Los insectos sociales son capaces de generar patrones de comportamiento sumamente complejos a pesar de poseer limitadas capacidades. En este caso la complejidad no radica en los individuos sino en la emergencia de patrones funcionales y adaptivos como la construcción de estructuras, el orden social de la colonia, la búsqueda de alimentos y mecanismos de protección contra los depredadores.
Los Biólogos frecuentemente asumían que los complejos patrones observados en el ámbito de las colonias de los insectos debían ser generado por individuos complejos capaces de analizar una serie de parámetros externos que modulen su comportamiento. Pero según la complejidad el comportamiento de los insectos sociales emerge como resultado de la interacción de individuos que poseen un comportamiento simple. Las investigaciones muestran que la complejidad ofrece respuestas satisfactorias que explican como emergen los patrones observados en el comportamiento de los insectos sociales pero no da respuesta a la pregunta de por que estos patrones han aparecido en el curso de la evolución. La complejidad no contradice a la teoría de la evolución sino la complementa. Aun no sabemos como la complejidad y la evolución interactúan entre sí, lo que sabemos es que ambas favorecen el desarrollo natural de los sistemas biológicos y sociales.
La complejidad no es necesariamente el mecanismo universal existen otros mecanismos que pueden explicar algunos de los patrones observados en los insectos sociales. Por ejemplo en el caso de las avispas las actividades en la colmena pueden ser entendidas como el resultado de la regulación y control de la reina. En este caso existe un organizador central que distribuye la información a las obreras mediante estímulos químicos. Otro posible mecanismo es el uso de moldes pre-existentes, aquí la forma de construir existe como un pre-patrón en el ambiente. Este pre-patrón puede ser originado por gradientes o campos naturales que son explotados por la colonia. Algunas especies hacen uso de las gradientes de temperatura y humedad para construir sus nidos y distribuir espacialmente sus larvas.
Búsqueda de Alimentos
Algunas actividades sociales como la búsqueda de alimentos resultan en complejos patrones espacio-temporales. En el caso de las hormigas se ha observado que la elección entre dos fuentes equivalentes de alimentos puede ser entendida como un fenómeno de auto-organización. Las hormigas exploradoras son inicialmente distribuidas entre dos fuentes de alimento. Las hormigas harán una elección aleatoria de una de las fuentes de alimento. Cuando alguna de las fuentes sea favorecida esta diferencia puede ser amplificada por el reclutamiento de otras hormigas. Si hay más exploradoras en una fuente más individuos serán atraídos a esa fuente especialmente si las feromonas están involucradas. Cuando una fuente es rica las exploradoras explotan más esa fuente conduciendo a la colonia a seleccionar la fuente más rica. Aquí la elección de una fuente de alimentos depende de la concentración de feromonas, cuando se alcanza el valor crítico una de las fuentes es la favorecida.
En el caso de las abejas, cuando una abeja exploradora encuentra una fuente de néctar, ella empieza a danzar para indicar a las otras abejas la dirección y la distancia de la fuente de alimento. Aquí las feromonas no intervienen y el comportamiento depende del reclutamiento de las abejas sobre la fuente de alimento. Si a una colonia son ofrecidas dos fuentes de alimento a la misma distancia las abejas exploraran las dos fuentes y hay una gran probabilidad que la danza se realice sobre la mejor fuente y se abandone la fuente de menor calidad. Este comportamiento garantiza a la colonia que se seleccione la mejor fuente de alimentos. En este caso la elección de una fuente depende de la concentración de la danza de las abejas cuanto esta alcanza un valor crítico el comportamiento sé auto-organiza y la explotación desorganizada es reemplazada por una explotación organizada de sólo una de las fuentes de alimento.
Construcción de Estructuras Complejas
Los insectos sociales son los constructores más laboriosos de la naturaleza. Algunas de las estructuras construidas por insectos sociales muestran una gran complejidad. Por ejemplo las estructuras realizadas por las termitas maravillan por su alto grado de regularidad y diversidad. Las termitas construyen estructuras que cumplen funciones especificas como domos defensivos, almacenes de alimentos y cámaras reales. Sus construcciones son de dimensiones gigantescas, generalmente las termitas poseen una proporción entre la dimensión de la estructura construida por la colonia respecto al tamaño de un individuo de aproximadamente 105. Esta proporción es comparable con las estructuras realizadas por el hombre. Las estructuras más sorprendentes son las realizadas por las termitas africanas. Un nido de termitas africanas usualmente posee hasta 6 tipos distintos de estructuras funcionales, donde destacan las murallas cónicas de protección, la cámara real y las granjas de hongos. Estas estructuras están interconectadas por una bien distribuida red de caminos y poseen un elaborado sistema de ventilación que permite regular la temperatura interior.
Estas observaciones nos llevan a preguntarnos como una colección de termitas pueden construir estructuras tan complejas. Es claro que el origen de la complejidad de estas estructuras no radica en la habilidad individual de las termitas sino en la emergencia de comportamientos colectivos resultantes de la interacción de una multitud de simples termitas.
Cuando las termitas construyen sus pilares impregnan el suelo con sus feromonas. Estas feromonas son sustancias difusas y se requiere de un numero mínimo de termitas para mantener una concentración capaz de atraer a otras termitas. En la construcción de un termitero tienen lugar dos fases sucesivas. En la primera fase ocurre una deposición aleatoria de pequeños pilares. Esta fase continua hasta que uno de los depósitos tenga un numero critico de termitas obreras. Entonces la segunda fase de comportamiento organizado se inicia. La presencia de un depósito inicial de sedimentos estimula a las termitas a depositar más material debido a las feromonas presentes en la construcción. Este efecto autocatalítico es el que conduce la construcción organizada de un solo termitero. Si el número de termitas en una pila es pequeño las feromonas se evaporan rápidamente y las termitas serán atraídas a la pila con mayor numero de termitas. Aquí el comportamiento organizado de la construcción del termitero depende del valor crítico de la concentración de termitas.
División de Labores
Los insectos sociales deben solucionar diariamente una serie de problemas como encontrar alimento, construir o extender los nidos y reproducirse. La división de labores permite a la colonia enfrentar estos problemas. En los insectos sociales la división de labores es flexible, las actividades que realizan los individuos de una colonia varían en respuesta a los cambios externos y perturbaciones internas. Aun no sabemos como esta flexibilidad es implementada a nivel individual ya que los individuos no poseen una representación global de las necesidades de la colonia. La emergencia de trabajadores especializados para realizar tareas especificas de un grupo inicial de individuos idénticos se ha estudiado en abejas, hormigas y avispas. Es probable que los miembros de la colonia responden a un estimulo dado cuando este alcanza determinado valor critico y su función en la colonia es cambiada. Se cree que este proceso es dinámico, los valores críticos varían dependiendo del desempeño previo, de la edad del individuo y del ambiente. Otra de las características que presentan los insectos sociales es la sincronización de sus actividades. Las hormigas son consideradas como los seres más laboriosos de la naturaleza pero los estudios han mostrado que en algunas especies cerca del 55% del tiempo las hormigas no hacen ninguna actividad útil. Las hormigas muestran claros patrones de ocio y actividad que parece no ser causados por factores externos y se cree que estas actividades son auto-sincronizadas por la colonia. La auto-sincronización parece ser un mecanismo de auto-organización de las actividades sociales permitiendo constantes cambios y mejoras en la asignación de tareas que son fundamentales para el mantenimiento de la colonia.
Microbots
Uno de las aplicaciones potenciales del estudio de la complejidad en insectos sociales es la posibilidad de desarrollar micro-robots o autómatas con capacidades mínimas pero que puedan auto-organizar su comportamiento y realizar tareas cooperativas. Las nuevas aplicaciones han despertado un gran interés en áreas como construcción donde se planea el desarrollo de robots obreros capaces de construir desde carreteras hasta edificios, en minería se planea construir robots encargados de las tareas de exploración y explotación, en medicina los robots pueden realizar operaciones al interior de cuerpo y resolver problemas como la obstrucción de arterias coronarias, en el futuro se planea enviar insectos robots para que exploren los planetas vecinos como Marte y Venus.
