Мрави пркосе Рингелмановом ефекту – ефикаснији од људи

Овај парадокс познат је као Рингелманов ефекат, назван по француском инжењеру Максу Рингелману који га је открио крајем 19. века. Када је мерио силу коју производе студенти повлачећи конопац, установио је да је са већим бројем учесника укупна сила расла, али је просечан напор појединца опадао.

Ово смањење било је последица два главна фактора – тешкоће у координацији у већим тимовима и „социјалног лењствовања“, односно склоности појединаца да смање свој труд када се осећају мање одговорним у оквиру групе.

Али многе животињске врсте, од јата риба до лављих чопора, успешно сарађују у великим групама. Да ли су можда некако успеле да заобиђу овај пад ефикасности?

Ако би било која животиња то могла – онда су то мрави. У новој студији објављеној у часопису Current Biology, научници су покушали открију да ли мрави трпе Рингелманов ефекат.

Групни рад – код мрава

Мрави су шампиони колективног деловања, беспрекорно координишући сложене задатке у колонијама од милион јединки. А међу свим врстама мрава, мрави ткачи (Oecophylla smaragdina) издвајају се као посебан пример.

Они граде гнезда на дрвећу тако што спајају живо лишће и повезују га ларвалном свилом. У том процесу формирају „ланце за повлачење“ – сваки мрав хвата чељустима средишњи део тела другог и повлаче у истом ритму.

Механичка предност ових ланаца никада није била истражена.

Подстакли смо мраве да формирају ланце како би вукли вештачки папирни лист причвршћен за мерач силе који је непрекидно бележио њихов заједнички учинак. Како се број мрава у тиму мењао, могли смо у реалном времену да пратимо промене укупне силе.

Претпоставили смо да ће сила по појединцу опадати како ланци расту, што су подржавала претходна истраживања на мравима. На пример, познато је да се ватренi мрави (solenopsis invicta) повезују у лепљиве кугле налик сплавовима како би преживели поплаве. Када су истраживачи раздвајали кугле различите величине, веће групе показале су знаке Рингелмановог ефекта – мањи отпор по појединцу како се група увећавала.

На изненађење научника, открили су да је код мрава ткача важило супротно: што је више мрава било у ланцу, укупна сила је расла, али и сила по појединцу. Другим речима, појединачни мрави постајали су ефикаснији како је тим растао.

Испоставља се да мрави ткачи не само да избегавају Рингелманов ефекат – већ су и „суперефикасни“ у свом тимском раду.

Подела рада

Како мрави ткачи постижу ову суперефикасност? Да ли је у питању само бројност? Не нужно.

Суперефикасност изгледа зависи од тога како се мрави распоређују. Најбоље резултате постизали су када су се организовали у један дуг ланац, уместо у више кратких.

Такође смо приметили да се држање мрава разликовало у зависности од позиције у ланцу. Задњи мрави пружали су задње ноге, положај који им омогућава да пасивно одолевају контрасили листа. Средишњи и предњи мрави били су више у чучњу, што је повезано са активним повлачењем. Овај образац указује на поделу рада унутар ланаца.

У нашој студији предложили смо механизам који називамо „зупчаста сила“. Најслабија тачка у ланцима није веза између мрава, већ њихов ослонац о подлогу.

Када вуче сам, максимална сила коју мрав може да произведе ограничена је клизањем. Али у ланцу, задњи мрави делују као пасивни отпорници, повећавајући пријањање за под и спречавајући клизање.

То омогућава предњим мравима да вуку јаче, чувајући и преносећи силу кроз цео ланац. Ова подела рада „закључава“ силу и спречава назадовање.

Више је другачије

Иако је делимично спекулативан, наш модел нуди нову перспективу како тимови могу да превазиђу честу замку Рингелмановог ефекта, бар када је реч о примени физичке силе.
Будући експерименти – попут промене клизавости подлоге или тежине листа – биће кључни за потврду наше хипотезе о „зупчастој сили“.

Наше истраживање има шире импликације, нарочито у области аутономне роботике. У ројевима робота, тимови малих, јефтиних машина дизајнирани су да сарађују и постигну задатке изван могућности појединца.

Ипак, досадашњи резултати показују највише линеарни раст: удвостручавање броја робота удвостручује и њихову снагу. То значи да роботи можда не трпе Рингелманов ефекат, али нису ни „суперефикасни“.

Програмирање робота по узору на стратегије мрава ткача, попут њихове „зупчасте силе“ – могло би да побољша њихове перформансе и омогући машинама да постану више од простог збира својих делова.

Наша студија такође доводи у питање универзалност Рингелмановог ефекта. Понекад, када је у питању тимски рад, „више“ је заиста „другачије“. А бар код неких животиња, више је заиста боље. Да су мрави ткачи кувари, могли бисмо рећи да би управо они направили најбољу чорбу.