Proč královny kvákají a včelí dělnice voní?  
Umělá inteligence se mocně prosazuje na všech frontách výzkumu. Stále víc zásluh si připisuje i na biologických objevech. Mezi ty nejnovější patří luštění tajů včelího klábosení.

Vzájemná komunikace včel je jednoduchá, ale složitější, než jsme se domnívali.Kredit: Pixabay / CC0 Public Domain
Vzájemná komunikace včel je jednoduchá, ale složitější, než jsme se domnívali.Kredit: Pixabay / CC0 Public Domain

Není tomu ani rok, co britsko-francouzsko-belgický tým odhalil signál brzkého rojení včel. Rojení je součástí reprodukčního procesu, při němž se poměrně velká část osazenstva úlu rozhodne opustit své rodné "hnízdo", aby si pod novým vedením jinde budovaly nový domov. Přesné určení doby, kdy na včely přichází "choutky" k rojení, zůstávalo dlouho tajemstvím. Teprve až zařízení zaznamenávající vibrace a zvuky v 25 včelích úlech rozesetých po Francii, dalo odpověď.

 

Vlastně to nebyl ani tak objev vědců, jako spíš jejich algoritmu. Tím, kdo se byl schopen vyznat ve zvucích vyluzovaných včelami, a kdo se nejprve učil hledat a následně i nacházet, co je v kakafonii vibrací ve včelích úlech neobvyklé, byla „umělá inteligence“. To, co tam v čase rojení bylo navíc, nám lidem po zesílení připomíná kvákání. Vyluzují ho královny a vzkaz je určen jejich ochrance. Budoucí vladařka nového sídla  tím dává svým poddaným na srozuměnou, že je připravena svou  stávající zlatou klec opustit. Jakmile vyleze z úlu, tak svůj pobyt na svobodě zahájí jakousi ceremoniální pochůzkou doprovázenou oním kvákavým proslovem. Jakoby davu věrných pronášela proklamaci o lepších zítřcích. Teprve pak se zhruba s polovinou včelstva, vydává hledat zemi zaslíbenou.

I když královniny vzkazy mají délku trvání pouhou sekundu, z tvaru křivky signálu vysílaného na frekvenci 200 až 500Hz a postupného nárůstu vyšší frekvence signálů a dalších detailů, jako třeba mezer, mezi zprávámi,  se dá určit, která sdělní jsou od staré královny a která od panenské. A také ještě zda jde jen o jakési „formální“ klábosení, nebo už to myslí s rojením vážně. Spolu s dalšími šelesty pocházejícími od dělnic je algoritmus schopen včelařovi poměrně přesně hlásit, které z jeho včelstev se k rojení chystá a za jak dlouho k němu pravděpodobně dojde. To vše, aniž by musel "chodit" do úlu a včelstva rušit. Celková úspěšnost softwaru v odhalování rojících se kolonií, má být 80 % s předpovědí 10 ± 2 dny. Spolu s tím, jak se termín blíží, jsou den D a hodina H, stále zpřesňovány.

 

Jiný tým, tentokrát amerických, japonských, německých a nizozemských vědců odhalil další záhadu včelího společenství. Jak královna komunikuje a dává o sobě vědět v době, kdy už je v „chumlu“. Vědci to nazvali kaskádovitým předáváním vůně.

Ve včera uveřejněném článku ve sborníku americké Národní akademie věd vědci popsali, jak k objevu došli. Delší dobu už se ví, že za soudržností kolonie musí stát nějaký mechanismus, který všem členům dává najevo, co se kde děje. Že každý člen komunity je o všem hlavním informován, aby se svou činností mohl stát celku užitečný. V podezření logicky byla královna a její feromony. Taková představa ale narážela na vážný problém. Rozumně se tak dá vysvětlit jen předávání vzkazů na včely, které jsou poblíž královny. Kamenem úrazu zmíněné teorie bylo vysvětlit, jak se slabý feromonový signál může tak rychle a ještě v dostatečně „čitelné“ podobě, dostávat k jedincům na okraji roje. Včelí signální molekuly se totiž rychle rozpadají a tak v pokusech teorii potvrdit, jak se říká, vždy „padla kosa na kámen“.

Na takových plástech vědci v areálu Boulder UK studují. Smysl pro humor jim rozhodně nechybí. Obrázek zazvali  Vědec zkoumající chování svých svěřenkyň. Kredit: Peleg Lab, Boulder UK.
Na takových plástech vědci v areálu Boulder UK studují. Smysl pro humor jim rozhodně nechybí. Obrázek zazvali Vědec zkoumající chování svých svěřenkyň. Kredit: Peleg Lab, Boulder UK.

 

Teprve až nyní se to za využití záběrů vysokorychlostní kamery zaznamenávající mnohatisícové roje včel Apis mellifera, biologům podařilo. Když se to tak vezme, tak se to vlastně nepodařilo jim, ale jejich učenlivému prográmku, který rozpoznal vzory chování, na nichž se následně dalo stavět. Z jistého úhlu pohledu to je smutné zjištění, že umělá inteligence byla dostatečně inteligentní na to, aby záběry analyzovala, komunikační proces tak primitivních tvorečků odhalila. Ve své podstatě je včelí řešení jednoduché. K jeho pochopení stačí v naší logice uvažování jen poopravit ono známé „v jednotě je síla“, na v synchronizaci je síla“.


V praxi to vypadá tak, že včely, které jsou nejblíže královny, se k ní natočí hlavou a pomocí mávnutí svých křídel „fouknou“ feromonové poselství k tykadlům své kolegyně. Ovanulá vrstevnice si text přečte, patřičně se natočí správným směrem a stejným způsobem (fouknutím) přepošle informaci dál. I když prvotní popud k šíření signálu vycházel z královny, tak podle vědců jde o předávání zpráv prostřednictvím substance tvořené včelami. Nazvali si je „vonné“. Před předáním depeše se nejprve nadzvednou, což nejspíš prospívá uvolnění feromonu, nebo také k vytvoření potřebného tunelu a teprve pak začnou "telegrafovat". Křídla zafungují jako jakýsi vějíř a s jeho pomocí „přepsanou“ informaci posílají dál. Není to ale o "moc dál". Vzhledem rychlosti rozpadu feromonových molekul, to vychází tak akorát na délku od hlavy k patě včelího tělíčka. Protože se ale včely v roji šikují do na sebe nasedajících řad, zpráva se šíří od jedné ke druhé rychle a co víc, i směrově. Systám  tak svou funkcí připomíná jakousi potrubní poštu. Jde o sofistikovanou komunikační síť s královnou jako centrálním rozbočovačem. Informace o její přítomnosti a poloze dávají dohromady „prostorovou mapu“ a to podstatné je tedy k dispozici i té poslední, jejímu veličenstvu poddané, která se ocitne na samé periferii roje.


Systém založený na vonících včelách má tu výhodu, že je „samoopravující“. Když nějaká část roje odpadne, ať už kvůli závanu větru, nebo následkem nějaké šarvátky s predátorem, každá včela se bleskově dozví, že už není součástí toho podstatného, ale jen nedůležité skrumáže, jíž je záhodno opustit. Pokusy s královnami lapenými do klícky ukázaly, že systém vonících včel se kolem nich začíná formovat už během asi 100 sekund. To, co se nám jeví jen jako změť včel, je ve skutečnosti 3D organizovaná komunita, v níž každý jedinec je informován, kde se v dané chvíli nachází vrchní velitelka, případně kterou část zeslabené ochrany chumlu je třeba posílit, ať už se v něm královna přesunula, kam se jí zrovna zachtělo.

 


Zdá se, že výpočetní technika s jejími algoritmy, se už začala plést i do řemesla, které odjakživa stavělo na letitých zkušenostech předávaných z generace na generaci. Pravdou je, že člověk může léty získat obdivuhodné znalosti, ale vždy to je pouze na omezeném souboru dat. Umělá inteligence žádné takové omezení nemá a své schopnosti si může natrénovat nejen na větších počtech, ale zvládá pracovat s daleko přesnějšími daty (záběry vysokorychlostních kamer, objektivy s rozlišovací schopností lepší, než má oko, s  mikrofony rozlišujícími jemnější rozdíly ve frekvenci zvuků, čidly registrujícími jemnější změny teplot vně i uvnitř úlu, se vzorci chování z neporovnatelně větších počtů jedinců na ploše přesahujících hranice zemí. Není pro ní problém zapracovat do svých predikcí celou řadu dalších vstupních dat - od těch spojených s oteplováním, typem znečištění, použitých pesticidech,... Tolik předností musí rozhodovací schopnosti starých praktiků převálcovat stejně, jako se tomu již stalo v řadě jiných oblastech lidské činnosti. Včelaření v tom nebude výjimkou. Zpřesnění prognózy rojení, je jen začátkem.


Literatura

Michael-Thomas Ramsey et al. The prediction of swarming in honeybee colonies using vibrational spectra, Scientific Reports (2020). DOI: 10.1038/s41598-020-66115-5

Dieu My T. Nguyen et al. Flow-mediated olfactory communication in honeybee swarms, Proceedings of the National Academy of Sciences (2021). DOI: 10.1073/pnas.2011916118

Datum: 27.03.2021
Tisk článku

Související články:

Čmelákům také páchnou nohy     Autor: Josef Pazdera (14.03.2017)
Obyčejně očesat, nebo zabzučet?     Autor: Josef Pazdera (05.07.2017)
Láska je slepá a u včel to platí doslovně     Autor: Josef Pazdera (11.09.2019)
Řekl jí lásko, mě ubývá včel     Autor: Miloslav Pouzar (06.10.2019)
Geneticky modifikované bakterie zachraňují včely     Autor: Magda Zrzavá (11.02.2020)
Nově objevené druhy včel sbírají nektar v noci     Autor: Josef Pazdera (31.10.2020)



Diskuze:



Tento web používá k poskytování služeb, personalizaci reklam a analýze návštěvnosti soubory cookie. Používáním tohoto webu s tím souhlasíte. Další informace