לך אל הנמלה – והתעצל

כל מי ששמע אי פעם את משל הנמלה והצרצר יודע שהצרצר הוא חרק עצל שאינו רוצה לעבוד, ואילו הנמלה טורחת ואוספת בחריצות מזון לקראת החורף. מושבות נמלים אכן מפורסמות ביעילותן הגבוהה ומצליחות לבצע פרויקטים מורכבים כמו חקלאות פטריות וארגון התקפות על קנים של נמלים אחרות במטרה לשעבד אותן. מחקר חדש שפורסם בכתב העת Science חושף כי סוד יעילותן של נמלים בתהליך חפירת המנהרות לצורך הרחבת הקן הוא דווקא עצלות וותרנות.

מתברר שנמלי האש (Solenopsis invicta) פועלות לפי עיקרון שרבים מאיתנו רק חולמים עליו – ברגע שהן נתקלות בפקקים בדרך לעבודה הן מוותרות והולכות לעשות משהו אחר. הקינים שהן בונות מורכבים מתעלות אנכיות וצרות שמאפשרות מעבר של שתי נמלים לכל היותר זו לצד זו. המבנה הזה מקל עליהן להיאחז בדופן המנהרה, אך גם מגדיל את הסיכון לחסימתה כשנמלים רבות מנסות לעלות או לרדת בו-זמנית.

כאשר צריך לחפור ולהעמיק את המנהרה, נמלה-פועלת יורדת לתחתיתה, אוספת רגב אדמה זעיר ונושאת אותו עד לפתח העליון, שם היא משליכה אותו ומתפנה למסע חפירה נוסף. המסעות הללו מתנהלים ביעילות כל עוד המנהרה פנויה מספיק למעבר חופשי, אך נוכחות של נמלים רבות מדי עלולה לסתום את המנהרה ולעכב את החפירה.

סבלנות לפקקים

הפתרון שנמלי האש מצאו הוא רמות שונות של סבלנות לפקקים, כך שלכל נמלה שמגיעה לפתח מנהרה עמוסה תהיה נטייה שונה להחליט אם להיכנס אליה או לוותר. החוקרים סימנו נמלים בצבעים שונים ותיעדו את פעילות החפירה שלהן בתוך חוות נמלים. למרבה ההפתעה התברר ש-30-20 אחוזים מהנמלים לא נכנסו כלל למנהרה במהלך 48 השעות של הניסוי, וגם רמת הפעילות של הנמלים ה"מבקרות" הייתה מגוונת מאוד. חלק מאלה שנכנסו למנהרה עמוסה נאלצו להסתובב ולחזור לפתח שלה בלי שהספיקו לחפור, כדי לאפשר מעבר לנמלים הנושאות פיסות אדמה. ככל שהמנהרה הייתה עמוסה יותר כך נמלים רבות יותר נאלצו לוותר ולצאת ממנה בלי להשתתף בחפירה.

החוקרים הבחינו גם בקבוצת נמלים פעלתניות במיוחד שביצעו מסעות חפירה מוצלחים רבים, לעיתים במשך שעות רצופות ללא הפסקה. הנמלים הפעלתניות היו כשליש מסך הפועלות, אך הן ביצעו כ-70 אחוז מעבודת החפירה. לנמלים הללו לא היו מאפיינים מיוחדים – זהותן השתנתה לאורך הניסוי, וכשהחוקרים הוציאו את הנמלים הפעלתניות מהמנהרה תפסו אחרות את מקומן כך שהספק העבודה נשאר ללא שינוי.

החוקרים מסבירים את אסטרטגיית הוותרנות כמענה לכך שתחזוקת קן נמלים כוללת מגוון משימות, כגון אגירת מזון, הגנה מפני פולשים וטיפול במלכה ובביצים שלה. אם נמלים רבות יתעקשו לבצע משימה מסוימת עלולים להיווצר פקקים מצד אחד, ומחסור בנמלים שיבצעו פעולות אחרות מצד שני. היכולת לוותר מפנה את הפועלות למשימות אחרות בקן שבהן הדרישה לידיים עובדות גבוהה יותר ומאפשרת ניצול משאבים יעיל.

היכולת לוותר מפנה את הפועלות למשימות אחרות בקן. נמלים מטפלות בביצים וברימות | Shutterstock

נמלים ממוחשבות

היעילות של אסטרטגיית הוותרנות נבדקה באמצעות מודל ממוחשב שבו "נמלים ממוחשבות" נדרשו לחפור מנהרה צרה, בדומה לנמלים האמיתיות. החוקרים מדדו את יעילות העבודה לפי אורך המנהרה הנחפרת במשך 24 שעות והשוו בין אסטרטגיות שונות של חלוקה בנטל – החל בשוויון מלא (כל הנמלים משתתפות בחפירת המנהרה) וכלה בחוסר שוויון מוחלט (רק נמלה אחת חופרת, והיתר אינן נכנסות למנהרה).

כצפוי, עבודתה של נמלה יחידה ללא עזרה הייתה הכי פחות יעילה והסתיימה בחפירת המנהרה הקצרה ביותר. עם זאת, לתוספת כוח העבודה היה מחיר – החל ממספר מסוים של נמלים עובדות הצפיפות במנהרה גדלה, קצב התנועה הואט והתוצאה הסופית הייתה ירידה ביעילות וחפירת מנהרה קצרה יותר מזו שהייתה נחפרת עם מספר קטן יותר של נמלים. חלוקת העבודה היעילה ביותר במודל הייתה חלוקה לא שוויונית, בדומה לאסטרטגיה של נמלים אמיתיות, אך המנהרה הממוחשבת שהתקבלה עדיין הייתה קצרה מאלה שנחפרו בקן הנמלים האמיתי.

החוקרים גילו שהמודל מצליח להשתוות להישגיהן של נמלים אמיתיות רק כשמאפשרים לנמלים הממוחשבות להסתובב ולצאת מהמנהרה אם הן נמצאות בה זמן רב בלי לחפור. תוספת תכונת הוותרנות בשעת עומס שיפרה את היעילות של כל האסטרטגיות, אך תרמה באופן משמעותי בעיקר כשהחלוקה לא הייתה שוויונית.

האסטרטגיה היעילה ביותר שנמצאה במודל דומה מאוד לזאת של הנמלים האמיתיות, המשלבת חלוקה לא שוויונית של העבודה, שבה חלק מהנמלים בוחרות מראש לא להשתתף בחפירה, עם ותרנות בזמן עומס שבעקבותיה חלק מהנמלים מפנות את המנהרה בזמן שחברותיהן ממשיכות לעבוד. האסטרטגיה הזאת מאפשרת חפירה ללא עיכובים מיותרים, ומפנה כוח עבודה לביצוע משימות אחרות. החוקרים מאמינים שניתן ליישם את ממצאי המחקר לשיפור פעילותם של רובוטים שפועלים בקבוצות גדולות באזורים צרים, החל ברובוטים לאיתור נפגעים בהריסות וכלה בננו-רובוטים קטנטנים שישמשו לצרכים רפואיים בתוך גופנו.