Přidělování úkolů a rozdělování sociálního hmyzu

Přidělení a rozdělení úkolů odkazuje na způsob, jakým jsou úkoly vybírány, přidělovány, členěny a koordinovány (zde v rámci jediné kolonie sociálního hmyzu). Úzce jsou spojeny otázky komunikace, které umožňují tyto akce.
Tato položka se zaměřuje výhradně na sociální hmyz. Informace o rozdělení a rozdělení lidských úkolů viz dělba práce, analýza úkolů a workflow.

Jedním z nejznámějších mechanismů přidělování úkolů je dělnický polymorfismus, kdy pracovníci v rámci kolonie mají morfologické rozdíly. Tento rozdíl ve velikosti je dán množstvím potravních pracovníků, kteří jsou krmeni jako larvy, a je stanoven, jakmile se pracovníci vynoří ze svých kukel. Pracovníci se mohou lišit velikostí, tělesnými proporcemi nebo obojím. Velikost těla se může měnit průběžně nebo se může vyskytovat ve více odlišných formách. Vynikajícím příkladem prvního druhu jsou čmeláci (Bombus spp.). Na rozdíl od většiny druhů včel, u nichž jsou pracovníci monomorfní, mají pracovníci čmeláků normální rozložení tělesných velikostí, od velmi malých až po velmi velké. Největší pracovníci mohou mít desetkrát větší hmotnost než nejmenší pracovníci. Velikost pracovníků koreluje s několika úkoly: větší pracovníci mají tendenci shánět potravu, zatímco menší pracovníci mají tendenci vykonávat péči o plody a hnízdit termoregulaci. Velikost také ovlivňuje efektivitu úkolů. Větší pracovníci se lépe učí, mají lepší zrak, nosí větší váhu a létají při větším rozpětí teplot. Menší dělníci jsou však odolnější vůči hladovění. U mnoha mravenců a termitů se naopak dělníci liší jak velikostí, tak tělesnými proporcemi, které mají bimodální rozložení. To je přítomno přibližně u každého šestého mravenčího rodu. Ve většině z nich existují dvě vývojově odlišné cesty, neboli kasty, do kterých se dělníci mohou vyvinout. Typicky se příslušníci menší kasty nazývají nezletilí a příslušníci větší kasty se nazývají majoři nebo vojáci. V rámci každé kasty jsou často rozdíly ve velikosti. Výraz vojáci může být výstižný, jako u Cephalotů, ale u mnoha druhů příslušníci větší kasty působí především jako sháněči nebo zpracovatelé potravy. U několika málo mravenčích druhů, například u některých druhů Pheidole, existuje třetí kasta, zvaná supervojáci.

Doporučujeme:  Manipulace

Časový polyethismus je mechanismus přidělování úkolů a je všudypřítomný mezi eusociální hmyzí kolonií. Úkoly v kolonii jsou rozdělovány mezi pracovníky na základě jejich věku. Nově se objevující pracovníci vykonávají úkoly v hnízdě, jako je péče o potomstvo a údržba hnízda, a postupují k úkolům mimo hnízdo, jako je shánění potravy, obrana hnízda a odstraňování mrtvol s přibývajícím věkem. U včel medonosných čistí nejmladší pracovníci výhradně buňky, po čemž následují úkoly spojené s péčí o potomstvo a údržbou hnízda od přibližně 2–11 dnů věku. Od 11–20 dnů přecházejí na příjem a skladování potravy od pícnin a asi po 20 dnech začínají pracovníci shánět potravu. Podobné vzorce časového polyethismu lze pozorovat i u primitivních druhů vos, jako je Ropalidia marginata. Mladí pracovníci krmí larvy a poté přecházejí k úkolům spojeným s budováním hnízda, po čemž následuje shánění potravy. Tento vzorec se projevuje i u mnoha druhů mravenců. Tento vzorec však není rigidní. Pracovníci určitého věku mají silné sklony k vykonávání určitých úkolů, ale v případě dostatečné potřeby mohou vykonávat i jiné úkoly. Například odstranění mladých dělníků z hnízda způsobí, že se sběrači, zejména mladší sběrači, vrátí k úkolům, jako je péče o potomstvo. Tyto změny v preferenci úkolů jsou způsobeny epigenetickými změnami v průběhu života jedince. Pracovníci včel různých věkových kategorií vykazují podstatné rozdíly v metylaci DNA, což způsobuje rozdíly v expresi genů. Vracení sběračů potravy ošetřovatelům odstraněním mladších dělníků způsobuje změny v metylaci DNA podobně jako u mladších dělníků.
Temporální polyethismus není adaptivní kvůli maximalizované efektivitě; starší dělníci jsou ve skutečnosti v péči o potomstvo efektivnější než mladší dělníci u některých druhů mravenců. Spíše umožňuje dělníkům s nejnižší očekávanou délkou života vykonávat nejnebezpečnější úkoly. Starší pracovníci obvykle vykonávají rizikovější úkoly, jako je shánění potravy, které má vysoké riziko predace a parazitismu, zatímco mladší pracovníci vykonávají méně nebezpečné úkoly, jako je péče o potomstvo. Pokud se u pracovníků vyskytnou zranění, což zkracuje jejich očekávanou délku života, začnou shánět potravu dříve než zdraví pracovníci stejného věku.

Doporučujeme:  Kognitivní model

Dominantní teorií vysvětlující samoorganizovanou dělbu práce ve společenstvích hmyzu, jako jsou včelstva medonosná, je tzv. Response-Threshold Model. Předpovídá, že jednotlivé včely dělnice mají vrozené prahy podnětů spojených s různými úkoly. Tohoto úkolu se přednostně zhostí jedinci s nejnižšími prahy. Stimuli by mohl zahrnovat „dobu hledání“, která uplyne, zatímco včela hledající potravu čeká, až vyloží svůj nektar a pyl včele přijímající potravu v úlu, pach nemocných plodových buněk nebo jakoukoliv jinou kombinaci environmentálních vstupů, s nimiž se jednotlivá včela dělnice setká. Response-Threshold Model umožňuje efektivní přidělování úkolů v včelstvu medonosných včel pouze tehdy, jsou-li prahy mezi jednotlivými pracovníky rozdílné. Tato odchylka vychází ze značné genetické rozmanitosti mezi dcerami dělnic v včelstvu v důsledku několikanásobného páření královny.

Zastoupení úkolů a komunikace v síti

Četní vědci používají přístup sociální sítě k modelování komunikace u zvířat, včetně toho, který souvisí s plněním úkolů. Síť je obrazově znázorněna jako graf, ale může být ekvivalentně znázorněna jako seznam sousedů nebo matice sousedů. Tradičně jsou uzly grafu pracovníci, ale Fewell dává přednost tomu, aby úkoly byly uzly, s pracovníky jako spojnicemi. O’Donnell zavedl termín „konektivita pracovníků“ jako zkratku pro „komunikativní interakce, které spojují pracovníky kolonie v sociální síti a ovlivňují plnění úkolů“. Poukázal na to, že konektivita poskytuje tři adaptivní výhody ve srovnání s individuálním přímým vnímáním potřeb:

Taxonomie a složitost úkolů

Všechny modely jsou zjednodušenými abstrakcemi reálné situace. Existuje základní kompromis mezi přesností modelu a přesností parametrů. Pevné množství shromážděných informací, bude-li rozděleno mezi mnoho parametrů příliš přesného modelu, povede k tomu, že alespoň některé z parametrů budou reprezentovány nedostatečnou velikostí vzorku. Vzhledem k často omezenému množství a omezené přesnosti dat, ze kterých se vypočítávají hodnoty parametrů ve studiích nelidského chování, by takové modely měly být obecně jednoduché. Proto bychom obecně neměli očekávat, že modely pro přidělování úkolů nebo rozdělování úkolů společenským hmyzem budou tak propracované jako například modely lidských pracovních postupů.

Doporučujeme:  Koordinace motoriky

Metriky pro dělbu práce

S přibývajícími daty jsou možné propracovanější metriky pro dělbu práce v rámci kolonie. Gorelick a Bertram zkoumají použitelnost metrik převzatých z širokého spektra jiných oborů. Tvrdí, že jediná výstupní statistika je žádoucí, aby umožnila srovnání mezi různými velikostmi populace a různými počty úkolů. Ale také tvrdí, že vstupem do funkce by měla být maticová reprezentace (času stráveného každým jedincem na každém úkolu), aby byla funkce vybavena lepšími daty. Docházejí k závěru, že „… normalizovaná maticová-vstupní generalizace Shannonova a Simpsonova indexu … by měla být indexy volby, když chceme současně zkoumat dělbu práce mezi všemi jedinci v populaci“.
Všimněte si, že tyto indexy, používané jako metriky biodiverzity, nyní nacházejí místo, kde se měří dělba práce.