_ Cercetătorii descoperă secretul modului în care termitele își construiesc cuiburile uriașe

Termitele sunt arhitecții lumii naturale. Cuiburile pe care le construiesc pot atinge metri inaltime, cu structuri complexe si elaborate, galerii care asigura o comunicare eficienta si care aerisesc automat interiorul cuibului intr-un mod care ar face invidia inginerilor umani. Cum își pot coordona mii sau milioane de insecte munca pentru a construi cuiburi solide și funcționale pentru colonie?

Un nou studiu coordonat de Andrea Perna, profesor în sisteme complexe la Școala IMT de Studii Avansate Lucca, și publicat în jurnalul eLife, a identificat acum mecanismul unic folosit de termite pentru a îndeplini o astfel de sarcină extraordinară.

Pentru că au efectuat experimentul lor de laborator pe termite din specia Coptotermes gestroi (originară din Asia de Sud, dar care s-a răspândit în coasta de est a Statelor Unite), cercetătorii au creat arene mici cu structuri artificiale de diferite înălțimi și forme, folosind argilă umedă.

Au colectat apoi populații mici de termite dintr-o colonie mai mare și și-au cuantificat comportamentul de construcție. ca răspuns la aceste structuri prin urmărirea video a activității tuturor termitelor din populație, în timp ce caracterizează simultan modificările structurii 3D. În acest fel, a fost posibilă testarea diferitelor ipoteze pentru a descoperi mecanismul de coordonare utilizat pentru construirea cuiburilor.

În cazul furnicilor, care – pe lângă termite – reprezintă celălalt grup major de insecte capabile să construiască mari dimensiuni. și structurile complicate, de exemplu, se crede că furnicile impregnează materialul de construcție cu un feromon, o substanță chimică care atrage alte furnici pe șantier și „le spune” unde să construiască. În acest fel, acțiunea unei furnici lucrătoare declanșează activitatea altor furnici într-un proces de auto-amplificare.

Dacă termitele, ca și furnicile, s-au bazat și pe feromoni pentru a-și ghida activitatea de construcție, atunci ar trebui să" Nu manifestă o preferință pentru depozitarea granulelor de material de construcție în orice locație anume, deoarece nu existau feromoni în arenele artificiale pregătite de experimentatori. Dar nu a fost cazul: în timp ce colecțiile de peleți au avut loc peste tot în arenă, depunerile au fost toate localizate în vârful structurilor deja existente.

Poate că ar putea fi capabili să evalueze elevația stâlpilor mici și eterogenitățile. în pământ, și în acest fel ar continua să adauge material de construcție peste structurile deja existente. Dar nici acesta nu a fost cazul: de fapt, termitele și-au depus peleții de construcție cu aceeași probabilitate atât pe stâlpii scurti, cât și pe cei înalți.

O altă ipoteză a fost că termitele ar putea să simtă curbura substratului clădirii, întrucât unele modele anterioare au arătat că adăugarea constantă de pelete în locațiile cu cea mai mare curbură este suficientă pentru a produce structuri foarte complexe care seamănă cu cuiburile de termite ale unor specii.

„În simulările noastre, am observat că mici eterogenități ale suprafața are o curbură mai mare decât substratul plat înconjurător și astfel sunt extinse pentru a forma un stâlp, extremitățile ascuțite ale stâlpilor atrag la rândul lor depuneri suplimentare de material de construcție și continuă să crească până când se despart sau se contopesc cu un alt stâlp și așa mai departe; cu această regulă simplă se pot forma structuri foarte complexe”, spune Giulio Facchini, primul autor al studiului și cercetător la Complexele CNRS Institut Matière et Systèmes din Paris, Franța.

De fapt, atunci când termitele s-au confruntat cu stimulii artificiali furnizați în experimente, au preferat întotdeauna să construiască în locațiile cu cea mai mare curbură, adăugând granule în vârful stâlpilor (independent de înălțimea lor) , iar când a fost furnizat un mic stimul de perete, de cele mai multe ori au continuat să adauge pelete la cele două colțuri ale peretelui, cele două puncte în care curbura atinge maximul.

Problema este: cum ar putea termitele atât de sigur. simți curbura structurilor pe care le construiau? Cercetătorii au avut un indiciu că evaporarea apei și umiditatea ar putea avea de-a face cu asta.

„Termitele sunt foarte sensibile la concentrațiile de umiditate: spre deosebire de majoritatea celorlalte insecte, au un exoschelet subțire și piele moale, ceea ce înseamnă că chiar și o expunere prelungită la niveluri de umiditate sub 70% poate fi letală pentru ei”, explică Perna. „Nu este prea surprinzător că ei pot simți aceste gradiente de umiditate și le pot răspunde prin comportamentul lor.”

Dar cum să dovedim asta?

„Am găsit o soluție care a fost descrisă ca o „soluție low tech foarte ingenioasă”: de către unul dintre recenzorii anonimi ai revistei eLife: am pregătit arene experimentale identice cu cele folosite cu termite, dar de data aceasta impregnând argila cu o soluție salină de bicarbonat de sodiu”, explică Facchini. .

„Pe măsură ce apa din soluția salină s-a evaporat, a lăsat în urmă mici cristale de sare, a căror creștere a marcat regiunile cu cea mai mare evaporare: acestea erau vârfurile stâlpilor, colțurile pereților: exact. aceleași regiuni pe care termitele le selectaseră pentru activitatea lor de construcție!"

"Ceea ce ne-a surprins cu adevărat a fost să descoperim că termitele folosesc o soluție atât de simplă la o problemă foarte complexă", comentează Perna.

„În experimentele noastre, complexitatea cuibului reiese dintr-un singur mecanism simplu: termitele trebuie să adauge doar pelete de material în funcție de umiditatea locală, dar peleții pe care le adaugă schimbă la rândul lor întreg modelul de evaporare și umiditate, inducând alte termite. pentru a construi într-o locație diferită și așa mai departe, până când se produc structuri foarte complexe.”

(Fluierul)