Дои:10.1016 / j.alcohol.2006.01.005. PMID  16905444.
  12. ^ Уокер М. (31 июля 2009 г.). «Медоносные пчелы предупреждают о рискованных цветах». BBC Earth News. Получено 18 января 2010.
  13. ^ Эбботт К.Р., Дукас Р. (2009). «Медоносные пчелы в своем танце виляния рассматривают опасность цветов». Поведение животных. 78 (3): 633–635. Дои:10.1016 / j.anbehav.2009.05.029.
  14. ^ Аристотель (1910). "Historia animalium", IX, 40, Беккер 624b; ". Работы Аристотеля. Перевод Томпсона Д. Кларендона, Оксфорд.
  15. ^ Тауц Дж (2008). Шум о пчелах - Биология суперорганизма (фото Х. Р. Хейльмана). Гейдельберг и Берлин: Springer. п. 112.
  16. ^ Греггерс У., Кох Г., Шмидт В., Дюрр А., Флориу-Серву А., Пипенброк Д. и др. (Май 2013). «Прием и изучение электрических полей у пчел». Ход работы. Биологические науки. 280 (1759): 20130528. Дои:10.1098 / rspb.2013.0528. ЧВК  3619523. PMID  23536603.
  17. ^ а б c Грютер С., Бальбуэна М.С., Фарина В.М. (июнь 2008 г.). «Информационные конфликты, создаваемые танцем виляния». Ход работы. Биологические науки. 275 (1640): 1321–7. Дои:10.1098 / rspb.2008.0186. ЧВК  2602683. PMID  18331980.
  18. ^ Кирхнер В. "Акустические сигналы на языке танцев гигантской медоносной пчелы Apis dorsata". Поведенческая экология и социобиология. 33: 67–72. Дои:10.1007 / bf00171657.
  19. ^ а б c d е Грютер С., Фарина В.М. (май 2009 г.). «Танец покачивания пчелы: можем ли мы идти по шагам?». Тенденции в экологии и эволюции. 24 (5): 242–7. Дои:10.1016 / j.tree.2008.12.007. PMID  19307042.
  20. ^ де Соссюр F (1916). «Природа лингвистического знака». В Bally C, Sechehaye A (ред.). Cours de linguistique générale. McGraw Hill Education.
  21. ^ а б Дорнхаус А, Читтка Л (2004). «Почему танцуют медоносные пчелы?». Поведенческая экология и социобиология. 55 (4): 395–401. Дои:10.1007 / s00265-003-0726-9.
  22. ^ Грютер С., Бальбуэна М.С., Фарина В.М. (июнь 2008 г.). «Информационные конфликты, создаваемые танцем виляния». Ход работы. Биологические науки. 275 (1640): 1321–7. Дои:10.1098 / rspb.2008.0186. ЧВК  2602683. PMID  18331980.
  23. ^ Аль Туфаилиа Х, Грутер С, Ратниекс Флорида (2013). «Упорство пчел-фуражиров (Apis mellifera) в неблагополучных местах кормления: влияние опыта, рентабельности ресурсов и сезона». Этология. 119 (12): 1096–1106. Дои:10.1111 / eth.12170.
  24. ^ Грутер С, Ратниекс ФЛ (2011). «Пчелы-сборщики увеличивают использование информации о танце виляния, когда личная информация становится бесполезной». Поведение животных. 81 (5): 949–954. Дои:10.1016 / j.anbehav.2011.01.014.
  25. ^ Дорнхаус А, Читтка Л (01.02.2004). «Почему танцуют медоносные пчелы?». Поведенческая экология и социобиология. 55 (4): 395–401. Дои:10.1007 / s00265-003-0726-9. ISSN  0340-5443.
  26. ^ Грютер С., Фарина В.М. (май 2009 г.). «Танец покачивания пчелы: можем ли мы идти по шагам?». Тенденции в экологии и эволюции. 24 (5): 242–7. Дои:10.1016 / j.tree.2008.12.007. PMID  19307042.
  27. ^ Бикман М., Лью Дж. Б. (март 2008 г.). «Собираться пчелами - когда стоит танцевать?». Поведенческая экология. 19 (2): 255–261. Дои:10.1093 / beheco / arm117. ISSN  1465-7279.
  28. ^ Al Toufailia H, Grüter C, Ratnieks FL (декабрь 2013 г.). Герберштейн М (ред.). «Упорство пчел-собирателей (Apis mellifera) в неблагополучных местах кормления: влияние опыта, доходности ресурсов и сезона». Этология. 119 (12): 1096–1106. Дои:10.1111 / eth.12170.
  29. ^ Дайер ФК (январь 2002 г.). «Биология танцевального языка». Ежегодный обзор энтомологии. 47 (1): 917–49. Дои:10.1146 / annurev.ento.47.091201.145306. PMID  11729095.
  30. ^ Грютер С., Бальбуэна М.С., Фарина В.М. (июнь 2008 г.). «Информационные конфликты, создаваемые танцем виляния». Ход работы. Биологические науки. 275 (1640): 1321–7. Дои:10.1098 / rspb.2008.0186. ЧВК  2602683. PMID  18331980.
  31. ^ Линдауэр М (1961). Общение социальных пчел. Кембридж: Издательство Гарвардского университета. ISBN  978-0674147850.
  32. ^ Гулд Дж. Л., Таун В. Ф. (1989). «Об эволюции танцевального языка: ответ Дайеру и Сили». Американский натуралист. 134 (1): 156–159. Дои:10.1086/284972. JSTOR  2462282.
  33. ^ Дайер ФК, Сили ТД (1991). «Танцевальные диалекты и ареалы добычи у трех азиатских видов медоносных пчел». Поведенческая экология и социобиология. 28 (4): 227–233. Дои:10.1007 / BF00175094. JSTOR  4600541.
  34. ^ Су С., Цай Ф, Си А., Чжан С., Тауц Дж., Чен С. (июнь 2008 г.). Джурфа М (ред.). «Восток учится у Запада: азиатские пчелы могут понимать танцевальный язык европейских пчел». PLOS ONE. 3 (6): e2365. Bibcode:2008PLoSO ... 3.2365S. Дои:10.1371 / journal.pone.0002365. ЧВК  2391287. PMID  18523550.
  35. ^ Крина Г., Аджит А. (2006). «Стигмергическая оптимизация: вдохновение, технологии и перспективы». Исследования в области вычислительного интеллекта. Гейдельберг: Springer Berlin. 31: 1–24. ISBN  978-3-540-34689-0.
  36. ^ Wedde HF, Farooq M, Pannenbaecker T, Vogel B, Mueller C, Meth J, Jeruschkat R (2005). «BeeAdHoc». Материалы конференции 2005 г. по генетическим и эволюционным вычислениям - GECCO '05. п. 153. Дои:10.1145/1068009.1068034. ISBN  978-1595930101.
  37. ^ Накрани С., Тови С. (2004). «О медоносных пчелах и динамическом размещении серверов в интернет-хостинговых центрах». Адаптивное поведение. 12 (3–4): 223–240. CiteSeerX  10.1.1.115.3457. Дои:10.1177/105971230401200308.
  38. ^ Тови С (весна 2004 г.). "Алгоритм медоносной пчелы: биологический подход к оптимизации Интернет-сервера". Инженерное предприятие: 13–15.

дальнейшее чтение

внешние ссылки