Mieren zoeken niet willekeurig naar voedsel. Ze meanderen systematisch rond hun nest. Dat blijkt heel efficiënt.
Wie weleens op een mierennest is gestuit, moet zich verbaasd hebben over het gekrioel. Schijnbaar zonder enig plan tasten de mieren zigzaggend hun omgeving af. Ze moeten ook wel, in een mierenwereld zit de bakker niet op de hoek. Als niemand een spoor heeft uitgezet, moeten de insecten domweg hun omgeving afkammen in de hoop dat ze op iets eetbaars stuiten. Intussen mogen ze niet te ver van hun nest afdwalen.
De wiskunde leert dat je in zo’n geval een regelmatig patroon moet volgen. Een spiraalvorm bijvoorbeeld, of langs een pad dat regelmatig links of rechts gaat. Tenminste, als het terrein ideaal is. Zodra je moet uitwijken voor obstakels, wordt de efficiëntie van dat regelmatig patroon ineens een stuk minder. In dat geval kun je zoeken volgens een patroon dat de wiskunde een random walk noemt: een paar passen vooruit en dan, volstrekt willekeurig, nu eens naar links, dan weer naar rechts. De random zoekstrategie is veel beter bestand tegen een paar takjes of steentjes op de grond.
Maar kent de mier deze wiskunde? Heeft de evolutie na duizenden jaren ontdekt dat mieren willekeurig moeten meanderen rond hun nest?
Driekwart van de mieren volgt een systeem
Om die vraag te beantwoorden, haalden twee biologen van de universiteit van Arizona vijf kolonies van de soort Temnothorax rugatulus naar hun laboratorium. Het zijn mieren die ze goed kennen. In eerder onderzoek was al gebleken dat deze soort democratische besluiten neemt: pas als de meerderheid ergens mee instemt, gaat de groep ervoor. Maar tegelijk vreet een kwart van de stamleden niets uit, terwijl ze door de rest toch worden getolereerd.
Dit keer filmden de biologen de paden die de mieren kozen en lieten ze hun computer analyseren of daar enige regelmaat in zat. Bij een random walk is dat niet zo, maar de werkelijkheid was anders. Driekwart van de mieren – de biologen zeggen niet of het ontbrekende kwart uit luie mieren bestaat – volgt een systeem. Ze lopen 10 millimeter (ongeveer drie lichaamslengtes) en slaan dan links- of rechtsaf. En dat volgens een strak ritme: na links volgt vaak rechts, en omgekeerd.
Nuttige informatie voor drones of robots
Het lijkt erop dat wat de mieren doen beter is dan een random walk. Het viel de biologen op dat de mieren het hele terrein bestreken, dicht bij hun nest bleven en toch niet voortdurend langs hetzelfde plekje kwamen, wat bij de random walk wel kan gebeuren. Dat moet dus wel heel efficiënt zijn, schrijven ze in het vakblad iScience. Al hebben ze die bewering niet wiskundig kunnen bewijzen. Ze zijn vooral geïntrigeerd door de vorm van de paden die de mieren volgen. “De paden lijken op de draadjes die je overhoudt als je een wollen trui uithaalt”, zegt een van de biologen, Stefan Popp, in een begeleidend persbericht. “Dan krijg je ook van die fractale structuren waarmee wiskundigen ruimtes vullen.”
De volgende studie met Temnothorax rugatulus staat al in de steigers. Popp weet dat hij niet in de hoofden van zijn mieren kan kijken, maar hij hoopt te kunnen achterhalen hoe ze hun zoekgedrag organiseren. Dat zou van pas kunnen komen in drones of robots die rampgebieden of onbekende terreinen moeten afspeuren.
Lees ook:
Mierenpoppen voeden jong en oud met een soort moedermelk
In een mierenkolonie wordt gezoogd, niet door de ouders, maar door de poppen. Die bieden een voedzame vloeistof voor volwassen mieren en jonge larven. En de poppen krijgen er iets voor terug.
