Тайна зодчих природы: как термиты строят свои гигантские термитники

Невероятные строительные способности термитов всегда вызывали восхищение исследователей. Эти мелкие насекомые способны возводить многометровые термитники невероятной сложности – с лабиринтами галерей для эффективного перемещения, системами естественной вентиляции, которым могут позавидовать лучшие инженеры человечества.

этот таинственный мир
этот таинственный мир
этот таинственный мир
этот таинственный мир
этот таинственный мир
Дерево, которое может жить более 1000 лет
Дерево, которое может жить более 1000 лет
Как путешествовать во времени, не нарушая физики Эйнштейна
Как путешествовать во времени, не нарушая физики Эйнштейна
Скрытый оттенок: почему древние цивилизации не видели синий цвет?
Скрытый оттенок: почему древние цивилизации не видели синий цвет?
Якуруна: загадочные хранители Амазонских вод
Якуруна: загадочные хранители Амазонских вод
Как могут выглядеть инопланетяне?
Как могут выглядеть инопланетяне?
previous arrow
next arrow

Но как тысячи или миллионы термитов умудряются скоординировать свои действия, чтобы создавать столь монументальные и функциональные жилища для своей колонии?

Новое исследование под руководством Андреа Перна, профессора комплексных систем из Школы передовых исследований IMT Лукка, раскрывает этот секрет. В опубликованной в журнале eLife работе ученые выявили уникальный механизм, с помощью которого термиты добиваются столь выдающихся строительных результатов.

В ходе лабораторного эксперимента с термитами вида Coptotermes gestroi исследователи создали небольшие арены с искусственными конструкциями различной высоты и формы из влажной глины. Затем они собрали группы термитов из более крупной колонии и количественно оценили их строительное поведение на этих конструкциях, отслеживая по видео активность всех особей и изменения в 3D-структуре.  

Сравнивая наблюдения с другими общественными насекомыми-строителями, такими как муравьи, ученые выдвигали и проверяли различные гипотезы о том, как термиты координируют свою деятельность. Если бы, подобно муравьям, они полагались на феромоны для “инструктирования”, то не должны были отдавать предпочтение каким-либо местам для размещения строительного материала в изначально стерильной арене. Однако термиты явно концентрировали свои усилия на вершинах уже существующих конструкций.

термит
Термиты (Coptotermes gestroi) спонтанно построили на экспериментальной арене несколько столбов.

Возможно, они просто оценивали высоту неровностей и продолжали надстраивать их? Но нет – термиты с равной вероятностью откладывали комочки строительного материала как на коротких, так и на высоких столбиках.

Настоящий ключ к разгадке исследователи обнаружили, анализируя еще одну гипотезу – о том, что термиты могут улавливать кривизну строительного субстрата. В компьютерных симуляциях было показано, что постоянное добавление материала в местах с наибольшей кривизной приводит к формированию структур, очень похожих на термитники.

И действительно, в экспериментах термиты предпочитали строить в местах максимальной кривизны – на вершинах столбиков и в углах стен, куда и откладывали свои “строительные комочки”.

Но как они определяют эти участки повышенной кривизны? Ключ был в особой чувствительности термитов к влажности. В отличие от большинства других насекомых, у термитов тонкий наружный скелет и мягкая кожа, из-за чего они остро реагируют на изменения влажности и избегают сухих мест.

Чтобы доказать это, исследователи пропитали глину в аренах солевым раствором бикарбоната натрия. После испарения воды на местах с наибольшим испарением – кончиках столбиков и углах стен – оставались кристаллики соли, точно совпадавшие с “горячими точками” строительной активности термитов!

термит
Недавние исследования показали, что термиты строят свои сложные гнезда, чувствуя уровень влажности и реагируя на него, а не используя феромоны, раскрывая простой, но эффективный механизм создания сложных структур.

“То, что по-настоящему удивило нас – это открытие того, что термиты используют такое простое решение для очень сложной проблемы”, – комментирует Андреа Перна.

В экспериментах сложность гнезда самоорганизуется снизу-вверх из одного простого механизма: термиты откладывают комочки материала только в местах с наибольшей локальной влажностью. Но при этом их комочки, в свою очередь, меняют весь рисунок испарения, побуждая других термитов строить уже в других влажных точках. Этот непрерывный процесс и приводит в итоге к формированию невероятно замысловатых структур.

Термиты демонстрируют уникальную форму естественного распределенного интеллекта, позволяющего эффективно решать масштабные коллективные задачи без централизованного управления. Они возводят свои грандиозные дома, просто следуя локальным градиентам влажности в своем микроокружении.

Это открытие важно не только для понимания биологии термитов, но и может подсказать новые принципы для разработки децентрализованных систем в различных областях – от строительства до робототехники. 

Природа в очередной раз впечатляет нас мощью простых правил организации невероятно сложных систем.

Читайте также: Загадка: по всему миру обнаружены сотни новых мест, связанных с кругами фей

grifon 01
asteroid 01 2
pashi 01
bolshoe krasnoe pyatno 01
lun 01 1
Вопреки распространенному утверждению, мифические грифоны не были вдохновлены окаменелостями динозавров
Вопреки распространенному утверждению, мифические грифоны не были вдохновлены окаменелостями динозавров
Что, если 12 июля 2038 года в Землю врежется астероид?
Что, если 12 июля 2038 года в Землю врежется астероид?
Тайна острова Пасхи: никакого коллапса, скорее всего, не было
Тайна острова Пасхи: никакого коллапса, скорее всего, не было
Большое Красное Пятно Юпитера – обман? Гигантский шторм, возможно, не тот, что был открыт 350 лет назад
Большое Красное Пятно Юпитера – обман? Гигантский шторм, возможно, не тот, что был открыт 350 лет назад
Как китайская лунная миссия может раскрыть тайны возникновения жизни на Земле
Как китайская лунная миссия может раскрыть тайны возникновения жизни на Земле
previous arrow
next arrow
Поделиться

Добавить комментарий