Radarsporing afslører, hvordan bier udvikler en rute mellem blomster

Efterhånden som bier opnår foderoplevelse, forbedrer de løbende både den rækkefølge, de besøger blomster, og de flyveveje, de tager mellem blomster for at generere bedre og bedre ruter, ifølge forskere ved Queen Mary University of London.

På trods af dette, bier kan lokkes til at tage fristende genveje mellem blomster, selv på bekostning af at øge den samlede distance, de skal flyve.

Dyr, der rejser mellem flere destinationer og vender tilbage til en hjemmebase - som bier, fugle, primater og mennesker - står over for en knibe, som matematikere kender som Traveling Salesman Problem.

Udfordringen er at finde en rute, der besøger hver destination, mens du rejser den kortest mulige afstand. Tidligere forskning, ser kun på rækkefølgen, hvor dyr ankommer til hver destination, har vist, at dyr ofte finder et godt, eller endda optimalt, løsning, men man ved ikke meget om, hvordan de finder den løsning.

Hovedforfatter Joseph Woodgate, fra Queen Mary's School of Biological and Chemical Sciences, sagde:"Dyr kan ikke bare inspicere et kort for at finde ud af, hvor de bedste fødekilder er eller planlægge, hvordan man kommer imellem dem."

Humlebier starter med at vide intet om terrænet eller hvor de kan finde føde, så de skal udforske landskabet, opdager steder én efter én og står derefter over for udfordringen med at integrere deres rumlige minder i en effektiv rute.

"Kun ved at overvåge hver bevægelse, de foretager, mens de udforsker og forsøger at skabe en bedre rute, kan vi forstå, hvordan de tackler denne udfordring", Dr. Woodgate tilføjet.

Forskerne tillod humlebønder til at fodre med en række kunstige blomster og brugte harmonisk radarteknologi til kontinuerligt at følge individer over hver fourageringstur, de foretog, da de gradvist udviklede løsninger på problemet med, hvordan de skulle besøge dem alle.

Resultatet var et af de største og mest komplette datasæt om biflyvning, der nogensinde er registreret og gav et dybdegående kig på ruteudviklingen for første gang nogensinde. De fandt ud af, at ved blot at fokusere på sekvenser af besøg på fødestationer, snarere end de faktiske bevægelser mellem stationer eller den måde, ruter udvikler sig på, er utilstrækkelig til at forstå, hvordan dyr løser ruteoptimeringsproblemer.

Studiet, udført i samarbejde med Rothamsted Research, blev offentliggjort i Videnskabelige rapporter .

Professor Lars Chittka, koordinator for undersøgelsen, sagde:"Forestil dig en sælger fra London, der skal ringe til Manchester, Leeds, Glasgow, Edinburgh og Inverness, inden de vender hjem. Fra Manchester er det fristende at tage den korte tur over til Leeds, og fra Glasgow er det fristende at besøge Edinburgh, men en sælger, der gør det, vil snart finde sig selv strandet i Inverness med en meget lang køretur hjem. Den bedre løsning er at rejse op ad den ene side af Storbritannien og vende tilbage ned ad den anden."

Forskerne præsenterede bierne for en tilsvarende udfordring.

Dr. Woodgate sagde:"Som forudsagt, vores bier viste en stærk præference for at tage genveje mellem nærliggende par foderautomater, selvom det betød at flyve videre i det lange løb. Imidlertid, de fløj ikke udelukkende til de nærmeste foderautomater, og prøvede forskellige ruter på en fleksibel måde."

Sporene, der blev registreret af den harmoniske radar, kunne bruges til at visualisere de ruter, som bierne tog, når de foder. Forskerne udviklede animerede heatmaps, der grafisk demonstrerede, hvordan nogle segmenter af ruten blev vane, mens andre udforskninger blev glemt, da foretrukne flyveveje blev opdaget.

Flyvedistancen og varigheden af ​​fourageringskampe blev reduceret, efterhånden som bier fik erfaring, og denne øgede effektivitet skyldtes hovedsageligt erfarne bier, der fløj mere lige og udforskede mindre, snarere end forbedringer i den rækkefølge, blomster blev besøgt.

Imidlertid, bierne blev aldrig helt indstillet på deres måde, og forskerne afdækkede beviser, der tyder på, at de bruger tilfældige processer til at indføre en vis variation i deres ruter, som kan hjælpe dem med at prøve forskellige besøgsordrer på udkig efter forbedringer af deres ruter.

Resultaterne afslører også, at effektive ruter udvikles ved parallelle forbedringer af både ordremadderne blev besøgt og de faktiske bevægelser af bier, der flyver mellem dem. Med andre ord, erfarne bier besøgte ikke kun deres foderautomater i samme rækkefølge, men fløj også ad samme flyvelinjer gang på gang. Disse sædvanlige flyvestier var mere lige end de ruter, de fløj, da de første gang opdagede foderautomaterne, giver dem mulighed for at reducere deres rejseafstand, selvom de ikke var i stand til at besøge dem i den bedst mulige rækkefølge.

Medforfatter James Makinson sagde:"At forstå, hvordan småhjernede dyr som bier finder effektive tommelfingerregler til at udføre kompleks og fleksibel adfærd, har et stort potentiale for at informere udviklingen af ​​kunstig intelligens og avancerede robotter.

"Det er også vigtigt at forstå, hvordan bier og andre bestøvende insekter søger efter mad og bruger landskabet, er afgørende for at håndtere risiciene for bestøvningstjenester som følge af tab af levesteder og intensivering af landbruget."