공간구성

Spatial organization

우주조직은 생물학적 또는 생물학적 집단의 구성요소가 우주에 무작위로 배열되어 있을 때 관찰될 수 있다. 모래언덕의 잔물결이나 벨루소프-자보틴스키 반응의[1] 진동파 패턴과 같은 아바이오틱스 패턴은 수천 개의 입자가 수백만 번 상호작용한 후에 나타난다. 반면에 생물학적 집단의 개인은 이기적인 행동, 지배적 상호작용 또는 협력적 행동 때문에 무작위로 배열될 수 있다. W. D. 해밀턴(1971)은 동물과 관련이 없는 "herd"에서 공간 구성은 먹이를 얻거나 포식하는 것을 피하려는 개인의 이기적인 이익의 결과일 가능성이 높다고 제안했다.[2] 한편, 사회적 집단의 고도로 관련 있는 구성원들 사이에서도 공간적 배치가 관찰되어, 개인의 배치가 집단에 어느 정도 유리할 수 있음을 시사하고 있다.[3]

공간적 구성은 어떤 것이 주위 환경과 관련하여 외부뿐만 아니라 내부적으로도 어떻게 구성되는가를 정의할 수 있다. 대규모 또는 소규모로 볼 수 있으며, 토론에 특정 조직 패턴을 유도하는 요소와 조건을 포함할 수도 있다.[4] 생물학의 틀에서 이것은 한 집단이 몰입하는 생물학적, 생물학적 요인을 포함할 수 있다. 문명의 틀에서, 공간조직은 한 지역이 시골인지, 교외인지, 도시인지를 포함할 수 있다. 공간조직은 사회적 규범을 충족시키기 위해 잔디밭을 어떻게 관리하고 정리하는지도 포함할 수 있다. [5]

사회적 곤충의 공간구성

개미(Temnothorax rugatulus)에 의해 나타나는 공간적 패턴은 각 개체가 구별되는 마크를 칠한 후에 결정할 수 있다.

사회적 곤충 군집의 개인은 공간적으로 정리하거나 둥지 내부에 무작위로 배열할 수 있다. 이러한 미니어처 영역, 즉 공간 충실도는 꿀벌(아피스 멜리페라[6]), 개미(오돈토마코스 브런네우스,[7] 템노토락스 알비페니스,[8] 페이돌레 덴타타타[3]), 종이 말벌(폴리스테스 도미니울루스,[9] 로팔리디아 레볼루션랄리스[10]) 등으로 설명되어 왔다. 작업자는 이러한 구역에 거주하는 동안 자신이 거주하는 구역에 적합한 작업을 수행한다. 예를 들어 개미 둥지 중앙에 남아 있는 개인은 유충에게 먹이를 줄 가능성이 높은 반면, 둥지 주변부에서 발견된 개인은 먹이를 찾을 가능성이 더 높다.[7][8] E. O. Wilson은 둥지 내부의 작고 무작위적이지 않은 영역에 남음으로써 개인이 작업 간에 이동하는 거리를 최소화할 수 있고 전체 군집 효율성이 증가할 것이라고 제안했다.[3]

둥지 안의 공간 조직

"일거리용 위조지폐"

개인이 둥지 안의 공간을 나눌 수 있는 방법은 다양하다. '일감 몰아주기' 가설에 따르면 성인 노동자들은 자신이 출현한 보금자리 구역에서 업무를 수행하기 시작하고, 특정 업무를 수행하기 위한 요구가 바뀌면서 점차 보금자리 주변으로 이동한다. 이 가설은 "(1) 사회곤충 군락지의 업무 배치도에 공간구조가 있다는 것과 (2) 일꾼들이 둥지 중심이나 그 주변에서 먼저 어른이 된다는 두 가지 관측에 근거한다.[11] 개인은 어떤 지역에서 작업을 수행해야 하는 한, 장기간에 걸쳐 그 지역에 머무를 수 있다. 시간이 지남에 따라 개인의 영역은 업무가 수행되고 근로자들은 업무를 수행해야 하는 다른 영역을 탐색할 수 있다. 예를 들어 꿀벌은 자신이 출현한 곳(즉, 간호사 벌) 부근에 위치한 새끼 곰을 돌보며 성인의 삶을 시작한다. 결국, 일꾼들은 사육 지역에서 벗어나 식량 저장, 경비, 또는 포획과 같은 다른 일을 하기 시작한다.[6]

지배 계층 구조

지배적인 종이 말벌(폴리스테스 플라보스)은 둥지 중앙에 남아 있는 반면 종속 말벌은 종종 가장자리나 둥지 바깥쪽에 있다.

둥지 내부의 공간도 지배적 상호작용의 결과로 분할될 수 있다. 예를 들어 종이 말벌 군락에서는 한 종자 여왕이 동면에서 깨어난 후 군락을 발견(초기화)할 수 있다. 하지만, 많은 종족에서 다수의 종아리가 된 암컷이 그들만의 둥지를 만드는 대신 이 목초지에 합류하는 것은 흔한 일이다.[12] 다수의 종아리가 함께 서식지를 발견했을 때, 그 서식지는 빠르게 성장하지만, 오직 한 개인만이 주요 난자가 될 것이다.[13] 일련의 지배적 상호작용을 통해 가장 공격적인 말벌은 지배적인 개인으로 등장하여 집단의 일차적인 난자층(유전자가 다음 세대에 전해지도록 하는 주된 역할)이 되는 반면, 나머지 종속 말벌은 둥지 건설이나 포획과 같은 다른 업무를 수행하게 된다.[10] 이러한 지배적 상호작용은 개인이 점유하는 공간 영역에도 영향을 미친다는 증거가 있다. 종이 말벌(Ropalidia revolutalis, Ropalidia revolutionalis)뿐만 아니라 개미종 오돈토마코스 브런네우스에서도 지배적인 개체는 브로드를 돌보는 둥지의 중심부에 거주할 가능성이 높은 반면, 부하 개인은 사냥하기 쉬운 가장자리를 향해 밀려간다.[7] 공간의 분열이나 지배의 확립이 먼저 일어나는지, 또 다른 것이 그 결과인지 알 수 없다.

둥지 바깥의 공간 조직

범블 벌, 봄부스 불순종 개별적으로 플라스틱 번호 태그가 표시됨

개발 중인 식민지를 위한 귀중한 자원을 모으기 위해 둥지를 떠나는 곤충인 식량담당개미들이 둥지 바깥의 공간을 나눌 수 있다는 증거도 있다. 마키노와 사카이에서는 벌잡이들이 꽃밭에서 사냥구역을 유지한다는 것을 보여주었는데, 이는 벌들이 일정한 패치 안에서 같은 지역으로 끊임없이 되돌아오고 개인들 사이에 거의 겹치지 않는다는 것을 의미한다.[14] 이 구역은 이웃 포획기를 각각 제거하거나 도입할 때 확장 및 축소할 수 있다.[15] 포획지를 소형 '포획지'로 나누면 포획기간의 방해나 경쟁을 최소화하면서 개인이 찾는 꽃의 수를 극대화할 수 있다. 같은 식민지에서 온 개인들 사이에 나뉜 이러한 '포용영토'는 포획기들 사이에서 자체적인 조직화의 결과로서, 즉 꿀벌이 어디로 포획할 것인지를 지시하는 납 포획기는 존재하지 않는다. 대신, 이러한 포획 구역의 유지보수는 각 개별 포획기가 따르는 간단한 규칙 때문이다. 이러한 "규칙"을 결정하기 위한 연구는 컴퓨터 과학, 기초 생물학, 행동 생태학, 수학 모델링에서 중요한 연구 영역이다.

자체조직체계의 새로운 속성으로서의 공간조직

수색영역에서 관찰되는 자기조직은 전체 식민지에서 볼 수 있는 자기조직의 축소판이다. 사회곤충 집단 전체에 걸쳐 관찰되는 공간적 구성은 스스로 조직된 복합체계의 비상한 재산으로 간주될 수 있다. 각 개인이 어디에 거주할 것인지, 한 개인이 그곳에 도착하면 어떤 업무를 수행할 것인지를 지시하는 리더가 없기 때문에 스스로 조직화된다.[16] 대신, 구역은 노동 분업의 부산물이 될 수 있으며,[11] 개인은 자신이 수행하는 과업이나 지배적 상호작용에 기초하여 일정 기간 동안 특정 장소에 있게 되며, 지배적인 개인은 둥지 안에서 가장 바람직한 장소에 접근할 수 있게 된다.[7][10] 사회곤충 군락지 개인이 보여주는 공간적 패턴은 보금자리 안에서나 포획지를 가로질러 날아다니는 개인들을 관찰하고 구별하기 어렵기 때문에 뚜렷하지 않다. 그러나 일개 개인에게 세심한 주의를 기울이면 둥지 안의 일꾼들의 공간구성이 뚜렷해진다.

참고 항목

참조

  1. ^ Ball, P. The Self-Made Tapestry: Pattern formation in nature. Oxford: Oxford University Press. ISBN 0-19-850244-3.
  2. ^ Hamilton, W.D. (1971). "Geometry for the selfish herd". Journal of Theoretical Biology. 31 (2): 295–311. doi:10.1016/0022-5193(71)90189-5. PMID 5104951.
  3. ^ a b c Wilson, E. O. (1976). "Behavioral discretization and the number of castes in an ant species". Behavioral Ecology and Sociobiology. 1 (2): 141–154. doi:10.1007/BF00299195.
  4. ^ 로빈스, P., J. 샤프 2003. 잔디-화학 경제 및 불만 사항. 대척점, 35(5): 955-979.
  5. ^ "Lawn Order". 99 Percent Invisible. August 18, 2015.{{cite web}}: CS1 maint : url-status (링크)
  6. ^ a b Seeley, T. D. (1982). "Adaptive significance of the age polyethism schedule in honeybee colonies". Behavioral Ecology and Sociobiology. 11 (4): 287–293. doi:10.1007/BF00299306.
  7. ^ a b c d Powell, S.; Tschinkel, W. R. (1999). "Ritualized conflict in Odontomachus brunneus and the generation of interaction-based task allocation: a new organizational mechanism in ants". Animal Behaviour. 58 (5): 965–972. doi:10.1006/anbe.1999.1238. PMID 10564598.
  8. ^ a b Sendova-Franks, A. B.; Franks, N. R. (1995). "Spatial relationships within nests of the ant Leptothorax unifasciatus (Latr.) and their implications for the division of labour". Animal Behaviour. 50: 121–136. doi:10.1006/anbe.1995.0226.
  9. ^ Baracchi, D; Zaccaroni, M; Cervo, R; Turillazzi, S (2010). "Home Range Analysis in the Study of Spatial Organization on the Comb in the Paper Wasp Polistes Dominulus". Ethology. 116 (7): 579–587. doi:10.1111/j.1439-0310.2010.01770.x.
  10. ^ a b c Robson, SKA; Bean, K; Hansen, J; Norling, K; Rowe, RJ; White, D (2000). "Social and spatial organization in colonies of a primitively eusocial wasp Ropalidia revolutionalis (de Saussure) (Hymenoptera: Vespidae)". Australian Journal of Entomology. 39: 20–24. doi:10.1046/j.1440-6055.2000.00135.x.
  11. ^ a b Franks, NR; Tofts, C. (1994). "Foraging for work: how tasks allocate workers". Animal Behaviour. 48 (2): 470–472. doi:10.1006/anbe.1994.1261.
  12. ^ Wilson, E. O. (1971). The Insect Societies. Cambridge, Massachusetts: Harvard University Press.
  13. ^ West-Eberhard, M. J. (1969). "The social biology of Polistine wasps". Miscellaneous Publications Museum of Zoology, University of Michigan. 140: 1–101.
  14. ^ Makino, TT; Sakai, S (2004). "Findings on spatial foraging patterns of bumblebees (Bombus ignitus) from a bee-tracking experiment in a net cage". Behavioral Ecology and Sociobiology. 56 (2): 155–163. doi:10.1007/s00265-004-0773-x.
  15. ^ Makino, TT; Sakai, S. (2005). "Does interaction between bumblebees (Bombus ignitus) reduce their foraging area?: Bee-removal experiments in a net cage". Behavioral Ecology and Sociobiology. 57 (6): 617–622. doi:10.1007/s00265-004-0877-3.
  16. ^ Camazine, S.; Deneubourg, J.-L.; Franks, N. R.; Sneyd, J.; Theraulaz, G.; Bonabeau, E. (2001). Self-Organization in Biological Systems. Princeton: Princeton University Press.