Las hormigas son animales simples y su repertorio de comportamiento se limita a entre diez y cuarenta comportamientos elementales. Este es un intento de explicar los diferentes patrones de autoorganización de las hormigas . [1]
Las hormigas como sistemas complejos
Las colonias de hormigas son sistemas autoorganizados: los comportamientos colectivos complejos surgen como el producto de interacciones entre muchos individuos, cada uno siguiendo un conjunto simple de reglas, no a través de instrucciones de arriba hacia abajo de individuos de élite o de la reina. Ningún trabajador tiene conocimiento universal de las necesidades de la colonia; los trabajadores individuales reaccionan solo a su entorno local. Debido a esto, las hormigas son una fuente popular de inspiración para el diseño en ingeniería de software, robótica, diseño industrial y otros campos que involucran muchas partes simples que trabajan juntas para realizar tareas complejas. [2]
El modelo actual más popular de autoorganización en hormigas y otros insectos sociales es el modelo de umbral de respuesta. Un umbral para una tarea en particular es la cantidad de estímulo, como una feromona o interacciones con otros trabajadores, necesaria para hacer que el trabajador realice la tarea asociada. Un umbral más alto requiere un estímulo más fuerte y, por lo tanto, se traduce en una menor preferencia por realizar una tarea específica. Los diferentes trabajadores tienen diferentes umbrales para diferentes tareas, lo que permite que ciertos trabajadores funcionen como especialistas que realizan preferentemente una o más tareas. Los niveles de umbral pueden verse afectados por varios factores: la edad del trabajador, ya que los trabajadores cambian con frecuencia del trabajo dentro del nido al trabajo fuera del nido con la edad; [3] tamaño, ya que los trabajadores más grandes a menudo realizan diferentes tareas, como defensa o procesamiento de semillas; casta; salud, ya que las lesiones pueden alentar a los trabajadores jóvenes a cambiar antes al trabajo fuera del nido; [3] o distribuirse aleatoriamente. A medida que aumenta la demanda de una tarea, también lo hace la proporción de trabajadores cuyos umbrales se alcanzan; a medida que la demanda disminuye, se alcanzan menos umbrales de trabajadores y se asignan menos trabajadores a esa tarea. De esta manera, reglas individuales simples permiten la regulación del trabajo a gran escala en diversos entornos. Este sistema también puede evolucionar en respuesta a diferentes entornos y estrategias de historia de vida, lo que lleva a la inmensa variación observada en las hormigas.
Bifurcación
Esta es una transición instantánea de todo el sistema a un nuevo patrón estable cuando se alcanza un umbral. La bifurcación también se conoce como multiestabilidad en la que son posibles muchos estados estables. [4]
Ejemplos de tipos de patrones:
- Transición entre patrón ordenado y desordenado
- Transición de un uso uniforme de muchas fuentes de alimentos a una sola fuente.
- Formación de galerías de nidos ramificados.
- Preferencia de grupo de una salida al escapar de las hormigas.
- Formación de cadena de agarre mutuo de piernas.
Sincronización
Patrones oscilantes de actividad en los que los individuos en diferentes niveles de actividad se estimulan entre sí emergiendo de la activación mutua. [4]
Ejemplos de tipos de patrones:
- Ritmos de escala corta que surgen de la activación mecánica por contacto físico.
- Ritmos a gran escala en los que los cambios temporales en las necesidades alimentarias y las larvas estimulan cambios en el ciclo reproductivo.
Olas autoorganizadas
Ondas viajeras de concentración química o deformación mecánica. [4]
Ejemplos de tipos de patrones:
- Ondas de alarma propagadas por contacto físico.
- Rotación de senderos de cambios espaciales en los recursos alimentarios que actúan sobre la actividad de colocación de senderos.
Criticidad autoorganizada
La criticidad autoorganizada es una perturbación abrupta en un sistema resultante de una acumulación de eventos sin estímulos externos. [4]
Ejemplos de tipos de patrones:
- Cambios bruscos en la actividad alimentaria.
- Agarre mecánico de patas formando gotas de hormiga.
Referencias
- ^ Insectos sociales y autoorganización
- ^ Holbrook, C. Tate; Clark, Rebecca M .; Moore, Dani; Overson, Rick P .; Penick, Clint A .; Smith, Adrian A. (23 de agosto de 2010). "Los insectos sociales inspiran el diseño humano" . Cartas de biología . 6 (4): 431–433. doi : 10.1098 / rsbl.2010.0270 . ISSN 1744-9561 . PMC 3226954 . PMID 20392721 .
- ^ a b Moron D., Witek M., Woyciechowski M. División del trabajo entre trabajadores con diferente esperanza de vida en la hormiga Myrmica scabrinodis (2008) Animal Behavior, 75 (2), págs. 345-350.
- ^ a b c d Detrain, C. y JL Deneubourg. 2006. " Estructuras autoorganizadas en un superorganismo: ¿Las hormigas se" comportan "como moléculas? " Revisiones de física de la vida ( ISSN 1571-0645 ). 3, no. 3: 162-187.