Основные результаты, полученные за последние 5 лет
Этологические механизмы коадаптаций в консорциях животных
Этологические механизмы коадаптаций в консорциях животных
Впервые оценена роль памяти, обучения и гибкого поведения беспозвоночных животных в процессах оперативного перераспределения ресурсов. На примере хищных жужелиц, исследованных в ситуации межвидовой территориальной конкуренции, выявлена новая форма обучения: “обучение из каталога”, то есть способность оперативно находить в поведенческом репертуаре целостные поведенческие стереотипы, позволяющие оптимизировать ответ на повторяющиеся воздействия. Есть основания полагать, что “обучение из каталога”, является широко распространенной формой обучения не только у насекомых, но и у позвоночных животных в контексте их естественного видотипического поведения.
Исследованы этологические механизмы мутуалистических отношений муравеьв с насекомыми-трофобионтами. Впервые выявлена профессиональная специализация среди членов функциональной группы сборщиков пади в семьях муравьев разных видов. Глубина профессиональной специализации зависит от численности семьи и уровня территориальной организации. Эти параметры могут варьировать в определенных пределах у разных видов. Наиболее глубокая профессиональная специализация, проявляющаяся у доминирующих в сообществе рыжих лесных муравьев, основана на работе постоянных по составу индивидуализированных рабочих групп особей, связанных информационными взаимодействиями. Эта система разделения труда соответствует наиболее эффективному трофобиозу, обеспечивает максимальную защиту колоний тлей от хищников, паразитоидов и неблагоприятных внешних воздействий, и в конечном итоге способствует большей выживаемости тлей, связанных с рыжими лесными муравьями. Эти “инженерные” виды связаны трофобиотическими отнощениями с наибольшим количеством видов тлей. Остальные члены гильдии муравьев используют инвестиции доминантов в трофобиоз, проявляя ту или иную степень клептопаразитизма.
Открыт новый тип трофобиоза, связывающий муравьев разных видов со скрытоживущими личинками папоротникового пильльщика и играющий существенную роль в жизнеобеспечении многовидовых сообществ лесных муравьев. Ранее трофобиотические отношения были известны между муравьями и открытоживущими представителями отрядов равнокрылых и чешуйчатокрылых. Трофобиоз со скрыто живущими партнерами, и к тому же связывающий представителей отряда перепончаткрылых, описан впервые. Показано, что личинки пилильщика лучше выживают на территориях, контролируемых рыжими лесными муравьями. Это максимизирует сумму долевого вклада рыжих лесных муравьев в потенциал размножения трофобионтов, обеспечивающих многовидовое сообщество в целом.
Функциональная структура надорганизменных систем на разных уровнях их организации
Исследованы этологические основы функционирования надорганизменных систем разного уровня интегрированности. В основе распределения функций в надорганизменных системах лежит сочетание поведенческой, социальной и когнитивной специализаций, основанных на индивидуальной вариабельности поведения членов сообщества. Устойчивость функциональной организации надорганизменных систем обеспечивается специфическими сигнальными связями. Наиболее сложные информационные связи, выявленные у высоко социальных видов муравьев, основаны на дистантном наведении, то есть, способности передавать информацию абстрактного характера об удаленных объектах и событиях. Применение идей теории информации в соавторстве с проф. Б.Я. Рябко позволило выявить у муравьев развитую систему коммуникации, более сложную, чем известный “язык танцев” медоносной пчелы, позволяющую им оптимизировать передаваемые сообщения на основе использования количественных признаков объекта и “сжатия” информации.
Экспериментально исследованы принципы организации семьи высоко социальных видов муравьев. Получены новые представления о “профессиональной ориентации” муравьев на основе специфического сочетания индивидуальных поведенческих свойств и сценария их развития в онтогенезе. Выявлены поведенческие факторы, определяющие распределение функций в семье рыжих лесных муравьев: уровень и возраст проявления агрессивности, специфика исследовательской активности, отношение к опасности и способность к обучению. Муравьи с низким уровнем агрессивности, избегающие опасных столкновений и проявляющие склонность накапливать опыт, становятся сборщиками пади и разведчиками. Особи с ранней манифестацией агрессии и высоким ее уровнем, не способные обучаться избегать опасности, специализируются как охотники и охранники. Хотя в основе профессиональной ориентации муравьев лежат врожденные характеристики поведения, приобретение навыков необходимо им для формирования исследовательских предпочтений, обучения избеганию опасности, совершенствования тактик взаимодействия с врагами, а также уточнения “образа врага”, который у молодых муравьев проявляется в виде обобщенного шаблона. Результаты могут найти применение в различных областях науки и практической деятельности, так или иначе связанными с вопросами разнокачественности и специализации элементов системы — от теоретических и практических вопросов этологии (включая этологию человека) до робототехники.
Выявлен универсальный механизм синхронизации поведения в сообществах: распределенное социальное обучение. Для распространения в популяции сложных поведенческих стереотипов достаточно присутствия в ней немногочисленных носителей целостных стереотипов, если остальные животные являются носителями неполных генетических программ, запускающих эти стереотипы. Наличие “спящих” фрагментов программ создает у их носителей врожденную предрасположенность к совершению определенной последовательности действий. Для достройки целостного стереотипа достаточно самых простых форм социального обучения. Эта гипотеза позволяет объяснить распространение поведенческих моделей в сообществах животных более простым путем, чем с помощью культурной преемственности.
Эксперименты с перекрестным воспитанием птенцов в колониях чаек показали, что характер взаимодействия птенцов с воспитателями, ранняя социализация и уровень сигнальных связей с членами социума определяют потенциал численнности колонии и ее устойчивость как надорганизменной структуры.
