Муравьи говорят и считают? Читайте в интервью с выпускницей ФЕН-72 Жанной Резниковой

polit.ru

polit.ru

Исследования, которые проводит профессор Новосибирского государственного университета Жанна Резникова, вызывают много споров. “Полит.ру” публикует этот текст в ожидании плодотворной дискуссии о методах, границах возможностей и задачах этологии.

Они живут рядом с нами. Занимаются сельским хозяйством и скотоводством. Некоторые их традиции не могут не шокировать современное цивилизованное общество. Так, например, границу своей территории они помечают трупами соотечественников.

Когда вы жалуетесь на авторитарность какого-либо строя, возможно, стоит вспомнить, что у них иметь потомство может только правящая верхушка. При этом любой житель федерации не задумываясь отдаст жизнь за своих соотечественников. Наши ученые даже не надеются когда-либо создать словарь их языка: слишком много мелких движений задействовано в речи, а возможно еще и участвуют запахи…

Они живут рядом с нами. Буквально у нас под ногами: в муравейниках ближайшего парка, на наших дачах, а порой даже на наших кухнях.

Цивилизация под ногами

Всего муравьев на нашей планете более 12 тыс. видов. В лесах новосибирского Академгородка или в Подмосковье можно насчитать около 30 видов муравьев. Жанна Ильинична Резникова занимается в некотором смысле «приматами» среди этих насекомых – рыжими лесными муравьями. Из них же в свою очередь в поле ее научных исследований попадают «интеллектуальная элита» – разведчики и фуражиры.

– У муравьев есть достаточно сложное разделение труда. Даже среди ползающих по деревьям можно выделить насекомых, которые пасут тлей, тех, кто носит «молочко» до муравейника (им много ума не надо, это своеобразные «живые вагончики»), охранников, которые охраняют пастухов, разведчиков, которые ищут новые пастбища, новых «коров» и какую-то еду, – перечисляет Жанна Ильинична. – В наших экспериментах наиболее ярко проявились разведчики и фуражиры (пастухи). Возможно, среди муравьев, прокладывающих новые пути в наземном ярусе или среди охотников есть свои гении. Но нам было проще отследить, как действуют и как передают информацию именно эти группы.

Биологические полиглоты

Жанна Резникова в своих исследованиях наибольшее внимание уделяла способности муравьев считать и передавать информацию. Идея о том, что у социальных животных должна быть сложная система обмена информацией, как и попытки этот «язык» расшифровать, появились еще в начале прошлого века. Сначала исследователи попробовали, конечно, составить своеобразные «словари». Наибольших успехов эти попытки достигли у пчел и у некоторых видов млекопитающих с достаточно выразительными и легко уловимыми человеком акустическими сигналами.

Танец пчел, с помощью которого они передают информацию о найденных источниках нектара, впервые исследовал Карл фон Фpиш: он наблюдал поведение пчел в специально сконструированном улье со стеклянными стенками. Оказалось, что расстояние до источника корма коррелирует с 11 параметрами танца. Его первые статьи на немецком появились в 1920-ые годы. Но мировое научное сообщество весьма бурно отреагировало на полученные результаты только к 1950-ым годам, когда вышла в свет книга фон Фриша на английском. Однако споры и поток критических замечаний не прекращался даже после получения фон Фришем Нобелевской премии в 1973 году. Окончательно убедиться в том, что у пчел все же есть символический язык, человечество смогло только в 1990-ые годы, уже после смерти австрийского ученого.

– Наверное, не случайно это открытие было сделано в городе Оденсе. На родине Ганса Христиана Андерсена, под пером которого родился механический соловей, – с азартом рассказывает мне о перипетиях открытия Карла фон Фриша Жанна Ильинична, сама в этот момент похожая на опытную сказочницу. – Датский инженер Б. Андерсен и руководитель Центра изучения акустической коммуникации животных А. Михельсен создали пчелу-робота, которая передавала живым пчелам информацию о богатой кормушке с сиропом, каждый раз задаваемую компьютером. Пчелы летели из улья на поляну, руководствуясь только лишь указаниями пчелы-робота, которая сама никогда не покидала искусственного улья».

Американский исследователь Т. Стpузейкеp, а потом Р. Сифард и Д. Чини составили «словарь» верветок, выделив 25 по-разному звучащих сигналов. Но наиболее легко различимы были только крики, издаваемые мартышками в ответ на появление трех разных хищников: леопардов, орлов и змей.

Особой страницей в исследовании звериного языка стало обучение некоторых животных языкам-посредникам. Ученые, совсем как англичане времен колонизации, которые не спешили учить язык туземцев, предпочитая их обучать английскому, тоже обучали животных языку, понятному им. Конечно, говорить даже самого умного шимпанзе по-английски, по-французски или по-русски не сможет даже самый гениальный дрессировщик – просто из-за физиологических особенностей. Зато целая плеяда талантливых ученых обучала, а затем общалась с приматами с помощью языка жестов, используемого для общения глухих людей, а затем уже с помощью специальных символов, набираемых на экране компьютера или на магнитной доске.

– Шимпанзе могут составлять осмысленные фразы, использовать прошлое и будущее время, комбинировать известные им слова для обозначения новых понятий, и даже обучать элементам языка своих детей. Это соответствует принципиальным свойствам человеческих языков: перемещаемости, продуктивности и даже… некоторой культурной преемственности, – рушит стереотипы об уникальности свойств человеческой речи Резникова. – Ученые считают, что «лингвистический потенциал» приматов соответствует уровню четырехлетнего ребенка, а это означает, что животные в принципе способны к использованию символического языка. Однако, возможности их естественной коммуникации до сих пор оставались неизвестными!

На стыке биологии и информатики

Жанна Резникова и ее соавтор, специалист по теории информации Борис Рябко предложили совершенно новый, теоретико-информационный подход к исследованию языка и интеллекта животных. Они отказались от попыток прямой расшифровки «языка муравьев» и решили оценить, как меняется скорость передачи информации с изменением объема. Для муравьев, которые жили в лаборатории, построили специальный лабиринт «бинарное дерево», состоящий из развилок. Каждая развилка – это выбор «налево или направо», а значит – один бит информации. На одной из веток бинарного дерева муравья-разведчика ждал сахарный сироп. По сути, ему следовало передать информацию такого типа: «направо, потом налево, опять направо» Сначала на рабочую часть арены пропускали только разведчиков, выявленных в предварительных экспериментах. Затем к поискам допускали только тех муравьев, которые контактировали с первыми, но сами в лабиринте раньше не были.

– А может, они по пахучему следу шли или запах сиропа чуяли? – не могу удержаться я от скептического замечания.

– Да, этот вопрос всегда задают, – понимающе улыбается Жанна Ильинична. – Элементы лабиринта после прохождения разведчика мы меняли, сироп убирали и возвращали на ветку только когда туда приходили фуражиры. Более того, в контрольных опытах мы запускали поисковые группы и тех муравьев, которые не общались с разведчиком. Они ни разу не нашли кормушки. Информированные фуражиры находили нужную ветку уже через 2 минуты.

Оказалось, что и среди интеллектуальной элиты муравьев есть свои гении и посредственности. Кто-то из разведчиков мог запомнить максимум две развилки, кто-то легко доходили до пяти-шести.

В опытах Резниковой и Рябко оказалось, что время контакта разведчика с фуражирами коррелирует с количеством развилок, то есть напрямую зависит от количества битов передаваемой информации. Более того, муравьям, как и нам с вами, гораздо легче запомнить и быстрее передать информацию типа «пять раз налево» или «налево-направо и так три раза», чем сведения о таком же количестве случайных поворотов. Это означает, что насекомые способны воспринимать закономерности в предложенной им задаче и использовать их для оптимизации передаваемой информации.

В отдельной серии опытов ученые «заставили» муравьев считать. Кормушки устанавливали в лабиринте, больше всего напоминающем большую гребенку с 40 зубцами. Кормушка располагалась в конце то одного, то другого зубчика. Оказалось, что муравьи способны передавать сведения о «номере» ветки. Более того, время, затрачиваемое муравьями на передачу определенного числа, коррелирует с его величиной. Счет идет, как в примитивных человеческих языках: «палец, палец, палец…».

Но если мы очень часто в речи употребляем какую-то фразу, то общая длина кодирующих ее слов уменьшается. Например, даже в официальных документах вместо «Правительство Российской Федерации» можно встретить «Белый дом». Для муравьев такую часто встречаемую фразу создали искусственно. На всех зубцах гребенки кормушка с сиропом появлялась в случайном порядке, а на двух «специальных» – с вероятностью 1/3.

– И что же? Анализ времени, затрачиваемого разведчиками в многочисленных экспериментах на передачу сведений о «номере» нужной ветки показал, что они, если выразится коротко, ввели специальные обозначения для веток, на которых приманка появлялась чаще, чем на остальных, – не скрывая гордости и победных интонаций в голосе, рассказывает Резникова. – Теперь они могли передавать сведения не о ветке 14 или ветке 8, а о ветке 10+4 или 10–2 (если особой веткой была десятая)».

Научное общество созрело

Большинство из описанных выше экспериментов Резниковой и Рябко сегодня можно смело назвать классикой. Они начали их проводить с 80-ых годов прошлого века. Свои результаты Резникова и Рябко публиковали не только в российских, но и в международных журналах с 90-х годов. Неоднократно выступали на международных конференциях. В 1997 году с их экспериментами ознакомился, приехав в Новосибирск, шотландский ученик Клода Шеннона Долальд Мичи. Статья об этом вышла в «The Independent on Sunday». Результаты к началу XXI века можно было считать признанными, но бурного интереса они не вызывали.

В 2011 году журнал «Behaviour» предложил исследователям опубликовать на эту тему обобщающую статью. Дальше Discovery, Animal Planet и другие научно- популярные издания запестрели заголовками: «Муравьи считают лучше пятиклассников!», «Кто самый умный в животном царстве? Не муравей ли?».

– Неужели дело в “Behaviour”? – недоумеваю я.

– Нет. Просто ко времени появления этой статьи накопилось множество данных о способности животных оперировать количественными признаками объектов, – объясняет Жанна Ильинична. – Так, появились доказательства способности новорожденных цыплят прибавлять и отнимать по одному в пределах четырех. Такая же способность была найдена у детей–ползунков. Да у кого только не исследовали способность к счету в последние годы! Это и лошади, и медведи, и разные виды приматов, не говоря уж о собаках и кошках!

А еще – рыбы, пчелы и даже пауки. В том числе наша лаборатория добавила в «клуб считающих животных» диких полевых мышей. Оказалось, что эти вредители приусадебных участков способны отличать 8 предметов от 9. Если уж новорожденные цыплята способны к простейшим арифметическим операциям, а мыши считают не хуже шимпанзе, то почему бы не предположить похожих способностей у насекомых. Именно к этому времени «клуб считающих животных» расширился настолько, что люди были морально готовы включить туда и муравьев.

Они живут рядом с нами… Мы привычно смотрим на них, как на маленьких надоедливых насекомых с крошечным мозгом. Но для тех, кто знает, что муравьи не только говорят друг с другом, но и умеют сжимать информацию, считать, отнимать и складывать, пожалуй, уже не будет смотреть на них свысока.

Жанна Ильинична Резникова – профессор Новосибирского государственного университета, увлеклась изучением муравьев еще на студенческой скамье. Сегодня она один из сильнейших специалистов в этологии животных, автор нескольких монографий об интеллекте и языке животных, в том числе учебника «Animal Intelligence: From Individual to Social Cognition», изданного в 2007 году в Cambridge University Press.

Текст: Юлия Черная, polit.ru

 

Метки: , ,