Rovarintelligencia ( eng. Insect intelligence , angolul is Insect cognition ) - a rovarok azon képessége, hogy az információk általánosításán (főleg az agy segítségével) elsajátítsák vagy elsajátítsák azokat az eredetitől eltérő körülmények közötti utólagos racionális felhasználásukkal egyesek [1] . A rovarok apró agya körülbelül 1 millió neuronból áll (míg az emberi agy körülbelül 86 milliárd neuront tartalmaz). Emiatt hosszú ideig nagyon kevés figyelmet kaptak az összehasonlító pszichológiában ., amelyben a legtöbb tudós az emlősök intelligenciájának vizsgálatával foglalkozott . Számos tanulmány alapján azonban kiderült, hogy a rovarok általános és speciális kognitív képességei összehasonlíthatók sok gerinces kognitív képességeivel. Az új módszerek megjelenése az idegtudományban a 20. század végén ösztönözte a rovarok intelligenciájával kapcsolatos kutatások növekedését [2] [3] .
A rovarok intelligenciájának tudományos kutatásának kezdetét sok évszázad előzte meg, amelyek során az emberek saját indítékaik és indítékaik alapján magyarázták viselkedésüket. Az ókori egyiptomiak a méhfészket egy fáraóméh által vezetett államhoz hasonlították. Platón és Arisztotelész is úgy gondolta, hogy a méhek rabszolgaállamot a király irányít. Arisztotelész " Az állatok története " című művében számos megfigyelést tett a mézelő méhek és a társas darazsak közötti kommunikációval és interakcióval kapcsolatban [4] .
Az európai tudományban ezeknek az elképzeléseknek a hatására az antropomorfizmus sokáig érvényesült . Az ellenkező álláspontot először a 16. században fejtette ki Gomez Pereira spanyol orvos és filozófus , majd ezt követően a híres filozófus, René Descartes műveiben fejtette ki . E nézet szerint a rovarok, más állatokhoz hasonlóan, esztelen gépek. Georges-Louis Leclerc de Buffon francia természettudós az állatok természettörténetében a hangyákat, méheket és más társadalmi rovarokat olyan mechanizmusokként mutatta be, amelyek gondolkodástól és elemzéstől mentesek, és egységesen reagálnak a külső hatásokra. A 19. század végén - a 20. század elején Albrecht Bethe német fiziológus ezekre a nézetekre alapozva kidolgozta a társas rovarok viselkedésének részletes elméletét, amelyben szigorúan meghatározott szabályok szerint működő automatákként mutatják be őket. szabályokat szigorúan összhangban a külső hatások természetével [5] .
E két ellentétes nézet képviselői sokáig nem tudták meggyőzni egymást, és nem kísérletek, hanem logika alapján érveltek. A tudósok csak a 19. század második felében kezdtek kísérleteket végezni az állatok, köztük a rovarok viselkedésének tanulmányozására. A XIX. század 80-as éveiben a tudományos közösségben kiterjedt vita kezdődött az intelligencia társadalmi rovarokban való jelenlétéről, amelyben olyan tudósok vettek részt, mint Erich Wasmann , Albrecht Bethe, John Lubbock , Auguste Forel , Carl Emery és mások. kísérletek eredményeivel érveltek álláspontjukon . Azonban nem tudták bizonyítani az intelligencia jelenlétét vagy hiányát a rovarokban. A 20. század elejére a vita intenzitása meggyengült, de a tudósok között számos nézeteltérés maradt fenn a 20. század során [6] .
A 20. század közepén nagyon kevés tudós használta a "tanulás" fogalmát a rovarok viselkedésének magyarázatára. A legtöbb kutató a veleszületett ösztönök megnyilvánulásának tekintette viselkedését [7] . Még a híres osztrák etológus , Karl von Frisch is, aki 1973 -ban fiziológiai vagy orvosi Nobel-díjat kapott a méhek nyelvének felfedezéséért , az ösztönök megnyilvánulásának tekintette a méhek összetett „táncok” segítségével egymás közötti információátadását, bár nem kételkedett a tudatosság és a gondolkodási képesség létezésében nagyobb állatokban (majmok, kutyák, madarak stb.) [8] . Álláspontját azzal érvelte, hogy a méh agya nem nagyobb, mint egy gabonamag mérete, ezért nem reflexióra szánták [9] . Mindazonáltal Carl von Frisch munkája számos tanulmányt ösztönzött, amelyekben az elmúlt néhány évtizedben a tudósok azt találták, hogy a rovarok kognitív képességei összehasonlíthatók a gerincesekével, sőt bizonyos esetekben meg is haladják azokat [10] .
A 20. század végére a genetika fejlődésének eredményeként bebizonyosodott, hogy a rovarok nem rendelkeznek sem tisztán veleszületett, sem tisztán szerzett viselkedésformákkal [6] . A rovarok táplálékkeresés közbeni viselkedése főként veleszületett, de tevékenységük során folyamatosan olyan egyéni tapasztalatokat halmoznak fel, amelyek nélkül nem tudnának alkalmazkodni egy adott táplálékhoz, zsákmányfajtához, vagy a lakóhelyük adottságaihoz [11] ] .
A rovarok évszakától és élőhelyétől függően az általuk használt táplálékforrások térben és időben történő megoszlása gyakran jelentősen eltér. Ha a rovarok minden körülmények között ugyanazt a táplálkozási stratégiát alkalmaznák, akkor bizonyos esetekben sokkal több időt kellene tölteniük a táplálékkereséssel. Ha a rovarok univerzális, változatlan stratégiákkal hatékonyan találnának táplálékforrást, akkor ezeket a stratégiákat tökéletesítésük után folyamatosan alkalmaznák, és nem lenne szükség képzésre. Kutatások eredményeként azonban a tudósok azt találták, hogy a legtöbb esetben a táplálékkeresési stratégiák jelentősen eltérnek a rovarok különböző generációiban, ugyanakkor az egyes rovarok élete során alkalmazott stratégiája meglehetősen könnyen megvalósítható. megjósolni. Így minden rovar alkalmazkodhat az adott körülményekhez, vagy alkalmazhatja a leghatékonyabb stratégiát. A takarmányszerző hangyák emlékeznek a táplálékforrások helyére és arra az időre, amikor a legtöbb táplálékot felhalmozzák. A cserkészhangyák emlékeznek azon helyek helyére, amelyeket találtak, hogy új fészkeket hozzanak létre, ahová kolóniájukból más hangyákat is elvezetnek. Ezenkívül, amikor a keresés folytatódik, a cserkészhangyák elkerülik azokat a helyeket, amelyeket már felfedeztek. A méhek képesek felismerni a táplálékforrásokat szaglás, vizuális és tapintási jelek segítségével [2] .
A földi poszméhek táplálékkeresés közben képesek hatékonyan és gyorsan megoldani a rendkívül összetett utazó eladó problémát az emberek által használtokhoz hasonló heurisztikus algoritmusok segítségével [12] [13] [14] .
A rovarok egyedei gyakran gyorsabban és hatékonyabban hajtanak végre különböző feladatokat, ha korábban ugyanazokat a feladatokat kellett végrehajtaniuk (ugyanez igaz más állatokra is). Ez a minta még olyan esetekben is megtalálható, amikor a rovarok viselkedésének általános szerkezete genetikailag programozott. Így a Temnothorax albipennis faj hangyatelepeinek vándorlásai mindig azonos szerkezetűek, de gyorsabban és hatékonyabban mennek végbe azokban az esetekben, amikor a bennük résztvevő egyedeknek már van tapasztalatuk hasonló akciókban. A hangyák és a méhek azt is meg tudják tanulni, hogyan kell navigálni a labirintusokban, és általában a fészküket körülvevő terepen [2] . A hangyák nemcsak tanulási képességgel rendelkeznek, hanem elvont ötleteket is alkalmaznak tevékenységeik során. Például a hangyákat meg lehet tanítani arra, hogy mindig egy adott geometriai alakzattal (például háromszöggel) jelölt táplálékforrást válasszanak, és ennek az alaknak a mérete, színe és alakja nem számít számukra [15] .
Ezenkívül a rovarok bizonyos készségeket sajátítanak el az élelmiszerforrások kezelésében. Ez különösen észrevehető a méheknél, amelyek egyedei különböző technikákat alkalmaznak azonos típusú virágok pollengyűjtésére. A poszméhek és egyes lepkékfajták az élelemgyűjtés során betartanak bizonyos útvonalakat, amelyekre mindenki a többiektől függetlenül emlékezik. A társas rovarok képesek emlékezni kolóniájuk szagára, valamint felismerik családjuk tagjait, sőt esetenként látás segítségével is felismerik őket. Bár a rovarok feromonokra adott válaszát gyakran veleszületett viselkedésformának tekintik, bizonyos esetekben nem az: a poszméhek képesek megtanulni a virágokon hagyott feromonokat a jutalom meglétének vagy hiányának jeleként értelmezni; A Camponotus nemzetségbe tartozó munkáshangyák képesek megkülönböztetni királynőjük szénhidrogén-váladékát más királynők váladékától. Általánosságban elmondható, hogy a tudósok úgy vélik, hogy a rovaroknál a tanulás ugyanolyan szerves része a létezésüknek, mint a gerinceseknél [2] .
A tanulást procedurálisra és deklaratívra oszthatjuk. A procedurális tanulás egy bizonyos cselekvéssorozat memorizálásából áll, amely egy bizonyos inger és egy bizonyos reakció eredményeként jön létre. A deklaratív tanulás ezzel szemben magában foglalja a környezet sajátosságainak emlékezését. A deklaratív tanulás eredményeként megszerzett tudás különféle körülmények között befolyásolhatja az állat viselkedését. A deklaratív tanulást nehezebb problémának tartják, mint a procedurális tanulást, és ennek megléte bármely állatban vita tárgya a tudósok között. A tudósok azonban számos bizonyítékot mutattak be arra vonatkozóan, hogy a rovarok tudásra tehetnek szert, amelyet aztán az adott körülményektől függően másként használnak fel. Például a méhek kiterjesztik ormányukat, amikor egy ismerős virágot szagolnak, de más körülmények között, amikor ugyanazt a szagot érzik a kaptárban, elrepülnek onnan egy általuk ismert táplálékforráshoz. A méhek és a darazsak „tanulórepülést” hajthatnak végre új táplálékforrások körül vagy egy ismerős helyen, amikor a tereptárgyak megváltoznak. Ez azt jelzi, hogy a méhek és a darazsak tisztában vannak meglévő tudásuk korlátaival, és ha szükséges, aktív erőfeszítéseket tesznek új ismeretek megszerzésére [2] .
A hangyák és más rovarok tájékozódását és navigációját minden más kognitív képességnél jobban tanulmányozták a tudósok. A ragadozó hangyák mindig prédával térnek vissza a szülőfészekbe. Ez a lehetőség annak köszönhető, hogy a táplálékkereső út után visszatalálnak módokat. Az egyik ilyen módszer az útvonalintegráció . A rovarok útvonalintegrációjának használata azt jelenti, hogy folyamatosan frissítik a memóriájukat a megtett távolságra és irányra vonatkozó információkkal. Bár ennek az algoritmusnak a használata nem igényel tanulási képességet, további mechanizmusok nélkül túl nagy hibákhoz vezet ahhoz, hogy a rovarok megtalálják az utat a szülőfészekbe. Ezért a tudósok úgy vélik, hogy minden társadalmi rovar további orientációs mechanizmusokat használ. Először is emlékeznek a fészek bejáratának jellemzőire, és felismerik, amikor látótávolságon belül vannak. Másodszor, figyelembe veszik a földön elérhető tereptárgyak helyét [2] .
Egy másik, a rovarok által használt tájékozódási mechanizmus a kognitív térképek , vagyis az egyes rovarok által a területről alkotott mentális kép összeállítása, amely tükrözi magának a rovar helyzetét, célját (szülői fészek vagy táplálékforrás), valamint különféle tereptárgyakat. . Vitatható az a kérdés, hogy az állatok általában, de különösen a rovarok használhatják-e a kognitív térképeket. Egy új kutatás azonban támogatja a kognitív térképek mézelő méhek általi használatát [2] .
A tudományban az állatok intelligenciája fejlettségi szintjének meghatározásának egyik legfontosabb kritériumaként gyakran elfogadják a legegyszerűbb eszközök használatát [16] . Egyes hangyafajok eszközhasználati képességét a tudósok az 1970-es években fedezték fel, de ez a felfedezés kevesebb figyelmet kapott, mint a csimpánzmajmok eszközhasználatának felfedezése az 1960-as években. A kutatók a hangyák eszközhasználatának két kategóriáját különböztetik meg: élelmiszerszállításra és versenytársak elleni küzdelemre [2] .
Az Aphaenogaster és Pogonomyrmex nemzetségekhez tartozó hangyák a lehullott levelek, fa, száraz szennyeződés darabjait folyékony vagy zselészerű (például zúzott hernyó vagy rothadt bogyó) táplálékba merítik, majd áthelyezik a hangyabolyba. Ez a módszer lehetővé teszi a szállított élelmiszer mennyiségének körülbelül tízszeresére növelését ahhoz képest, amit egy hangya eszközök használata nélkül el tud szállítani [2] [16] .
Az Aphaenogaster nemzetséghez tartozó hangyák is ezt a táplálékszállítási módszert használják versenytársaik megtévesztésére. A Camponotus , a formica és más erősebb közeli hangyák elűzik őket zsákmányuktól, így az Aphaenogaster nem tudja magával vinni a gyomrában talált táplálékot. Ilyenkor az Aphaenogaster odalopakodik a zsákmányhoz, rádob egy darab levelet vagy piszkot, és azonnal elmenekül. Egy-két perc múlva óvatosan visszatérnek ehhez az eszközhöz, és a fészkükbe húzzák [16] .
A Dorymyrmex , Tetramorium és a harvester hangyák nemzetségbe tartozó hangyák apró kavicsokat vagy földdarabokat dobnak a versenytársak fészkébe -- rivális hangyakolóniákba vagy halict méhek fészkébe . Az első esetben ez lehetővé teszi, hogy versenyelőnyt szerezzen az élelemért folytatott küzdelemben úgy, hogy elvágja az oda vezető utakat a riválisoknak, a második esetben a nerc bejáratát őrző méhek kimásznak belőle, megtámadnak egy nagy csoportot. hangyákból, és egyenlőtlen csatában halnak meg [2] [16] .
A pszichológia egyik legfontosabb megoldatlan problémája az érzékszervi bemenet és az érzékszervi bemeneten keresztül kapott információ tudatos észlelése közötti kapcsolat lényegének megértése . Ennek a folyamatnak az első részét kellő részletességgel tanulmányozták, míg a második részét a kutatók nem értik eléggé. A tudományban általánosan elfogadott nézet az, hogy valamit észlelni egy mentális reprezentáció létrehozását jelenti , amely általában kizárólag a belső idegi reprezentáción alapul. Alternatív nézet szerint az észlelés nem belső reprezentáción, hanem cselekvésen alapul. Egy alternatív megközelítés szerint valamit észlelni az észlelés tárgyának aktív modellezését jelenti, így az észlelést az a belső tudás határozza meg ( filogenetikailag és ontogenetikailag felhalmozva ), hogy a szenzomotoros apparátus tulajdonságai hogyan vezetnek az érzékelési bemenet változásához az észlelési modellezés során. példa erre az ember szemmozgása) [17] .
Annak ellenére, hogy a rovarok és más állatok intelligenciájának kutatása szorosan összefügg az agykutatással, számos tudós megjegyzi, hogy a kognitív képességek tanulmányozására nem elégséges a redukcionista megközelítés alkalmazása. Anna Dornhaus és Nigel Franks rámutat arra, hogy a fizikusok a folyadékok hidrodinamikai tulajdonságait magasabb szinten tanulmányozzák, mint a folyadékokat alkotó atomokét. Ugyanígy véleményük szerint a kognitív biológusok nem korlátozódhatnak az idegsejtek közötti kölcsönhatás vizsgálatára, hanem az állatok intellektuális tevékenységét magasabb szinten, a környezetet és az evolúciós fejlődést figyelembe véve [2] .
A kutatási eredmények azt mutatják, hogy a rovarok a kontextustól függően eltérően reagálhatnak ugyanarra az ingerre. Képesek elvont kategóriákat kidolgozni, és bizonyos összefüggésekben bizonyos ingereknek való kitettségükből levont következtetéseket kiterjeszteni más kontextusban lévő ingerekre. A méhek meg tudják oldani a negatív mintázatú diszkriminációs feladatot, amelyben nem jutalmazzák őket az ingerek kombinációjáért, amelyek mindegyikét külön-külön jutalmazzák [2] [18] . Ez a képesség kiterjed azokra az esetekre, amikor az ingerek különböző érzékszervekre hatnak (például az egyik inger a látásra, a másik a szaglásra hat). Ez a tény azt jelenti, hogy a rovarok agyában az információfeldolgozást nem külön modulok végzik, hanem központilag. Neurobiológiai vizsgálatok azt mutatják, hogy a feldolgozott információ integrálása gombatestekben történik – a rovarok agyának azon részein, amelyek az agy más részeiről kapnak információt [2] .
Megállapították, hogy a Drosophila és más rovarok neurobiológiai korrelációival rendelkeznek előrejelzés és az adott ingerre való összpontosítás képessége között, ami minden tanulás szükséges feltétele, mivel ez csak akkor lehetséges, ha figyelmen kívül hagyják a zavaró tényezőket. A tudományos kutatások eredményei megerősítik a rovarok és ízeltlábúak (pókok) azon képességét, hogy olyan összetett kognitív műveleteket hajtsanak végre, mint a koncentráció, előrejelzés és tervezés [2] .
A Temnothorax hangyák képesek heterogén információkat gyűjteni a fészkelőhelyek jellemzőiről, és ezek alapján kvalitatív következtetéseket levonni egy súlyozott additív modell segítségével, amely a leghatékonyabb, az információk általánosításán alapuló döntéshozatali stratégia. A rovarok az általuk tárolt információk alapján vektoros navigációs térképek segítségével tudnak eljutni fészkükhöz, különösen az általuk többszörösen használt útvonalakon, illetve egyes rovarfajok kognitív térképeket is tudnak használni. A rovarok ezen tájékozódási módszerei nagyon hasonlóak az emberek által használt tájékozódási módszerekhez [2] .
Így a rovarok képesek a különböző érzékszervek segítségével kapott információk komplex feldolgozásának elsajátítására azok kategorizálása, általánosítása és integrálása révén. Képezhetik rokonaikat is, viselkedésüket a "tanítványaik" által elért fejlődéshez igazítva. Ezen kívül eszközöket is tudnak használni. Ebben a tekintetben egyes tudósok úgy vélik, hogy a rovarok egyfajta tudattal vagy szubjektív tapasztalattal rendelkeznek, mivel az emberek hasonló viselkedése lehetetlennek tűnik a tudat jelenléte nélkül. Ez a nézet azonban ellentmondásos [2] .
„Kétségtelen, hogy óriási szellemi tevékenység létezhet az ideganyag rendkívül kicsi abszolút értékével: így mindenki ismeri a hangyák elképesztően sokrétű ösztöneit, mentális képességeit és hajlamait, ám az ideg ganglionjaik mégsem alkotnak egy negyed kis gombostűfej. Ebből a szempontból a hangya agya a világ egyik legcsodálatosabb atomhalmaza, talán csodálatosabb, mint az emberi agy.
Charles Darwin . "Az ember eredete és a szexuális szelekció" [19] [20] [21] .Az állatok agyának mérete és a benne lévő neuronok száma szorosan összefügg a test méretével. Így a bálna agya körülbelül 9 kg súlyú, és több mint 200 milliárd neuront tartalmaz, az emberi agy 1,25 kg-tól 1,45 kg-ig terjed, és körülbelül 85 milliárd neuront tartalmaz, a méhek agya súlya 1 mg és kevesebb, mint 1 millió neuronok. Széles körben elterjedt az a vélemény, hogy ugyanaz az összefüggés van az agy mérete és az állatok intelligencia szintje között. A tudósok azonban azt találták, hogy az agy méretének sok különbsége az agy bizonyos részeihez kapcsolódik, amelyek bizonyos érzékszervek működéséért felelősek, vagy precízebb mozgásokat tesznek lehetővé [21] [22] .
A kutatások azt mutatják, hogy a nagyobb állatoknak több neuronra van szükségük a nagyobb izmok irányításához. Lars Chittka szerint ezek a különbségek mennyiségiek, nem minőségiek: a nagyobb állatok agyában nem volt jelentős szövődmény, egyszerűen ugyanazokat az idegi áramköröket ismételgetik újra és újra. Emiatt a különbség miatt a nagyobb állatok élesebb képeket látnak, élesebbek az érzékszerveik, és precízebb mozdulatokat hajtanak végre, de nem rendelkeznek fejlettebb intelligenciával, mint a kisebb állatok. Számítógépes hasonlattal élve, az agyméret különbsége sok esetben hasonló a merevlemezek kapacitásának különbségéhez, de nem a processzorok teljesítményében. Ebből az következik, hogy egyes, meglehetősen összetettnek tűnő kognitív műveletek elvégzéséhez a rovarok agyának kialakítása által biztosított képességek teljesen elegendőek [21] [22] [23] .
Az összehasonlító elemzés eredményei azt mutatták, hogy az állatok (gerincesek és rovarok) testének térfogatának növekedésével az agy térfogata abszolút értékben nő, de az agy térfogatának és a test térfogatának aránya csökken. Sőt, minél nagyobb az agy térfogata, annál több energiára van szüksége a normál működés fenntartásához. Ezen túlmenően, minél nagyobb az agy térfogata, annál nagyobb az interferencia az idegsejtek és az agyi régiók közötti információátvitel során, és annál tovább tart ez az átvitel. A 20. század vége óta végzett számos tanulmány alapján a tudósok arra a következtetésre jutottak, hogy az intelligencia szintjében nem az agy abszolút vagy relatív mérete, hanem a kapcsolatok minősége játszik szerepet. sejtjei [21] . Ugyanakkor a rovarok intelligenciájának kutatása vált az egyik legfontosabb hozzájárulássá, amely hozzájárult a nagy agyú állatok intellektuális felsőbbrendűségéről szóló mítosz megdöntéséhez [24] .
Ugyanakkor a rovarok intelligenciájának tanulmányozásakor a tudósok figyelembe veszik az állatok különböző fajainak agyméretei közötti különbséget. Így Randolph Menzel megjegyzi, hogy a méhek és a Drosophila intellektuális képességeinek különbsége az agyuk méretének különbségével függ össze: a méhek agyának térfogata, amely körülbelül 1 millió neuronból áll, 30 50-szer nagyobb, mint a Drosophila agyának térfogata, amely körülbelül 100 ezer neuronból áll. Menzel ugyanakkor rámutat e két faj agyszerkezetének különbségére is: egy méhben a több mint 300 ezer neuronból álló gombatestek térfogata a teljes agytérfogat 20%-a, míg Drosophilában a körülbelül 2500 neuronból álló gombatestek térfogata a teljes agytérfogat körülbelül 2%-a. Ráadásul a méhek látásrendszere sokkal fejlettebb, a gombatestek pedig magasabb rendű központok, integrálják az összes érzékszervből származó információkat, míg Drosophilában a gombatestek főként a szaglási információkat dolgozzák fel [25] .
Számos tudós teszteli a szociális agy hipotézist (más néven szociális intelligencia hipotézist) rovarokon. E hipotézis szerint a társas állatokban a nagyszámú rokonnal való folyamatos kommunikáció szükségessége miatt az evolúció eredményeként a hozzájuk közel álló magányos állatfajokhoz képest nagyobb agy alakult ki. Ezen túlmenően ez a hipotézis azt sugallja, hogy a társas állatoknak fejlettebb agyi régiói vannak, amelyek felelősek a kommunikációval kapcsolatos információk feldolgozásáért. A rovaroknál ez a gombatestek térfogatának az agy teljes térfogatához viszonyított nagyobb arányát jelenti. A hipotézis tesztelésére a 21. század első és második évtizedében végzett tanulmányok nem erősítették meg a korreláció létezését az agytérfogat, az egyes neuropillák térfogata , az intelligencia szintje és a rovarok szociális szintje között [26] . Ez a tény illusztrálhatja a gerincesek és a rovarok társadalmi evolúciója közötti különbséget: a gerinceseknél ez egyénre szabott társadalmak kialakulásához vezetett, ahol a társadalmi interakcióhoz minden egyénnek szüksége van arra, hogy felismerje az egyéni viselkedést és emlékezzen a kommunikáció tapasztalataira. fajának specifikus képviselőivel, míg a nagy euszociális kolóniákban lévő rovaroknál az evolúció az egyéni viselkedési repertoár jelentős csökkenéséhez vezetett. A tudomány azonban elismerte, hogy a társas rovaroknak további idegi erőforrásokra van szükségük a kommunikációhoz és interakcióhoz [27] .
A rovarokkal kapcsolatos szociális agy hipotézis alternatívájaként az elosztott megismerés (elosztott intelligencia) hipotézisét terjesztették elő, amely szerint az euszociális rovaroknál a gombatestek térfogatának és az agy teljes térfogatának aránya. Az evolúció eredményeként jelentősen lecsökkent, mivel az egyes egyedekben a rokonokkal való kommunikáción keresztül megjelent a lehetőség, hogy az egyéni erőforrások helyett a teljes kolóniájuk szellemi erőforrásait használják fel. Ez a hipotézis illeszkedik a szuperorganizmus fogalmába [28] .
A gerincesekhez hasonlóan a rovarok is különböző fajta információkat tanulnak meg, változó sikerrel. Például előfordulhat, hogy a méhek emlékeznek a táplálékforrások bizonyos színeire, amikor először látják őket, míg mások csak néhány bemutató után emlékeznek rájuk. Ráadásul az egyes ingerekkel történő stimuláció és a vele járó jutalom között meglehetősen gyorsan létrejön a kapcsolat, míg az egyéb ingerekkel végzett stimulációra a rovarok csak hosszú idő után emlékeznek, vagy egyáltalán nem emlékeznek rá. Ez a tény bizonyítja, hogy az ökológia jelentős szerepet játszik a rovarok információ-asszimilációs képességének fejlesztésében [2] .
Ideális körülmények között a méhek képesek megjegyezni az illatokat, színeket és a legmegfelelőbb táplálékszerzési technikákat többféle virág esetében, és ezt az információt életük végéig megőrzik. Ezenkívül a méhek különféle táplálékforrások 40-50 tér-idő koordinátáját képesek megjegyezni. Ugyanakkor a pillangók egyszerre csak egyfajta virágra képesek emlékezni. És még a méheknél is az információra való emlékezés képessége függ asszimilációjuk időkeretétől, valamint az ingerek vagy feladatok hasonlóságától. Vagyis az asszociációk száma a méhek emlékezetében nemcsak a memória kapacitásától függ, hanem attól is, hogyan mutatják be azokat az információkat, amelyekre emlékezniük kell [2] .
Így egyes esetekben a rovarok jelentős találékonyságot mutatnak, máskor nem tudnak megbirkózni a legegyszerűbb problémák megoldásával. Így a hangyákat, méheket és poszméheket nagyon könnyű megtanulni, hogy megtalálják a helyes utat az összetett labirintusokban, és bizonyos esetekben a hangyák ugyanolyan nagy sebességgel birkóznak meg a probléma megoldásával, mint a találékonyságukról ismert patkányok [29] . Amikor azonban bizonyos labirintusokon jól kiképzett rovaroknak felajánlották, hogy az ellenkező irányba menjenek át ugyanazokon a labirintusokon, nem tudták használni a megszerzett tudást, és újra elkezdték megtanulni, hogyan kell átmenni rajtuk. Ugyanakkor a patkányok, a rovarokkal ellentétben, nagyon gyorsan megértik, hogyan kell cselekedni, amikor az ellenkező irányba haladnak el a korábban már áthaladt labirintusokon [30] .
A tudósok általában két mintát állapítottak meg a rovarok intellektuális korlátaira vonatkozóan [31] :
Az egyéni problémamegoldás mellett a társas rovarok csoportintelligenciát is alkalmaznak . A rovarkolóniákkal szembesülő számos probléma meghaladja az egyes egyedek információgyűjtési és -feldolgozási képességét. Ezeket a problémákat sok rovar közös erőfeszítése oldja meg. Például egy-egy körülbelül 1,5 centiméter hosszú mézelő méhkolónia több mint száz négyzetkilométeres területen képes hatékonyan táplálékforrásokat és fészkelőhelyeket találni. A Temnothorax albipennis hangyatelep a régi hangyaboly elpusztítása után helyet találhat egy újnak azáltal, hogy a legtöbb alternatíva közül a legjobbat választja, még akkor is, ha minden hangya korábban csak egy-két helyen járt a régi hangyabolyán kívül [2 ] .
Minden társas rovarkolónia hatékonyan osztja el az egyedeket a változó körülményeknek megfelelően, és optimálisan kompenzálja a nagyszámú dolgozó elvesztését. Ennek érdekében a társas rovarkolóniák nagy mennyiségű információt gyűjtenek és tárolnak. Az egyének közötti kommunikáció során a rovarok felhasználják a hozzátartozóik által gyűjtött információkat, és gyakran speciális kommunikációs csatornákon keresztül továbbítják az információkat azoknak az egyéneknek, akik képesek azt a rendeltetésszerűen felhasználni. Ennek köszönhetően az egyes egyedek érzékszervi képességei óriási mértékben megnövekednek. Ezenkívül az információ halmozódhat fel a fészekben és a feromon címkékben a táplálékforrásokhoz vezető úton vagy magukon a táplálékforrásokon [2] .
A feladatok egyének közötti elosztása olyan algoritmusok segítségével történik, amelyek nemcsak az egyének közötti különbségeket veszik figyelembe, hanem azt is, hogy a tanulás révén milyen képességet váltanak ki viselkedésükön. A szociális rovarkolóniák által elosztott problémamegoldásra használt algoritmusok nagyon hasonlóak az agyi neuronok közötti interakció mechanizmusaihoz [32] . A kollektív stratégiák használatával a rovarok legyőzik az egyes egyedekkel járó kognitív korlátokat [2] .
A társas rovarok élettevékenységük során számos más állatfajhoz hasonlóan folyamatosan kollektív döntéseket hoznak. Conradt és Roper azt javasolta, hogy az állatok által hozott döntéseket kombinált és konszenzusos csoportba sorolják [33] [34] .
A kombinált csoportos döntéshozatal abból áll, hogy minden állat két vagy több cselekvési lehetőség közül választ egyet a rokonaival való egyetértés nélkül. Ugyanakkor az egyes állatok cselekedetei bizonyos mértékig függenek a csoport többi tagjának cselekedeteitől, és cselekvéseik összesített eredménye befolyásolja az állatcsoport egészének állapotát. Ez a kategória számos döntést tartalmaz a társas rovarok táplálékszerzésével, valamint a fészkek törmeléktől való megtisztításával kapcsolatban. A kombinált döntés meghozatala után, ha a csoport egyes tagjai között összeférhetetlenség áll fenn, folytathatják a küzdelmet az irányításért. Például sok euszociális rovarban a királynők és a munkások versengenek azért, hogy hím utódokat szüljenek, és elpusztítsák a riválisok által lerakott tojásokat. Egyes rovarfajoknál a királynők veszik át az irányítást, míg másoknál a munkások [33] [34] .
A konszenzusos csoportos döntéshozatal magában foglalja a cselekvések előzetes koordinációját a csoport valamennyi tagja által, amikor két vagy több lehetséges, egymást kizáró döntés közül választanak. Ha megszületik a döntés, az egész csoport engedelmeskedik neki. Ebbe a kategóriába tartoznak a társas rovarkolóniák mozgásával kapcsolatos döntések, beleértve az új fészkek létesítésének idejét és helyét. A konszenzusos döntés meghozatala után a csoport egyes tagjai közötti összeférhetetlenség fennállása esetén azok, akiknek egyéni optimális cselekedetei ellentmondanak ennek a döntésnek, megtagadják azok végrehajtását, és engedelmeskednek a kollektíva akaratának. Ezt a jelenséget "konszenzusos költségeknek" nevezik [10] [33] [34] .
„Ha a hatékonyság kritériuma szerint értékeljük a méhek csoportdöntési kompetenciáját, akkor az összevethető a tudományos és a vállalati bizottságok kompetenciájával”
Christoph Koch [35] .Számos társas rovarfajnál a telepek túlélése csoportdöntéseik hatékonyságától függ. Ez különösen igaz a természetesen kialakult üregekben élő rovarkolóniák vándorlására (például méhek fészket raknak üreges fákba, vagy hangyák, akik sziklahasadékokban raknak fészket). Rossz választással rendkívül nehezen tudják kijavítani az elkövetett hibát, ami csökkenti a kolónia túlélési esélyeit [36] .
A tudományban sokáig úgy vélték, hogy az állatok intelligenciájának hatékonyságát cselekvéseik pontosságának kritériuma alapján kell értékelni. Viszonylag nemrégiben azonban megállapítást nyert, hogy az állatok (beleértve a rovarokat is) hajlamosak kompromisszumot elérni a döntéshozatal sebessége és pontossága között (speed-accuracy tradeoff, SAT) különböző feladatok elvégzése során. Ez igaz a társas rovarok által hozott csoportdöntésekre is [37] [36] .
A méhek és a hangyák a kvórumérzet alapján közösen választanak új fészekhelyet , vagyis nem engedelmeskednek egy vagy több vezető döntésének, hanem közösen cselekszenek. Miután a felderítők több megfelelő helyet találtak, a rovarkolónia egésze úgy dönt, hogy ezekre a helyekre költözik. Ugyanakkor a határozatképességi küszöb helyzettől függően változik: ha sürgős betelepítésre van szükség, akkor a határozatképességi küszöb csökken, ha nincs ilyen igény, akkor magas marad [38] .
Egy körülbelül 10 000 dolgozót számláló méhcsaládban több száz cserkész és több ezer döntéshozó él. Az új fészekhely kiválasztásának folyamata több napig tart, és a felderítők sok lehetséges migrációs helyet javasolnak. Egyes esetekben a cserkészcsoportok rivalizálása miatt nem lehet először konszenzusra jutni, és kudarc után a konszenzuskeresési folyamat újra kezdődik [36] .
A Temnothorax nemzetségbe tartozó hangyatelep általában 100-200 egyedből áll. A dolgozó egyedek körülbelül 30%-a vesz részt az új fészek helyének kiválasztásában. A cserkészek, miután új helyet találtak a fészek számára, elkezdik mozgósítani rokonaikat. Amint bármely csoport által mozgósított cserkészek száma eléri a kvórumi küszöböt, megkezdődik az egész kolónia e csoport által kiválasztott helyre történő áthelyezése [36] .
A méhek és hangyák vándorlási folyamataiban mutatkozó jelentős különbségek ellenére nagyon hasonló stratégiákat alkalmaznak: ahelyett, hogy jól tájékozott egyedek közvetlenül összehasonlítanának több lehetséges helyszínt, rokonaikat egymással versengő cserkészek mozgósítják, akik mindegyike csak egy lehetséges helyszínt ismer. új fészekért. Általános szabály, hogy a kolónia végső helyszínválasztása egy új fészek számára optimális [36] .
Amikor kollektív takarmányozási döntéseket hoznak, a társas rovaroknak (például méheknek és hangyáknak) számos tényezőt kell figyelembe venniük, hogy maximalizálják az egész kolónia hasznát, és minimalizálják az idő- és energiaköltségeket. Azon az időn és energián túl, amelyet minden takarmányozónak a táplálék fészekbe juttatására kell fordítania, a kolónia egészének a maximális hatékonyság érdekében a takarmányozásra fordított időt és energiát minimálisra kell csökkentenie, figyelembe véve a táplálék minőségét. , a fészektől elválasztó távolság és a környezet jellemzői [39] .
A társas rovarok fészkeiben állandóan szabályozzák az egyes feladatok ellátásában részt vevő csoportok számát. Ha a telep élelemhiányt tapasztal, a takarmányozók száma hamarosan növekedni fog. Ha az elpusztult fészekrész javítására, bővítésére van szükség, az építők száma megnő. Ezt kétféleképpen lehet elérni: a rovarok tartalék kontingenseinek bevonásával, illetve bizonyos feladatokban részt vevő rovarok más feladatok ellátására való átállításával [40] . Ugyanakkor a szociális rovarok munkaelosztásának és munkamegosztásának szabályozása olyan hatékony, hogy fészkükben minden szükséges munka időben elkészül, és a telepeken soha nem tapasztalható munkaerőhiány. Ez alól csak a külső tényezők hatására kialakuló helyzetek kivételek. A szociális rovarok munkaszervezésének hatékonysága bizonyos esetekben meghaladja az emberek munkaszervezésének hatékonyságát [41] .
A rovarok tanulási képességének tanulmányozására a tudósok különféle módszereket alkalmaznak. A méhek és legyek viselkedésének tanulmányozásakor a bennük rejlő ormánynyújtó reflexet alkalmazzák a szaglási és tapintási ingerekre adott válaszként. A legyeket (különösen a Drosophilákat) szagok vagy vizuális képek (színek, kontrasztok, álló és mozgó tárgyak) ingerek, valamint kényelmetlen hőmérséklet-emelkedés, vizuális vagy mechanikai rázás és táplálék segítségével képezik ki. A legyeket a párzási viselkedés megváltoztatására vagy abbahagyására képezik. A lepkék és más növényevő rovarok viselkedésének vizsgálatát a peterakás és a táplálékszerzés helyének megválasztásával összefüggésben végzik. A csótányokat arra képezték ki, hogy különféle labirintusokban mozogjanak.
Ezen módszerek közül néhányat sikeresen alkalmaznak a hangyák viselkedésének vizsgálatában is. Megtanították őket az Y-labirintusban való navigálásra, valamint más típusú labirintusokra és más, térbeli tájékozódást igénylő feladatokra, miközben emlékeztek egy táplálékforrás helyére. Leggyakrabban ezeknek a feladatoknak a végrehajtása során a hangyáknak meg kell jegyezniük a vizuális tereptárgyakat vagy a proprioceptor jeleket. Ugyanakkor a hangyák szaglás vagy érintés segítségével való tanulási képességét kevéssé tanulmányozták [2] .
Általánosságban elmondható, hogy a rovarok intelligencia kutatásának nagy részét néhány fajon, például gyümölcslegyeken és mézelő méheken végzik. Mivel tanulmányaik során nagy mennyiségű neurobiológiai és genetikai kutatást végeznek, a tudósok igen részletesen tudják megállapítani az összefüggéseket e rovarfajok idegrendszere és tanulási képességük között [2] .