В 1944 году австрийский зоолог Карл фон Фриш опубликовал результаты экспериментов, которые перевернули представление о коммуникации животных. Он обнаружил, что медоносные пчёлы (Apis mellifera) используют сложную систему движений — так называемый виляющий танец — чтобы сообщать сородичам точное местоположение источника пищи. В 1973 году за эту работу он получил Нобелевскую премию по физиологии и медицине — единственную в истории, присуждённую за исследование насекомых.
Два типа танца
Пчёлы используют два варианта. Круговой танец — простое вращение на месте — означает, что еда рядом, в пределах 50–100 метров от улья. Направление искать не нужно, хватит запаха цветов, который пчела-разведчица несёт на себе.
Виляющий танец — совсем другая история. Пчела пробегает прямой отрезок, активно виляя брюшком, затем возвращается по дуге к начальной точке и повторяет. Этот прямой отрезок — главный носитель информации. Его угол относительно вертикали на соте кодирует направление к цветам по отношению к солнцу. Длительность пробежки кодирует расстояние: чем дольше пчела виляет, тем дальше лететь.
Пчела описывает вектор в полярных координатах, используя гравитацию как систему отсчёта вместо горизонта. Это абстрактное символическое сообщение — явление, которое до открытия фон Фриша считалось прерогативой человеческого языка.
Точность системы
Эксперименты показали, что система работает на расстояниях до 10–12 километров. Пчёлы компенсируют движение солнца по небосводу: если танец длится несколько минут, угол пробежки постепенно меняется, отслеживая перемещение светила. Внутренние часы пчелы учитывают время суток и корректируют информацию соответственно.
При этом танец — не идеально точный GPS. В нём есть встроенная «погрешность», и исследователи из Сассекского университета в 2005 году показали, что эта неточность может быть адаптивной: она рассеивает фуражиров по более широкой области, что полезно, когда источник пищи — обширное поле, а не одиночное дерево.
Споры и скепсис
Открытие фон Фриша не было принято безоговорочно. В 1960-х–1970-х американский биолог Эдриан Уэнер выдвинул альтернативную гипотезу: пчёлы находят еду не по танцу, а по запаху, который разведчица приносит в улей. Танец, по Уэнеру, — это побочный продукт возбуждения, не несущий навигационной информации.
Спор длился десятилетия. Решающие эксперименты провели в 2005 году в лаборатории Джо Райли (Rothamsted Research, Великобритания). Исследователи прикрепили миниатюрные радиолокационные транспондеры к пчёлам, наблюдавшим танец, и отследили их полёт. Пчёлы летели в направлении, указанном танцем, а не к случайным цветам. Гипотеза запаха была окончательно опровергнута — хотя запах всё-таки играет вспомогательную роль на финальном этапе поиска.
Диалекты
Разные подвиды медоносной пчелы используют разные «диалекты» танца. Главное различие — в коэффициенте перевода длительности виляния в расстояние. У европейской пчелы (A. m. carnica) одна секунда виляния соответствует примерно 750 метрам. У итальянской пчелы (A. m. ligustica) — другое соотношение. Карликовая пчела (Apis florea), которая танцует на открытой горизонтальной поверхности, а не на вертикальном соте, использует направление пробежки напрямую — без перекодирования через гравитацию.
Когда пчёл из разных подвидов помещают в один улей, они не понимают танцы друг друга — фуражиры летят не туда. Это один из немногих примеров «языкового барьера» среди насекомых.
Танец и демократия
Виляющий танец используется не только для поиска пищи. Когда рой ищет место для нового гнезда, пчёлы-разведчицы танцуют в пользу разных вариантов. Чем лучше место — тем интенсивнее и дольше танец. Постепенно, через повторные облёты и пересмотр мнений, рой приходит к консенсусу. Исследования Томаса Сили из Корнельского университета показали, что этот механизм математически похож на процесс принятия решений в нейронных сетях мозга.
Пчёлы голосуют телом, и результат — статистически лучший выбор из доступных. Никакой пчелиной «матки-диктатора» в этом процессе нет. Матка летит туда, куда рой решил коллективно.
Почему это важно за пределами энтомологии
Танец пчёл — один из канонических примеров в семиотике, теории информации и когнитивных науках. Он демонстрирует, что абстрактная символическая коммуникация — передача информации о вещах, которые отсутствуют здесь и сейчас — не является исключительно человеческой способностью. Мозг пчелы содержит около 960 000 нейронов (для сравнения: у человека — 86 миллиардов), и этого достаточно для создания и декодирования абстрактных сообщений о расстоянии и направлении.
Работа фон Фриша также стала отправной точкой для исследований коллективного интеллекта в биологии и информатике. Алгоритмы оптимизации, вдохновлённые поведением пчёл (bee colony optimization), используются в логистике, маршрутизации и распределении ресурсов. Из танца на соте выросла целая ветвь вычислительной математики.