研究表明,饥饿的虫子使用'数学'找到最快的路线

作者:Tanya Lewis,LiveScience Staff Writer发布时间:04/17/2013 02:00 PM美国东部时间生活科学就像光一样,穿越不同材料的蚂蚁遵循最快的路径,而不是最短路径

最近的一项研究发现,当火蚁(Wasmannia auropunctata)越过不同的表面时,昆虫选择了最小化其总行走时间的路线,而不是行进的距离

科学家说,蚂蚁的行为为社会昆虫群体的自组织提供了一个窗口

蚂蚁沿着平滑毛毡(白色)和粗糙毛毡(绿色)表面的间接路径,以便在最快的时间到达目的地

在光学中,在两点之间传播的光线采用需要最少时间的路径,即使它不是最短距离 - 这被称为“费马的最短时间原理”

例如,想象一位救生员急忙将某人留在海边的海滩上

她到达受害者的最快方式是先沿着海滩跑,以尽量减少她游泳所需的时间,这通常需要比跑步更长的时间

[专辑:11个最美丽的数学方程]在这项研究中,研究人员在以色列的地点收集了小火蚁的殖民地 - 世界上最具入侵性的100种物种之一

每个殖民地都有几千只工蚁和几只蚁

将蚂蚁放置在围栏的角落中,并在对角处提供蟑螂作为食物来源

为了到达蟑螂,蚂蚁必须穿过覆盖着不同材料的觅食区域:光滑的毛毡,粗糙的毛毡或玻璃状表面

科学家在由彼此相邻的这些材料组成的表面上测试了蚂蚁(玻璃和粗毡,玻璃和光滑毡,光滑毡和粗糙毡)

蚂蚁在玻璃状材料上的移动速度比在任何类型的毡上都快,并且它们在光滑的毛毡上比在粗糙的毛毡上移动得更快

研究发现,在前往蟑螂宴会的途中,蚂蚁没有遵循最直接的旅行路径

相反,他们沿着一条倾斜的路径行进,越过更平滑的材料,以便在最短的时间内到达食物

研究人员总结说,研究结果表明,费马的轻度旅行原理也适用于生物

蚂蚁依靠信息素的踪迹找到自己的方式

研究人员提出,化学痕迹最初可能是随机的,但会随着时间的推移收敛于最佳路径

这个过程说明了自组织和演化,其中所有可能的路线都被削减到最快的路线

德国雷根斯堡大学的首席研究作者Jan Oettler告诉新闻网站Phys.org,“我们发现一般规则适用于仅依靠通信[信息素]和社会合作的动态系统

”然而,蚂蚁有其局限性

在较短的距离内,蚂蚁在选择最快的路径时表现不佳,可能是因为每个区域都有更多的信息素

科学家们早就知道,蚂蚁选择最短的几条路径来获取食物来源,以减少旅行时间或节约能源

例如,收割机蚂蚁避开了更多植被的路径,而木蚂蚁更喜欢水平桥梁和垂直桥梁

新发现于3月20日发表在PLOS ONE期刊上

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