När bin får födosökerfarenhet förfinar de ständigt både ordningen i vilken de besöker blommor och flygvägarna de tar mellan blommorna för att generera bättre och bättre vägar, enligt forskare vid Queen Mary University of London.

Trots detta, bin kan luras att ta frestande genvägar mellan blommorna även till priset av att öka det totala avståndet de måste flyga.

Djur som reser mellan flera destinationer och återvänder till en hemmabas - som bin, fåglar, primater och människor - står inför en situation som matematiker känner till som resandeförsäljarproblemet.

Utmaningen är att hitta en rutt som besöker varje destination samtidigt som man reser kortast möjliga sträcka. Tidigare forskning, tittar bara på i vilken ordning djuren anländer till varje destination, har visat att djur ofta hittar en bra, eller till och med optimalt, lösning men lite är känt om hur de hittar den lösningen.

Huvudförfattare Joseph Woodgate, från Queen Mary's School of Biological and Chemical Sciences, sa:"Djur kan inte bara inspektera en karta för att ta reda på var de bästa födokällorna finns eller planera hur man kommer mellan dem."

Humlor börjar med att inte veta något om terrängen eller var de kan hitta mat, så de måste utforska landskapet, upptäcka platser en efter en och sedan möta utmaningen att integrera sina rumsliga minnen i en effektiv rutt.

"Endast genom att övervaka varje rörelse de gör när de utforskar och försöker skapa en bättre rutt, kan vi förstå hur de tacklar denna utmaning", Dr Woodgate tillade.

Forskarna lät humlor födosökare äta på en rad konstgjorda blommor och använde harmonisk radarteknik för att följa individer kontinuerligt över varje födosöksresa de gjorde när de gradvis utvecklade lösningar på problemet med hur man besöker dem alla.

Resultatet var en av de största och mest kompletta datamängder om biflyg som någonsin registrerats och gav en djupgående titt på ruttutvecklingen för första gången någonsin. De fann att genom att helt enkelt fokusera på sekvenser av besök på matarstationer, snarare än de faktiska rörelserna mellan stationer eller hur rutter utvecklas, är otillräckligt för att förstå hur djur löser ruttoptimeringsproblem.

Studien, genomförs i samarbete med Rothamsted Research, publicerades i Vetenskapliga rapporter .

Professor Lars Chittka, koordinator för studien, sa:"Föreställ dig en säljare från London som behöver ringa till Manchester, Leeds, Glasgow, Edinburgh och Inverness innan de återvände hem. Från Manchester är det frestande att göra den korta resan över till Leeds, och från Glasgow är det frestande att besöka Edinburgh, men en säljare som gör det kommer snart att bli strandsatt i Inverness med en mycket lång bilresa hem. Den bättre lösningen är att resa upp ena sidan av Storbritannien och återvända nerför den andra."

Forskarna ställde bina inför en motsvarande utmaning.

Dr Woodgate sa:"Som förutspått, våra bin visade en stark preferens för att ta genvägar mellan närliggande matarpar även om det innebar att vi flyger längre i längden. Dock, de flög inte uteslutande bara till de närmaste möjliga matarna, och provade olika vägar på ett flexibelt sätt."

Spåren som registrerats av den harmoniska radarn kunde användas för att visualisera de rutter som bina tog när de sökte föda. Forskarna utvecklade animerade värmekartor som grafiskt visade hur vissa delar av rutten blev vanliga medan andra utforskningar glömdes bort när föredragna flygvägar upptäcktes.

Flygsträckan och varaktigheten av födosöksmatcherna minskade när bin fick erfarenhet och denna ökade effektivitet berodde främst på erfarna bin som flög rakare och utforskade mindre, snarare än förbättringar i den ordning som blommorna besöktes.

Dock, bina blev aldrig helt inställda på deras vägar och forskarna upptäckte bevis som tyder på att de använder slumpmässiga processer för att introducera viss variation i sina rutter, vilket kan hjälpa dem att prova olika besöksorder och leta efter förbättringar av sina rutter.

Resultaten avslöjar också att effektiva rutter utvecklas genom parallella förbättringar av både de ordermatare som besöktes och de faktiska rörelserna av bin som flyger mellan dem. Med andra ord, erfarna bin besökte inte bara sina matare i samma ordning, men också flög längs samma flyglinjer gång på gång. Dessa vanliga flygvägar var rakare än de rutter de flög när de först upptäckte matarna, så att de kan minska sitt reseavstånd även när de inte kunde besöka dem i bästa möjliga ordning.

Medförfattaren James Makinson sa:"Att förstå hur småhjärniga djur som bin hittar effektiva tumregler för att åstadkomma komplexa och flexibla beteenden har stor potential att informera utvecklingen av artificiell intelligens och avancerade robotar.

"Det är också viktigt att förstå hur bin och andra pollinerande insekter söker efter mat och använder landskapet är avgörande för att hantera riskerna för pollinatörtjänsterna som förlust av livsmiljöer och intensifiering av jordbruket innebär."