Insekts intelligens ( eng. Insect intelligence , også engelsk. Insect cognition ) - insekters evne til at lære eller mestre færdigheder baseret på generalisering af information (hovedsageligt ved hjælp af hjernen) med deres efterfølgende rationelle brug under forhold, der er forskellige fra originalen dem [1] . Insekter har en lille hjerne med omkring 1 million neuroner (hvorimod den menneskelige hjerne indeholder omkring 86 milliarder neuroner). Af denne grund fik de i lang tid meget lidt opmærksomhed i komparativ psykologi , hvor de fleste videnskabsmænd var engageret i undersøgelsen af pattedyrs intelligens . Men baseret på en række undersøgelser viste det sig, at insekter har generelle og specialiserede kognitive evner, der kan sammenlignes med de kognitive evner hos mange hvirveldyr. Fremkomsten af nye metoder inden for neurovidenskaben i slutningen af det 20. århundrede stimulerede væksten af forskning i insekters intelligens [2] [3] .
Begyndelsen af videnskabelig forskning i insekters intelligens gik forud for mange århundreder, hvor folk forklarede deres adfærd ud fra deres egne motiver og motiver. De gamle egyptere sammenlignede en bi-rede med en stat ledet af en faraobi. Platon og Aristoteles mente også, at bierne har en slavestat under kongens kontrol. Aristoteles gjorde i sin " Historie om dyrene " en lang række observationer vedrørende kommunikationen og interaktionen mellem honningbier og sociale hvepse [4] .
I europæisk videnskab, under indflydelse af disse ideer, herskede antropomorfismen i lang tid . Det modsatte synspunkt blev først udtrykt i 1500-tallet af den spanske læge og filosof Gomez Pereira , hvorefter det blev udviklet i den berømte filosof René Descartes ' værker . Ifølge denne opfattelse er insekter ligesom andre dyr tankeløse maskiner. Den franske naturforsker Georges-Louis Leclerc de Buffon præsenterede i sin Natural History of Animals myrer, bier og andre sociale insekter som mekanismer, der er blottet for tænkning og analyse og reagerer ensartet på ydre påvirkninger. I slutningen af det 19. - begyndelsen af det 20. århundrede udviklede den tyske fysiolog Albrecht Bethe , baseret på disse synspunkter, en detaljeret teori om sociale insekters adfærd, hvori de præsenteres som automater, der handler efter strengt definerede regler i nøje overensstemmelse med karakteren af ydre påvirkninger [5] .
Fortalere for disse to modsatrettede synspunkter kunne i lang tid ikke overbevise hinanden og argumenterede baseret på logik, ikke på eksperimenter. Det var først i anden halvdel af det 19. århundrede, at videnskabsmænd begyndte at udføre eksperimenter for at studere dyrs adfærd, herunder insekter. I 80'erne af det XIX århundrede begyndte en omfattende diskussion i det videnskabelige samfund om tilstedeværelsen af intelligens i sociale insekter, hvor videnskabsmænd som Erich Wasmann , Albrecht Bethe, John Lubbock , Auguste Forel , Carl Emery og andre deltog. argumenterede for deres holdning med resultaterne af eksperimenter. De kunne dog ikke bevise tilstedeværelsen eller fraværet af intelligens hos insekter. I begyndelsen af det 20. århundrede var intensiteten af denne diskussion svækket, men mange uenigheder mellem videnskabsmænd fortsatte gennem det 20. århundrede [6] .
I midten af det 20. århundrede brugte meget få videnskabsmænd begrebet "læring" til at forklare insekters adfærd. De fleste forskere betragtede deres adfærd som en manifestation af medfødte instinkter [7] . Selv den berømte østrigske etolog Karl von Frisch , der modtog Nobelprisen i fysiologi eller medicin i 1973 for at opdage biernes sprog , betragtede biernes overførsel af information til hinanden ved hjælp af komplekse "danse" som en manifestation af instinkt, selvom han tvivlede ikke på eksistensen af bevidsthed og evnen til at tænke i større dyr (aber, hunde, fugle osv.) [8] . Han argumenterede for sin holdning med, at hjernen på en bi ikke er større end størrelsen af et kornfrø og derfor ikke er beregnet til refleksion [9] . Ikke desto mindre var det Carl von Frischs arbejde, der stimulerede adskillige undersøgelser, hvori forskere i løbet af de sidste par årtier har fundet ud af, at insekters kognitive evner er sammenlignelige med hvirveldyrs og i nogle tilfælde endda overgår dem [10] .
I slutningen af det 20. århundrede, som et resultat af udviklingen af genetik , blev det fastslået, at insekter hverken har rent medfødte eller rent erhvervede former for adfærd [6] . Insekternes adfærd under fouragering er hovedsageligt medfødt, men i løbet af deres aktivitet akkumulerer de konstant individuel erfaring, uden hvilken de ikke kunne tilpasse sig en bestemt føde, type bytte eller egenskaberne i det område, de lever i [11 ] .
Afhængigt af insekternes årstid og levested varierer fordelingen af fødekilder, som de bruger i rum og tid, ofte betydeligt. Hvis insekter brugte de samme fourageringsstrategier under alle forhold, ville de i nogle tilfælde skulle bruge meget mere tid på fouragering. Hvis insekter effektivt kunne finde fødekilder ved hjælp af universelle, uforanderlige strategier, ville sådanne strategier, efter at have perfektioneret dem, konstant blive anvendt af dem, og der ville ikke være behov for træning. Men som et resultat af forskning har videnskabsmænd fundet ud af, at fourageringsstrategierne i de fleste tilfælde varierer betydeligt i forskellige generationer af insekter, men samtidig er strategien for hvert enkelt insekt, som det bruger i løbet af sit liv, ret let at forudsige. Således kan hvert insekt tilpasse sig specifikke forhold eller anvende den mest effektive strategi. Fodermyrer husker placeringen af fødekilder og det tidspunkt, hvor de samler mest føde. Spejdermyrer husker placeringen af de steder, de fandt for at skabe nye reder, hvortil de fører andre myrer fra deres koloni. Når eftersøgningen fortsætter, undgår spejdermyrer desuden de steder, som de allerede har udforsket. Bier har evnen til at genkende fødekilder ved hjælp af olfaktoriske, visuelle og taktile signaler [2] .
Jordhumlebier er, når de fouragerer, i stand til effektivt og hurtigt at løse det ekstremt komplekse rejsende sælgerproblem ved hjælp af heuristiske algoritmer svarende til dem, der bruges af mennesker [12] [13] [14] .
Individer i insekter udfører ofte forskellige opgaver hurtigere og mere effektivt, hvis de tidligere har skullet udføre de samme opgaver (det samme gælder i forhold til andre dyr). Dette mønster findes selv i tilfælde, hvor den generelle struktur af insektadfærd er genetisk programmeret. Migrationerne af myrekolonier af arten Temnothorax albipennis har således altid den samme struktur, men de sker hurtigere og mere effektivt i tilfælde, hvor de personer, der deltager i dem, allerede har erfaring med lignende handlinger. Myrer og bier er også i stand til at lære at navigere gennem labyrinter og generelt navigere i terrænet omkring deres reder [2] . Myrer har ikke kun evnen til at lære, de bruger abstrakte ideer i deres aktiviteter. For eksempel kan myrer læres at altid vælge en fødekilde angivet med en bestemt geometrisk figur (for eksempel en trekant), og størrelsen, farven og formen på denne figur betyder ikke noget for dem [15] .
Derudover lærer insekter visse færdigheder i at håndtere fødekilder. Dette er især mærkbart hos bier, hvor nogle individer bruger forskellige teknikker til at indsamle pollen fra den samme type blomster. Humlebier og nogle arter af sommerfugle , når de samler mad, overholder visse ruter, som huskes af hver enkelt uafhængigt af de andre. Sociale insekter er i stand til at huske lugten af deres koloni, samt genkende medlemmer af deres familie, og i nogle tilfælde genkender de dem ved hjælp af synet. Selvom insekters reaktion på feromoner ofte betragtes som en medfødt form for adfærd, er den i nogle tilfælde ikke det: humlebier er i stand til at lære at fortolke feromoner efterladt på blomster som signaler om tilstedeværelse eller fravær af en belønning; Arbejdsmyrer af slægten Camponotus er i stand til at skelne kulbrintesekreterne fra deres dronning fra sekreterne fra andre dronninger. Generelt mener videnskabsmænd, at læring hos insekter er lige så meget en integreret del af deres eksistens som hos hvirveldyr [2] .
Læring kan klassificeres i proceduremæssig og deklarativ. Procedurel læring består i at huske en bestemt rækkefølge af handlinger, som opstår som et resultat af at forbinde en bestemt stimulus med en bestemt reaktion. Deklarativ læring involverer på den anden side at huske miljøets træk. Den viden, der opnås som et resultat af deklarativ læring, kan påvirke et dyrs adfærd under forskellige omstændigheder. Deklarativ læring anses for at være et vanskeligere problem end proceduremæssig læring, og dets eksistens i ethvert dyr er et spørgsmål om debat blandt videnskabsmænd. Forskere har dog fremlagt adskillige beviser for, at insekter kan tilegne sig viden, som de så bruger forskelligt afhængigt af specifikke omstændigheder. For eksempel forlænger bier deres snabel, når de lugter en velkendt blomst, men under andre omstændigheder, når de lugter den samme lugt i bikuben, flyver de væk fra den til en fødekilde, som de kender. Bier og hvepse kan også udføre "læringsflyvninger" omkring nye fødekilder eller rundt om et velkendt sted, når vartegn ændrer sig. Dette indikerer, at bier og hvepse er opmærksomme på begrænsningerne ved deres eksisterende viden og om nødvendigt gør en aktiv indsats for at tilegne sig ny viden [2] .
Orientering og navigation hos myrer og andre insekter er blevet undersøgt af videnskabsmænd bedre end nogen anden kognitiv evne. Foragermyrer vender altid tilbage med bytte til forældreboen. Denne mulighed er givet på grund af deres brug af måder at finde tilbage efter en fourageringstur. En af disse metoder er path integration . Insekternes brug af stiintegration betyder, at de konstant opdaterer deres hukommelse med information om den afstand og retning, de har tilbagelagt. Selvom brugen af denne algoritme ikke kræver evnen til at lære, fører det uden yderligere mekanismer til for store fejl til, at insekterne kan finde vej til forældrenes reden. Derfor mener videnskabsmænd, at alle sociale insekter bruger yderligere orienteringsmekanismer. Først husker de funktionerne ved indgangen til reden og genkender den, når de er inden for synsvidde. For det andet tager de højde for placeringen af tilgængelige vartegn på jorden [2] .
En anden orienteringsmekanisme, der bruges af insekter, er kognitive kort , det vil sige, hvert insekts kompilering af et mentalt billede af området, som afspejler insektets position, dets mål (forældrenes rede eller fødekilde) samt forskellige vartegn. . Spørgsmålet om muligheden for at bruge kognitive kort af dyr generelt, og af insekter i særdeleshed, kan diskuteres. Ny forskning understøtter dog honningbiers brug af kognitive kort [2] .
Som et af de vigtigste kriterier for at bestemme udviklingsniveauet for dyrs intelligens i videnskaben, accepteres deres brug af de enkleste værktøjer ofte [16] . Nogle myrearters evne til at bruge redskaber blev opdaget af videnskabsmænd i 1970'erne, men denne opdagelse fik mindre opmærksomhed end opdagelsen af værktøjsbrug af chimpanseaber i 1960'erne. Forskere skelner mellem to kategorier af værktøjsbrug af myrer: til transport af mad og til bekæmpelse af konkurrenter [2] .
Myrer af slægterne Aphaenogaster og Pogonomyrmex nedsænker stykker af nedfaldne blade, træ, tørt snavs i flydende eller gelélignende (for eksempel knust larve eller rådne bær) mad og overfører dem derefter til deres myretue. Denne metode gør det muligt at øge mængden af mad, der bæres med omkring ti gange sammenlignet med den mængde, som en myre kan bære uden brug af anordninger [2] [16] .
Myrer af slægten Aphaenogaster bruger også denne metode til at transportere mad for at bedrage deres konkurrenter. Camponotus , formica og andre stærkere nærliggende myrer driver dem væk fra deres bytte, så Aphaenogaster kan ikke bære den mad, de finder i deres mave. I sådanne tilfælde sniger Aphaenogaster byttet, smider et stykke blad eller snavs på det og løber straks væk. Efter et eller to minutter vender de forsigtigt tilbage til dette værktøj og trækker det til deres rede [16] .
Myrer af slægterne Dorymyrmex , Tetramorium og høstmyrer kaster små småsten eller stykker jord ind i konkurrenternes reder - rivaliserende myrekolonier eller reder af halictbier . I det første tilfælde giver dette dig mulighed for at opnå en konkurrencefordel i kampen om mad ved at afskære stierne til den for rivaler, i det andet tilfælde kravler bierne, der bevogter indgangen til minken, ud af den, angriber en stor gruppe af myrer og dør i en ulige kamp [2] [16] .
Et af de vigtigste uløste problemer i psykologien er at forstå essensen af forholdet mellem sensorisk input og den bevidste opfattelse af information modtaget gennem sensorisk input. Den første del af denne proces er blevet studeret tilstrækkeligt detaljeret, mens den anden del er dårligt forstået af forskerne. Den almindeligt accepterede opfattelse i videnskaben er, at at opfatte noget betyder at skabe en mental repræsentation , som som regel udelukkende er baseret på den indre neurale repræsentation. En alternativ opfattelse er, at perception ikke er baseret på intern repræsentation, men på handling. Ifølge en alternativ tilgang betyder at opfatte noget aktivt at modellere perceptionsobjektet, således at perception bestemmes af intern viden (akkumuleret fylogenetisk og ontogenetisk ) om hvordan egenskaberne af det sansemotoriske apparat fører til ændringer i sensorisk input under perceptuel modellering ( et eksempel er øjenbevægelser hos mennesker) [17] .
På trods af at forskning i intelligensen af insekter og andre dyr er tæt forbundet med forskning i hjernen, bemærker en række forskere utilstrækkeligheden af at bruge en reduktionistisk tilgang til at studere kognitive evner. Anna Dornhaus og Nigel Franks påpeger, at fysikere studerer væskers hydrodynamiske egenskaber på et højere niveau end de atomer, der udgør disse væsker. På samme måde bør kognitive biologer efter deres mening ikke begrænse sig til at studere interaktionen mellem neuroner, men overveje dyrenes intellektuelle aktivitet på et højere niveau under hensyntagen til miljøet og den evolutionære udvikling [2] .
Forskningsresultater viser, at insekter kan reagere forskelligt på de samme stimuli afhængigt af konteksten. De har evnen til at udvikle abstrakte kategorier og udvide konklusionerne fra deres eksponering for bestemte stimuli i visse sammenhænge til andre stimuli i andre sammenhænge. Bier kan løse den negative mønsterdiskriminationsopgave, hvor de ikke belønnes for en kombination af stimuli, som hver især belønnes individuelt [2] [18] . Denne evne strækker sig til de tilfælde, hvor stimuli påvirker forskellige sanser (for eksempel påvirker den ene stimulus synet, og den anden påvirker lugten). Dette faktum betyder, at behandlingen af information i insekthjernen ikke udføres af separate moduler, men centralt. Neurobiologiske undersøgelser viser, at integrationen af bearbejdet information sker i svampekroppe - dele af insekthjernen, der modtager information fra andre dele af hjernen [2] .
Drosophila og andre insekter har vist sig at have neurobiologiske korrelater forudsigelse og evnen til at fokusere på en bestemt stimulus, hvilket er en nødvendig betingelse for enhver læring, da det kun er muligt, hvis distraktioner ignoreres. Resultaterne af videnskabelig forskning bekræfter insekters og leddyrs (edderkopper) evne til at udføre så komplekse kognitive operationer som koncentration, forudsigelse og planlægning [2] .
Temnothorax myrer har evnen til at indsamle heterogen information om funktionerne ved redepladser og drage kvalitative konklusioner baseret på det ved hjælp af en vægtet additiv model, den mest effektive beslutningsstrategi baseret på generalisering af information. Insekter er i stand til at finde vej til deres reder ved hjælp af vektornavigationskort baseret på den information, de gemmer, især på ruter, de bruger gentagne gange, og nogle insektarter er også i stand til at bruge kognitive kort. Disse orienteringsmetoder for insekter minder meget om de orienteringsmetoder, der bruges af mennesker [2] .
Således demonstrerer insekter evnen til at lære den komplekse behandling af information modtaget ved hjælp af forskellige sanseorganer gennem dens kategorisering, generalisering og integration. De kan også træne deres slægtninge, tilpasse deres adfærd i overensstemmelse med de fremskridt, deres "disciple" har opnået. Derudover er de i stand til at bruge værktøjer. I denne forbindelse mener nogle forskere, at insekter har en slags bevidsthed eller subjektiv oplevelse, da lignende adfærd hos mennesker synes umulig uden tilstedeværelsen af bevidsthed. Denne opfattelse er dog kontroversiel [2] .
"Der er ingen tvivl om, at der kan eksistere en enorm mental aktivitet med en ekstrem lille absolut værdi af nervestoffet: alle kender således myrernes utroligt forskellige instinkter, mentale evner og tilbøjeligheder, og alligevel udgør deres nerveganglioner ikke engang en kvart lille knappenålshoved. Fra dette synspunkt er en myres hjerne en af de mest fantastiske aggregater af stofatomer i verden, måske mere fantastisk end den menneskelige hjerne.
Charles Darwin . "Menneskets oprindelse og seksuel udvælgelse" [19] [20] [21] .Størrelsen af et dyrs hjerne og antallet af neuroner i det er tæt forbundet med størrelsen af deres krop. Således vejer en hvals hjerne omkring 9 kg og indeholder mere end 200 milliarder neuroner, den menneskelige hjerne vejer fra 1,25 kg til 1,45 kg og indeholder omkring 85 milliarder neuroner, hjernen på en bi vejer 1 mg og indeholder mindre end 1 million neuroner. Det er en udbredt opfattelse, at det samme forhold eksisterer mellem størrelsen af hjernen og niveauet af intelligens hos dyr. Forskere har dog fundet ud af, at mange forskelle i hjernestørrelse er forbundet med visse dele af hjernen, der er ansvarlige for funktionen af visse sanseorganer eller giver mulighed for at lave mere præcise bevægelser [21] [22] .
Forskning viser, at større dyr kræver flere neuroner for at kontrollere større muskler. Ifølge Lars Chittka er disse forskelle kvantitative, ikke kvalitative: I større dyrs hjerner var der ingen signifikant komplikation, de gentager simpelthen de samme neurale kredsløb igen og igen. På grund af denne forskel kan større dyr se skarpere billeder, have skarpere sanser og udføre mere præcise bevægelser, men de har ikke mere udviklet intelligens end mindre dyr. For at bruge en computeranalogi svarer forskellen i hjernestørrelse i mange tilfælde til forskellen i kapaciteten på harddiske, men ikke forskellen i processorydelse. Heraf følger det, at til udførelsen af nogle kognitive operationer, som virker ret komplekse, er evnerne tilvejebragt af designet af insekthjernen ganske tilstrækkelige [21] [22] [23] .
Resultaterne af en sammenlignende analyse viste, at med en stigning i kroppens volumen hos dyr (både hvirveldyr og insekter), øges hjernens volumen i absolutte tal, men forholdet mellem hjernevolumen og kropsvolumen falder. Desuden, jo større volumen af hjernen er, jo mere energi har den brug for for at opretholde normal funktion. Derudover, jo større volumen af hjernen er, jo mere interferens opstår der, når information overføres mellem neuroner og hjerneområder, og jo længere tid tager denne transmission. På grundlag af mange undersøgelser udført siden slutningen af det 20. århundrede er videnskabsmænd nået til den konklusion, at nøglerollen i intelligensniveauet ikke spilles af hjernens absolutte eller relative størrelse, men af kvaliteten af forbindelser mellem dens celler [21] . Samtidig var det forskningen i insekters intelligens, der blev et af de vigtigste bidrag, der bidrog til at aflive myten om den intellektuelle overlegenhed hos dyr med store hjerner [24] .
På samme tid, når de studerer insekters intelligens, tager forskerne højde for forskellen mellem hjernestørrelserne af forskellige arter af disse dyr. Randolph Menzel bemærker således , at forskellen i biers og Drosophilas intellektuelle evner er forbundet med forskellen i størrelsen af deres hjerne: volumenet af hjernen hos en bi, der består af omkring 1 million neuroner, er 30- 50 gange større end volumenet af hjernen i Drosophila, bestående af omkring 100 tusinde neuroner. Samtidig peger Menzel også på forskellen i hjernens struktur af disse to arter: i en bi er volumenet af svampelegemer, der består af mere end 300 tusinde neuroner, omkring 20% af det samlede hjernevolumen, mens i Drosophila er volumenet af svampelegemer, der består af ca. 2 500 neuroner, ca. 2 % af det samlede hjernevolumen. Bien har derudover et meget mere udviklet visuelt system, og svampelegemerne er centre af en højere orden, der integrerer information, der kommer fra alle sanser, mens i Drosophila behandler svampelegemerne hovedsageligt lugteinformation [25] .
En række videnskabsmænd tester den sociale hjernehypotese (også kendt som den sociale intelligenshypotese) hos insekter. Ifølge denne hypotese, i sociale dyr, på grund af behovet for konstant kommunikation med et stort antal slægtninge, som et resultat af evolution, blev der dannet en større hjerne sammenlignet med arter af ensomme dyr tæt på dem. Derudover antyder denne hypotese, at sociale dyr har mere udviklede hjerneregioner, der er ansvarlige for at behandle information relateret til kommunikation. Hos insekter betyder det et større forhold mellem svampelegemernes volumen og hjernens samlede volumen. Undersøgelser udført for at teste denne hypotese i det første og andet årti af det 21. århundrede kunne ikke bekræfte eksistensen af en sammenhæng mellem hjernevolumen, volumen af individuelle neuropiler , intelligensniveauet og socialitetsniveauet hos insekter [26] . Dette faktum kan tjene som en illustration af forskellen mellem den sociale udvikling af hvirveldyr og insekter: Hos hvirveldyr førte det til dannelsen af individualiserede samfund, hvor hvert individ for social interaktion kræver evnen til at genkende individuel adfærd og huske oplevelsen af at kommunikere med specifikke repræsentanter for dens art, mens udviklingen i insekter i store eusociale kolonier har ført til en betydelig reduktion i det individuelle adfærdsrepertoire. Imidlertid er det anerkendt i videnskaben, at sociale insekter kræver yderligere neurale ressourcer til kommunikation og interaktion [27] .
Som et alternativ til den sociale hjernehypotese i forhold til insekter blev hypotesen om distribueret kognition (distribueret intelligens) fremsat, ifølge hvilken forholdet mellem svampelegemernes volumen og hjernens samlede volumen hos eusociale insekter som et resultat af evolution er betydeligt faldet på grund af fremkomsten i individuelle individer af muligheden gennem kommunikation med pårørende til at bruge de intellektuelle ressourcer i hele deres koloni i stedet for individuelle ressourcer. Denne hypotese passer ind i begrebet en superorganisme [28] .
Ligesom hvirveldyr lærer insekter forskellige former for information med varierende grad af succes. For eksempel kan bier huske nogle farver på fødekilder, første gang de ser dem, mens andre måske først husker dem efter nogle få demonstrationer. Derudover etableres sammenhængen mellem stimulering med bestemte stimuli og den medfølgende belønning ret hurtigt, mens stimulering med andre stimuli først huskes af insekter efter lang tid eller slet ikke huskes. Denne kendsgerning vidner om den betydelige rolle, som økologi spiller i udviklingen af insekters evne til at assimilere information [2] .
Under ideelle forhold er bier i stand til at huske dufte, farver og de mest passende fourageringsteknikker for flere typer blomster og beholde denne information resten af deres liv. Desuden er bier i stand til at huske 40-50 rum-tid-koordinater for forskellige fødekilder. Samtidig er sommerfugle i stand til kun at huske én type blomst ad gangen. Og selv hos bier afhænger evnen til at huske information af tidsrammen for dens assimilering, såvel som af ligheden mellem stimuli eller opgaver. Det vil sige, at antallet af associationer i biers hukommelse afhænger ikke kun af dens kapacitet, men også af måden at demonstrere den information, de skal huske på [2] .
Således viser insekter i nogle tilfælde betydelig opfindsomhed, i andre kan de ikke klare at løse de enkleste problemer. Myrer, bier og humlebier er således meget nemme at lære at finde den rigtige vej i komplekse labyrinter, og i nogle tilfælde klarer myrer løsningen af dette problem med samme høje hastighed som rotter , kendt for deres opfindsomhed [29] . Men da insekter, der var veltrænede til at gå gennem bestemte labyrinter, blev tilbudt at gå gennem de samme labyrinter i den modsatte retning, kunne de ikke bruge den erhvervede viden og begyndte at lære at gå igennem dem igen. Samtidig forstår rotter, i modsætning til insekter, meget hurtigt, hvordan de skal agere, når de passerer i den modsatte retning de labyrinter, de allerede har passeret før [30] .
Generelt har videnskabsmænd etableret to mønstre vedrørende insekters intellektuelle begrænsninger [31] :
Sammen med individuel problemløsning bruger sociale insekter gruppeintelligens . En række problemer, som insektkolonier står over for, overstiger individuelle individers evne til at indsamle og behandle information. Disse problemer løses af mange insekters fælles indsats. For eksempel er en koloni af honningbier, hver omkring 1,5 centimeter lang, i stand til effektivt at finde fødekilder og redesteder over et territorium på mere end hundrede kvadratkilometer. En myrekoloni Temnothorax albipennis kan efter ødelæggelsen af den gamle myretue finde plads til en ny ved at træffe det bedste valg blandt mange alternativer, selvom hver enkelt myre tidligere kun har besøgt et eller to steder uden for sin gamle myretue [2 ] .
Alle sociale insektkolonier fordeler effektivt individuelle individer i overensstemmelse med skiftende forhold og kompenserer optimalt for tabet af et stort antal arbejdere. Til dette formål indsamler og opbevarer kolonier af sociale insekter en stor mængde information. Gennem kommunikation mellem individer bruger insekter den information, der er indsamlet af deres slægtninge, og bruger ofte specialiserede kommunikationskanaler til at overføre information til de individer, der er i stand til at bruge dem til det tilsigtede formål. Takket være dette opnås en enorm stigning i individuelle individers sensoriske evner. Derudover kan information ophobes i reden og i feromonmærker på vej til fødekilder eller på selve fødekilderne [2] .
Fordelingen af opgaver mellem individer udføres ved hjælp af algoritmer, der ikke kun tager højde for forskellene mellem individer, men også deres evne til at ændre deres adfærd gennem læring. Algoritmerne, der bruges af sociale insektkolonier til distribueret problemløsning, ligner meget mekanismerne for interaktion mellem hjerneneuroner [ 32] . Gennem brugen af kollektive strategier overvinder insekter de kognitive begrænsninger, som hvert individ har [2] .
I løbet af deres livsaktivitet træffer sociale insekter, ligesom en række andre dyrearter, konstant kollektive beslutninger. Conradt og Roper foreslog at klassificere beslutninger truffet af dyr i kombineret og konsensus [33] [34] .
Kombineret gruppebeslutningstagning består i valget af en af to eller flere muligheder for handling af hvert dyr individuelt uden aftale med pårørende. Samtidig afhænger hvert dyrs handlinger til en vis grad af handlingerne fra de andre medlemmer af gruppen, og det samlede resultat af deres handlinger påvirker tilstanden for hele gruppen af dyr som helhed. Denne kategori omfatter mange beslutninger vedrørende fouragering af sociale insekter, samt rengøring af reder fra affald. Efter en samlet beslutning er truffet, hvis der er en interessekonflikt mellem de enkelte medlemmer af gruppen, kan de fortsætte med at kæmpe for kontrol. For eksempel konkurrerer dronninger og arbejdere i mange eusociale insekter om at producere mandligt afkom og ødelægge de æg, som rivalerne har lagt. Hos nogle insektarter tager dronninger kontrollen, mens i andre tager arbejdere [33] [34] kontrollen .
Konsensusgruppebeslutningstagning involverer den foreløbige koordinering af handlinger fra alle medlemmer af gruppen ved valg af en af to eller flere mulige gensidigt udelukkende beslutninger. Når en beslutning er truffet, adlyder hele gruppen den. Denne kategori omfatter beslutninger vedrørende flytning af sociale insektkolonier, herunder valg af tid og sted for etablering af nye reder. Efter en konsensusbeslutning er truffet, i nærvær af en interessekonflikt mellem individuelle medlemmer af gruppen, nægter de af dem, hvis individuelle optimale handlinger er i modstrid med denne beslutning, at udføre dem og adlyder kollektivets vilje. Dette fænomen karakteriseres som "konsensusomkostninger" [10] [33] [34] .
"Hvis vi vurderer biers kompetence til at træffe gruppebeslutninger i henhold til effektivitetskriteriet, så kan det sammenlignes med kompetencen hos akademiske og virksomhedsudvalg"
Christoph Koch [35] .Hos mange arter af sociale insekter afhænger koloniernes overlevelse af effektiviteten af deres gruppebeslutninger. Dette gælder især for migration af insektkolonier, der lever i naturligt dannede hulrum (f.eks. bier, der arrangerer reder i hule træer, eller myrer, der arrangerer reder i klippespalter). Med det forkerte valg er det ekstremt svært for dem at rette fejlen, hvilket reducerer koloniens chancer for at overleve [36] .
I lang tid var det bredt antaget i videnskaben, at effektiviteten af dyrs intelligens skulle evalueres ud fra kriteriet om nøjagtigheden af deres handlinger. For relativt nylig er det imidlertid blevet fastslået, at dyr (inklusive insekter) har en tendens til at opnå et kompromis mellem hastigheden og nøjagtigheden af beslutningstagning (speed-accuracy tradeoff, SAT), når de udfører forskellige opgaver. Dette gælder også for gruppebeslutninger truffet af sociale insekter [37] [36] .
Bier og myrer vælger i fællesskab nye redesteder baseret på en følelse af kvorum , det vil sige, at de ikke adlyder en eller flere lederes beslutning, men handler sammen. Efter at spejderne har fundet flere egnede steder, beslutter insektkolonien som helhed at flytte til et af disse steder. Samtidig ændres quorum-tærsklen afhængigt af situationen: hvis der er behov for akut genbosættelse, sænkes quorum-tærsklen, hvis der ikke er et sådant behov, forbliver den høj [38] .
I en bikoloni med cirka 10.000 arbejdere er der flere hundrede spejdere og tusindvis af beslutningstagere. Udvælgelsesprocessen for en ny redeplads fortsætter i flere dage, hvor spejdere foreslår mange potentielle migrationssteder. I nogle tilfælde kan konsensus ikke opnås første gang på grund af rivalisering mellem spejdergrupper, og efter fiasko begynder den konsensussøgende proces på ny [36] .
En myrekoloni af slægten Temnothorax består normalt af omkring 100-200 individer. Omkring 30 % af de arbejdende personer er med til at vælge et sted til en ny rede. Spejdere, efter at have fundet et nyt sted til reden, begynder at mobilisere deres pårørende. Så snart antallet af spejdere mobiliseret af en gruppe når kvorumstærsklen, begynder processen med at flytte hele kolonien til det sted, som denne gruppe har valgt [36] .
På trods af betydelige forskelle i migrationsprocesserne for bier og myrer bruger de meget ens strategier: i stedet for direkte at sammenligne flere potentielle steder af velinformerede individer, mobiliseres deres pårørende af konkurrerende spejdere, som hver især kun er bekendt med ét potentielt sted. til en ny rede. Som regel er koloniens endelige udvælgelse af et sted til en ny rede optimal [36] .
Når de træffer kollektive fourageringsbeslutninger, skal sociale insekter (såsom bier og myrer) overveje mange faktorer for at maksimere fordelen for hele kolonien og minimere tids- og energiomkostningerne. Ud over den tid og energi, som hver enkelt foderoptager skal bruge på at levere føde til reden, skal kolonien som helhed, for at sikre maksimal effektivitet, minimere den tid og energi, der bruges på mobilisering af foder, under hensyntagen til foderets kvalitet. , afstanden der adskiller den fra reden, og miljøets karakteristika [39] .
I rederne af sociale insekter er der en konstant regulering af antallet af grupper, der er involveret i udførelsen af visse opgaver. Hvis kolonien oplever mangel på føde, vil antallet af fodermænd hurtigt stige. Hvis der er behov for at reparere den ødelagte del af reden eller udvide den, stiger antallet af bygherrer. Dette opnås på to måder: ved at involvere reservekontingenter af insekter og ved at skifte insekter involveret i visse opgaver til at udføre andre opgaver [40] . Samtidig er reguleringen af arbejdsfordelingen og arbejdsdelingen af sociale insekter så effektiv, at i deres reder alt det nødvendige arbejde bliver udført til tiden, og kolonierne oplever aldrig mangel på arbejdskraft. De eneste undtagelser er situationer forårsaget af påvirkning af eksterne faktorer. Effektiviteten af at organisere sociale insekters arbejde overstiger i nogle tilfælde effektiviteten af at organisere menneskers arbejde [41] .
For at studere insekters evne til at lære, bruger videnskabsmænd en række forskellige metoder. Når man studerer biers og fluers adfærd, bruges snabeludvidelsesrefleksen, der er iboende i dem, som et svar på olfaktoriske og taktile stimuli. Fluer (især Drosophila) trænes ved at bruge lugte eller visuelle billeder (farve, kontrast, stationære og bevægelige genstande) som stimuli, såvel som ubehagelig temperaturstigning, visuelle eller mekaniske rystelser og mad. Fluer trænes til at ændre eller stoppe parringsadfærd. Undersøgelser af adfærden hos sommerfugle og andre planteædende insekter udføres i forbindelse med deres valg af steder til æglægning og fouragering. Kakerlakker er trænet til at bevæge sig gennem forskellige labyrinter.
Nogle af disse metoder bruges også med succes i studiet af myrernes adfærd. De blev trænet i at navigere i Y-labyrinten, såvel som andre typer labyrinter og andre opgaver, der involverede rumlig orientering, mens de huskede placeringen af en fødekilde. Oftest, når de udfører disse opgaver, er myrer forpligtet til at huske visuelle vartegn eller proprioceptorsignaler . Samtidig er myrernes evne til at lære ved hjælp af lugt eller berøring blevet dårligt undersøgt [2] .
Generelt udføres hovedparten af insektintelligensforskningen på nogle få arter, såsom frugtfluer og honningbier. Da der udføres en stor mængde neurobiologisk og genetisk forskning i deres undersøgelse, er videnskabsmænd i stand til meget detaljeret at fastslå forbindelserne mellem disse insektarters nervesystem og deres evne til at lære [2] .