Пчёлы совместно регулируют температуру в рое

Исследование, опубликованное в журнале Королевского общества Interface, объясняет, как роящиеся пчёлы сохраняют тепло в холоде и избегают перегрева.

Роение — важная часть поведения медоносных пчёл. Когда оплодотворённая матка покидает улей, с ней уходит рой для основания новой колонии. До 20000 пчёл могут сопровождать матку. Они формируют плотный кластер на несколько дней, пока разведчики ищут новое жилище. Пчёлы, подверженные внешней температуре, рискуют переохладиться, но в плотном скоплении также могут перегреться.

Кластер пчёл действует как единый автономный организм. Каждая пчела имеет информацию только о своей локальной среде, но кластер в целом кооперативно поддерживает внутреннюю температуру около 35°C с отклонением в несколько градусов. Исследователи из MIT создали математическую модель, объясняющую эту коллективную реакцию без центрального управления.

Кластер состоит из двух основных частей:

• Мантия — плотно упакованные пчёлы на внешней поверхности.
• Ядро — более разреженно расположенные пчёлы внутри.

При низкой температуре воздуха мантия уплотняется, кластер сжимается, сохраняя тепло. При высокой температуре кластер расширяется, мантия становится менее плотной, предотвращая перегрев ядра.

Большинство моделей предполагают, что пчёлы знают своё положение и размер кластера. Более новые модели исходят из того, что пчёлы знают только локальную температуру, но не объясняют, почему кластер коллективно реагирует на холод.

Новая модель, разработанная под руководством Сэмюэла Око, основана на идее, что холодные пчёлы стремятся сбиться плотнее, а горячие — расположиться свободнее. Холодные пчёлы пытаются двигаться к более тёплым зонам, создавая «поведенческое давление». Пчёлы стремятся минимизировать это давление, меняя плотность упаковки.

Уравнения модели показывают, что минимизация поведенческого давления связывает локальную плотность упаковки с локальной и внешней температурой. Модель предполагает, что пчёлы реагируют на локальные условия, их движение вызывает вариации в плотности, которые распространяют информацию о температуре воздуха по всему кластеру.

Таким образом, пчёлы могут делиться информацией по кластеру и совместно поддерживать постоянную температуру. Модель демонстрирует их выдающуюся способность действовать как коллектив. Исследователи предполагают, что в кластере особи могут работать так слаженно, потому что «разница между индивидуумом и коллективом почти не существует».