Organizacja przestrzenna
Organizację przestrzenną można zaobserwować, gdy składniki grupy abiotycznej lub biologicznej są rozmieszczone w przestrzeni w sposób nielosowy. Wzory abiotyczne , takie jak formacje zmarszczek na wydmach lub oscylujące wzorce fal reakcji Biełousowa-Żabotyńskiego, pojawiają się po milionach interakcji tysięcy cząstek. Z drugiej strony jednostki w grupach biologicznych mogą być rozmieszczone nielosowo ze względu na samolubne zachowanie, interakcje dominacji lub zachowania kooperacyjne. WD Hamiltona (1971) zaproponowali, że w niespokrewnionych „ stadach ” zwierząt organizacja przestrzenna jest prawdopodobnie wynikiem samolubnych interesów jednostek próbujących zdobyć pożywienie lub uniknąć drapieżnictwa . Z drugiej strony zaobserwowano również układy przestrzenne wśród wysoce spokrewnionych członków eusocjalnych , co sugeruje, że układ jednostek może przynosić grupie pewne korzyści .
Organizację przestrzenną można zdefiniować jako sposób, w jaki coś jest zorganizowane wewnętrznie i zewnętrznie w stosunku do otoczenia. Można ją rozpatrywać zarówno w dużej, jak i małej skali, a także uwzględniać w swoim omówieniu czynniki i uwarunkowania, które prowadzą do określonego wzorca organizacji. W ramach biologii może to obejmować czynniki abiotyczne i biotyczne, w których zanurzona jest populacja. W ramach cywilizacji organizacja przestrzenna może obejmować to, czy obszar jest wiejski, podmiejski czy miejski. Organizacja przestrzenna może nawet obejmować sposób zarządzania i organizacji trawnika w celu spełnienia norm społecznych.
Organizacja przestrzenna owadów eusocjalnych
Osoby w społecznej kolonii owadów mogą być zorganizowane przestrzennie lub rozmieszczone nielosowo w gnieździe. Te miniaturowe terytoria lub przestrzenne strefy wierności opisano u pszczół miodnych ( Apis mellifera ), mrówek ( Odontomachus brunneus ; Temnothorax albipennis ; Pheidole dentata ) i os papierowych ( Polistes dominulus , Ropalidia revolutionalis ). Przebywając w tych strefach, pracownicy wykonują zadania właściwe dla obszaru, na którym przebywają. Na przykład osobniki, które pozostają w środku gniazda mrówek, częściej żerują na larwach, podczas gdy osobniki znajdujące się na obrzeżach gniazda częściej żerują. EO Wilson zaproponował, że pozostając w małych, nielosowych obszarach wewnątrz gniazda, odległość, jaką jednostka pokonuje między zadaniami, może zostać zminimalizowana, a ogólna wydajność kolonii wzrośnie.
Organizacja przestrzenna w gnieździe
„Żerowanie do pracy”
Istnieje wiele sposobów, w jakie jednostki mogą dzielić przestrzeń w gnieździe. Zgodnie z hipotezą „szukania pracy” dorośli pracownicy zaczynają wykonywać zadania w rejonie gniazda, z którego się wyłoniły, i stopniowo przemieszczają się na obrzeża gniazda, w miarę jak zmieniają się wymagania dotyczące wykonywania poszczególnych zadań. Hipoteza ta opiera się na dwóch obserwacjach: „(1) że istnieje struktura przestrzenna w układzie zadań w społecznych koloniach owadów oraz (2) że robotnice najpierw stają się dorosłe w środku gniazda lub wokół niego”. Osoby mogą przebywać na danym obszarze przez dłuższy czas, o ile muszą tam wykonywać zadania. Z biegiem czasu strefa danej osoby może się zmieniać, gdy zadania są wykonywane, a pracownicy szukają innych obszarów, w których należy wykonać zadania. Pszczoły na przykład rozpoczynają dorosłe życie opiekując się lęgiem znajdującym się w pobliżu miejsca, w którym się pojawiły (tj. karmicielki). W końcu robotnice oddalają się od obszaru wychowu lęgów i zaczynają wykonywać inne zadania, takie jak przechowywanie żywności, pilnowanie lub zbieranie pożywienia.
Hierarchia dominacji
Przestrzeń wewnątrz gniazda może być również podzielona w wyniku interakcji dominacji . Na przykład w koloniach os papierowych pojedyncza zapłodniona królowa może założyć (inicjować) kolonię po przebudzeniu ze stanu hibernacji (zimowania). Jednak u wielu gatunków często zdarza się, że wiele zapłodnionych samic dołącza do tych założycielek zamiast zakładać własne gniazdo. Kiedy wiele inseminowanych samic znajdzie razem kolonię, kolonia szybko rośnie, ale tylko jeden osobnik stanie się głównym niosącym jaja. Poprzez serię interakcji dominacji, najbardziej agresywna osa wyłoni się jako osobnik dominujący i stanie się głównym niosącym jaja dla grupy (główna rola zapewniająca przekazanie twoich genów kolejnym pokoleniom), podczas gdy pozostałe osy podrzędne będą wykonywać inne zadania, takie jak budowa gniazda lub żerowanie. Istnieją dowody na to, że te interakcje dominacji wpływają również na strefy przestrzenne zajmowane przez jednostki. W papierowych osach ( Ropalidia revolutionalis ), jak również u mrówek z gatunku Odontomachus brunneus , osobniki dominujące częściej zasiedlają centralne obszary gniazda, gdzie zajmują się lęgiem, podczas gdy osobniki podporządkowane są spychane na skraj, gdzie są bardziej prawdopodobnie żeruje. Nie wiadomo, czy najpierw następuje podział przestrzeni, czy też ustanowienie dominacji, a czy drugi jest ich skutkiem.
Organizacja przestrzenna poza gniazdem
Istnieją również dowody na to, że zbieracze, czyli owady opuszczające gniazdo w celu zebrania cennych zasobów dla rozwijającej się kolonii, mogą dzielić przestrzeń poza gniazdem. Makino i Sakai wykazali, że trzmieli utrzymują strefy żerowania w grządkach kwiatowych, co oznacza, że pszczoły stale wracają na te same obszary w obrębie grządki, a poszczególne osobniki w niewielkim stopniu się pokrywają. Strefy te mogą się rozszerzać i kurczyć, gdy odpowiednio usuwane lub wprowadzane są sąsiednie zbieracze. Dzieląc obszary żerowania na miniaturowe „terytoria żerowania”, osobniki mogą zmaksymalizować liczbę odwiedzanych kwiatów przy minimalnych przerwach lub konkurencji między zbieraczami. Te „terytoria żerowania” podzielone między osobniki z tej samej kolonii są wynikiem samoorganizacji wśród zbieraczy; to znaczy, nie ma ołowianego zbieracza, który dyktuje, gdzie pszczoły będą żerować. Zamiast tego utrzymanie tych stref żerowania wynika z prostych zasad, których przestrzega każdy zbieracz. Badania mające na celu określenie tych „reguł” są ważnym obszarem badań w informatyce , biologii podstawowej , ekologii behawioralnej i modelowaniu matematycznym .
Organizacja przestrzenna jako właściwość emergentna samoorganizującego się systemu
Samoorganizacja obserwowana na terenach żerujących jest mikrokosmosem dla samoorganizacji obserwowanej w całej kolonii . Organizację przestrzenną obserwowaną w społecznych koloniach owadów można uznać za wyłaniającą się właściwość samoorganizującego się złożonego systemu . Jest samoorganizujący się, ponieważ nie ma przywódcy, który dyktuje, gdzie każda osoba będzie mieszkać, ani jakie zadanie jednostka wykona, gdy już tam dotrze. Zamiast tego strefy mogą być produktem ubocznym podziału pracy, w wyniku którego jednostki trafiają do określonego miejsca na określony czas w zależności od wykonywanego zadania, lub interakcji dominacji, w ramach których jednostki dominujące mają dostęp do najbardziej pożądanych miejsc wewnątrz gniazdo. Wzory przestrzenne wykazywane przez osobniki społecznych kolonii owadów nie są oczywiste, ponieważ trudno jest obserwować i różnicować osobniki wewnątrz jamy gniazda lub przelatujące przez żerowisko. Jednak gdy poszczególnym robotnikom poświęca się szczególną uwagę, staje się oczywista przestrzenna organizacja robotnic w gnieździe.
Zobacz też
| Rój biologiczny |  |
|
|---|---|---|
| Migracja zwierząt | ||
| Algorytmy roju | ||
| Ruch zbiorowy | ||
| Robotyka roju | ||
| powiązane tematy | ||