Oddziaływania w świecie zwierząt są przedmiotem badań nauk z pogranicza socjobiologii i ekologii. Ze względu na skomplikowany charakter tych oddziaływań – zarówno wewnątrz- jak i międzygatunkowych – nie da się analizować osobników w izolacji, a struktura społeczna jest nieodzownym elementem ich życia.
Jak zbadać strukturę społeczną?
Cechy takie jak liczba osobników i podział ze względu na wiek i płeć potrzebne są do jakościowego opisu populacji. Nie dostarczają one jednak informacji o tym, jak zbudowana jest ta populacja, jak szybko dochodzi w niej do przekazywania informacji oraz jaki wpływ poszczególne osobniki mają na trwałość grupy. Do analizy tych cech wykorzystywana jest stosunkowo nowa dziedzina matematyki, oparta na teorii grafów – teoria sieci społecznych. Dziedzina ta pierwotnie stosowana była w socjologii, do opisu zachowań ludzi i analiz potrzebnych m. in. do oceny ryzyka biznesowego. Do badań nad strukturą społeczeństw zwierząt wykorzystywana jest konsekwentnie od ponad dwóch dekad i cieszy się rosnącą popularnością. Dzięki metodom ujętym w teorii sieci społecznych jesteśmy w stanie określić, które osobniki są kluczowe w danej populacji (poprzez m. in. ilość i siłę asocjacji, jakie tworzą innymi osobnikami w grupie), które sub-struktury społeczeństwa są trwałe, a które zanikną gdy usuniemy wybrane osobniki (ryc. 1) oraz jakie są ścieżki propagacji zachowań, umiejętności i czynników chorobotwórczych pomiędzy osobnikami w danej populacji.
Pierwsze pytanie, jakie powinniśmy sobie zadać chcąc badać strukturę społeczeństw zwierząt brzmi: jak mierzyć zachowania, aby mieć pewność, że obserwujemy działania kierowane do konkretnych osobników, a nie losowe interakcje? Aby to ustalić przeprowadza się eksperymenty i obserwacje: ptaki wyposaża się w PIT-tagi (ang. passive integrated transponder, ryc. 2), małe znaczniki, które nie wymagają baterii, a odczyt położenia osobników następuje, gdy te zbliżą się do specjalnych stacji monitorujących. Większe zwierzęta można znakować za pomocą małych nadajników, które pokazują ich położenie. W ostatnich latach do wideoidentyfikacji osobników została wykorzystana również sztuczna inteligencja, która uczy się automatycznie rozpoznawać osobniki przylatujące do karmników. Jest to metoda zupełnie bezinwazyjna i co najważniejsze – dająca znakomite rezultaty z nieosiągalną dla ludzkiego oka precyzją.
Bazując na zebranych danych – „kto, z kim i jak często” – tworzy się tzw. macierz sąsiedztwa. Jest to dwuwymiarowa tabela, w której w kolumnach i wierszach umieszczone są zidentyfikowane osobniki. Na przecięciu wierszy i kolumn znajdują się wartości liczbowe reprezentujące siłę oddziaływań pomiędzy osobnikami. Na podstawie takiej tabeli można skonstruować graf obrazujący sieć społeczną, który składa się z węzłów i połączeń między nimi. Każdy taki węzeł zazwyczaj reprezentuje jednego osobnika, a powiązania miedzy nimi konstruowane są podstawie macierzy sąsiedztwa (rys. 3). Im więcej oddziaływań pomiędzy osobnikami zarejestrowano podczas obserwacji tym większa ich siła, oznaczana na grafach poprzez grubsze połączenia między węzłami. Jeśli dwa osobniki nie zostały zaobserwowane razem, przyjmuje się dla nich wartość 0 w tabeli, a graf nie uwzględnia połączeń pomiędzy nimi.
Przykłady zwierzęcych społeczeństw
Przed czasami globalizacji interakcje w ludzkich społecznościach ograniczały się do osób zamieszkujących jeden obszar, a łącznikami pomiędzy takimi społecznościami byli ci, którzy podróżowali – np. w celach naukowych lub handlowych. Społeczeństwo składało się zatem z niewielkich klastrów – grup ludzi związanych ścisłymi oddziaływaniami (ryc. 1), pomiędzy którymi występowały sporadyczne, słabe połączenia. Poprzez usunięcie osobnika odpowiadającego za połączenia pomiędzy klastrami – jego śmierć lub urwanie kontaktów społecznych – stabilność grupy ulegała zachwianiu i populacja dysocjowała na kilka mniejszych ugrupowań.
Okazało się, że nie tylko ludzie tworzą takie rodzaje społeczeństw: delfiny z gatunku Tursiops truncatuszajmujące wąski pas wód przybrzeżnych, łączą się w podobne struktury co ludzie – przeważają u nich klastry składające się z osobników, które tworzą ze sobą silne więzi, a pomiędzy tymi klastrami wyróżnić można pojedyncze połączenia, które spajają mniejsze grupki w większą populację. Badacze opisujący to zjawisko porównali tę strukturę do ludzkich osad. Również u makaków (Macaca nemestrina) wykazano podobną zależność – kluczowe, centralne osobniki pełnią rolę stabilizującą sieć społeczną i mają nieporównywalnie duży wpływ na jej integralność w porównaniu z innymi członkami grupy.
Struktura sieci społecznych nie zawsze musi być stała – zaobserwowano, że niektóre ptaki tworzą duże grupy żerujące na wspólnych terytoriach w zimie, natomiast na wiosnę, podczas sezonu lęgowego, taka grupa naturalnie rozpada się na mniejsze klastry, a oddziaływania utrzymywane są tylko pomiędzy partnerami seksualnymi i osobnikami w ich sąsiedztwie. Wraz z nadejściem kolejnej zimy wszystkie osobniki ponownie łączą się w większe stada. Te więzi, pomimo tego, że niestabilne, nie są jednak losowe – badacze wykazali, że ptaki, które spędzają więcej czasu w ciągu zimy na wspólnym żerowaniu, w ciągu lata zakładają gniazda w bliskiej odległości lub szukają partnerów w gronie znanych sobie osobników.
Nie wszystkie zwierzęta tworzą struktury społeczne o tym samym stopniu skomplikowania, ponieważ pomiędzy taksonami występują potężne różnice w przysosowaniu się do różnych nisz, a co za tym idzie specjalizacja organizmów do przyjętego przez nie trybu życia. Jednak obserwacje nawet tych najmniejszych organizmów – eusocjalnych* gatunków niektórych bezkręgowców – dostarcza nam ważnych wniosków dotyczących struktury społeczeństw. Niedawne obserwacje mrówek z gatunku Veromessor andrei doprowadziły naukowców do wniosku, że nie tylko liczba osobników w kolonii, ale przede wszystkim ilość połączeń pomiędzy nimi, są kluczowe do efektywnego pozyskiwania pożywienia. Do wysnucia takich wniosków doprowadziła trójwymiarowa analiza mrowisk, które różniły się przestrzennym rozmieszczeniem komór oraz korytarzy. Wielkość otworu wejściowego nie byla tak kluczowa w szybkim pozyskiwaniu jedzenia, co ilość połączeń, czyli usieciowanie mrowiska. Gęsta sieć korytarzy pozwalała osobnikom na szybsze komunikowanie się ze sobą i rekrutowanie większej ilosci robotnic do wspólnego „wypadu” po pożywienie.
Wiele zachowań społecznych ma charakter adaptacyjny, co oznacza, że branie udziału w życiu społecznym zwiększa sukces reprodukcyjny i szanse na przeżycie zwierzęcia. Jednym z przykładów adaptacyjnych zachowań społecznych jest agregacja przeciwko drapieżnikom obserwowana wśród ryb. Okazuje się jednak, że agregacja i tworzenie wiązań społecznych nie pomagają wyłącznie w ucieczce przed zagrożeniem, ale także na wykrywaniu tego zagrożenia. Zaobserwowano, że samice gupików (Poecilia reticulate) angażują się w zachowania mające na celu wykrycie drapieżnika z tymi osobnikami, z którymi mają silne więzi społeczne. „Obce” osobniki nie są obdarzane takim zaufaniem jak najbliżsi sąsiedzi.
Oprócz zachowań mających na celu zdobycie jedzenia i unikanie bycia zjedzonym, zwierzęta angażują się w szereg zachowań towarzyskich, prowadzących do utrwalenia więzi pomiędzy osobnikami. Często obserwowanym zachowaniem u konia domowego jest pielęgnacja polegająca na wzajemnym drapaniu się po szyi, kłodzie i zadzie (ryc. 5). W stadzie koni panuje dobrze ustabilizowana, lecz nieliniowa hierarchia. U tego gatunku możemy zaobserwować tworzenie się silnych, niekiedy trwających całe życie, więzi społecznych. Rozbudowane życie społeczne prowadzą również delfiny, u których wyróżniono szereg gestów i zachowań (potrząsanie głową czy obracanie się wokół własnej osi) w celach wspólnej zabawy, przy czym te zachowania są wykazywane tylko w stosunku do osobników, które uznawane są za przyjaciół. U delfinów z gatunku Sousa chinensis zaobserwowano nawet specjalny rodzaj wokalizacji o częstotliwościach z przedziału 0.5–2.6kHz, którego osobniki używają podczas socjalizacji z innymi przedstawicielami swojego gatunku.
Okazuje się, że zwierzęta wykazują również inne skomplikowane wzorce zachowań, które zwykliśmy przypisywać wyłącznie ludziom. Eksperymenty na szczurach udowodniły, że u tego gatunku rozwinęło się zachowanie porównywalne z empatią. Eksperyment polegał na umieszczeniu dwóch osobników we wspólnym pojemniku, przy czym jeden z nich mógł się dowolnie poruszać, a drugi zamknięty był w małej klatce ograniczającej całkowicie jego ruchy. „Wolny” szczur, zaniepokojony odgłosami „więźnia” nie tylko nauczył się go uwalniać z klatki, ale robił to nawet, gdy nie otrzymywał za tę czynność nagrody. Dodatkowo, jeśli w pobliżu dostępne było pożywienie w postaci dropsów czekoladowych, „wolny” szczur dzielił się pożywieniem z osobnikiem zamkniętym w klatce. Szczury nie próbowały otwierać klatki jeśli ta była pusta – co wskazuje na fakt, że robiły to wyłącznie z litości nad uwięzionym współtowarzyszem. Według autorów badania, dostarcza to silnych dowodów na biologiczne podłoże empatii i wskazuje, że zwierzęta zdolne są do podejmowania skomplikowanych działań jeśli przynosi to korzyść dla drugiego osobnika.
Istnieje też inna kategoria zachowań, które tradycyjnie nie są kojarzone ze zwierzętami. Uczenie się, pielęgnowanie tradycji i kultura – te trzy pojęcia intuicyjnie utożsamiamy z ludźmi i są one fundamentem, na którym opiera się nasze społeczeństwo. Uczenie się jest jednak ważne nie tylko w przypadku ludzi: pozyskiwanie, przetwarzanie i przekazywanie informacji jest kluczowe również dla życia innych zwierząt, a gdy w te procesy zaangażowanych jest kilka osobników – możemy zacząć mówić o inteligencji społecznej. Inteligencję społeczną definiujemy jako ogół skomplikowanych procesów polegających na zdobywaniu i przekazywaniu informacji pomiędzy osobnikami.
Ptaki śpiewające z rzędu wróblowych towarzyszą nam niemal przez cały rok. Wychodząc z domu trudno nie napotkać wróbla czy mazurka, zimą do naszych karmników przylatują zięby, sikorki i rudziki, a późnymi letnimi wieczorami słychać śpiew kosów. Ptaki na dobre zadomowiły się w naszej literaturze (J. Tuwim „Spóźniony słowik”) czy sztuce („Jezioro Łabędzie” Czajkowskiego) – ale co my wiemy o ich „kulturze”? Niedawne odkrycia wskazują na to, że populacje niektórych gatunków świetnie radzą sobie w przekazywaniu informacji pomiędzy osobnikami a nowo nabyte umiejętności mogą zostać utrwalone do tego stopnia, że rozpatrywane są w kategoriach zwierzęcej kultury – zestawu zachowań wykazywanych przez osobniki tego samego gatunku w obrębie jednej populacji, przekazywane pomiędzy pokoleniami i nie występujące w populacjach odizolowanych.
Eksperyment przeprowadzony na brytyjskiej populacji sikorek bogatek (Parus major) wykazał, że do rozprzestrzenienia się informacji o tym, jak zdobyć pożywienie ukryte w specjalnie skonstruowanym pojemniku, wystarczyło wytrenowanie jedynie dwoch osobników! Wiedza o tym, jak poradzić sobie z otwarciem skrytki i dostać się do pożywienia została przekazana aż 414 osobnikom, co stanowiło 75% populacji. Podczas trwania eksperymentu zaobserwowano, że osobniki nauczone nowej umiejętności, wykorzystały ją ponad 55 tysięcy razy i w większości przypadków sposób otwierania skrytki z jedzeniem był identyczny do tego, który zademonstrowano ptakom na początku. Informacja o tym, jak radzić sobie ze zdobyciem pożywienia przetrwała w tej populacji przez minimum dwa pokolenia.
Pozostałe konsekwencje życia w grupie
Jak wynika z powyższych przykładów, życie w grupie ma niewątpliwie wiele zalet, jednak może ono również generować koszty. Najepiej widać to na przykładzie niedawnej epidemii COVID-19. Próby wyśledzenia tzw „pacjenta zero” (czyli osoby, która jako pierwsza zachorowała i przekazała wirusa innym) doprowadziły lekarzy do Chińskiej prowincji Wuhan, a więc miejsca oddalonego od Polski o dobre 7 800 km w linii prostej, odległości dużo większej niż zasięg rozprzestrzeniania się wirusa drogą kropelkową. W tym przypadku za przywiezienie wirusa do Europy odpowiadały pojedyncze osoby, które nieświadome tego, że są zarażone – stały się wektorem dla choroby powodując jej globalną ekspansję. Próby ograniczenia rozprzestrzeniania się wirusa podejmowane przez różne kraje obejmowały izolację chorych oraz szczepienie osób zdrowych, co miało na celu utrzymanie wirusa na jak najmniejszym fragmencie globalnej sieci społecznej.
Podsumowanie
Z każdym nowym odkryciem dotyczącym sieci społecznych u innych gatunków okazuje się, że mamy z nimi więcej wspólnego niż na począku zakładaliśmy. Pomimo tego, że ludzie tworzą wyrafinowane formy społeczne, charakteryzujące są mnogością kultur i tradycji, to mechanizmy rządzące powstawaniem tych ugrupowań są wspólne dla wielu gatunków i ugruntowane w kilku prostych zasadach. Życie w społeczeństwie, pomimo wad, takich jak zwiększona konkurencja i ryzyko rozprzestrzeniania się chorób, daje też wiele korzyści: poczucie bezpieczeństwa w grupie, uczenie się nowych zachowań, wspólne eksplorowanie otoczenia i zdobywanie pożywienia, wymiana dóbr i informacji czy też pielęgnacja i zabawa.
* gatunki eusocjalne – takie, u których da się wyróżnić podział na kasty: osobniki biorące udział w rozmnażaniu i niepłodne robotnice; przykład: pszczoły
Literatura
- APLIN, Lucy M, et al. Experimentally induced innovations lead to persistent culture via conformity in wild birds. Nature, 2015, 518.7540: 538-541.
- BARTAL, Inbal Ben-Ami, et al. Empathy and pro-social behavior in rats. Science, 2011, 334.6061: 1427-1430.
- BECK, Kristina B, et al. Winter associations predict social and extra-pair mating patterns in a wild songbird. Proceedings of the Royal Society B, 2020, 287.1921: 20192606.
- PINTER-WOLLMAN, Noa. Nest architecture shapes the collective behaviour of harvester ants. Biology letters, 2015, 11.10: 20150695.
- SNIJDERS, Lysanne, et al. Animal social network theory can help wildlife conservation. Trends in ecology & evolution, 2017, 32.8: 567-577.
- TITCOMB, Elizabeth M, et al. Social communities and spatiotemporal dynamics of association patterns in estuarine bottlenose dolphins. Marine Mammal Science, 2015, 31.4: 1314-1337.
- VAN PARIJS, Sofie M. and CORKERON, Peter J. Vocalizations and behaviour of Pacific humpback dolphins Sousa chinensis. Ethology, 2001, 107.8: 701-716.
- WEY, Tina, et al. Social network analysis of animal behaviour: a promising tool for the study of sociality. Animal behaviour, 2008, 75.2: 333-344.
mgr Agnieszka Rumińska
Uniwersytet w Bergen
Theoretical Ecology Group
