Раскрыта загадка архитектурного мастерства термитов
При этом ни у одного из насекомых нет четкого плана строительства: все происходит за счет самоорганизации.
Термитники было бы некорректно сравнивать со зданиями – это целые города, достигающие 10 м в высоту и 15 м в диаметре, с бесчисленными туннелями и коридорами, залами и галереями. Ученые предполагают, что вырастают они не в результате реализации заранее продуманного плана, а за счет самоорганизации, подобно ветвящимся кронам деревьев. Однако как именно этого добиваются термиты, было непонятно.
В своем новом исследовании Кристиан Жос (Christian Jost) и его коллеги из французского Университета Тулузы использовали рентген, чтобы «просветить» термитники и выявить все детали их внутренней структуры. Изучались строения трех разных родов африканских термитов (Cubitermes, Thoracotermes и Procubitermes), жилища которых внешне мало похожи друг на друга: грибовидные у Cubitermes, колонны у Thoracotermes и конусовидные у Procubitermes. Но, как показали авторы новой работы, концепции строительства всегда одинаковые. Насекомым не требуется ни общего замысла, ни представлений об устройстве своего поразительного жилища – достаточно следовать набору нехитрых правил.
Термитник начинается с одного туннеля, завершающегося первой залой. Дальнейшее строительство основывается на простых правилах: туннели всегда роются из залов, но чем древнее зал, тем реже из него начинают копать новые ходы. Это достигается за счет постепенного ослабевания химических сигналов, которые оставляют строители.
Протяженность и направление туннеля – дело, в общем-то, случайное, но, уперевшись в уже проделанный ход, он заканчивается и никогда не проходит его насквозь. Каждый туннель либо обрывается таким образом, либо завершается новой залой. Близко расположенные друг к другу залы объединяются в одну, а неиспользуемые туннели заделываются – об этом строителям также сообщают химические сигналы. Заметим, что такой принцип напоминает организацию транспортных сетей и у муравьев: все происходит более или менее случайным образом, однако чаще используемые (более короткие или ведущие к более богатым ресурсам пищи) пути закрепляются с помощью химических меток, а менее используемые «забываются».
На основе этих правил ученые составили математическую модель и рассчитали массу структур термитников, а затем сравнили их виртуальные постройки с примерно полутысячей реальных структур, которые установили с помощью рентгеноскопии. Совпадение оказалось замечательным. «Новая работа показывает, что сравнительно простые поведенческие алгоритмы, для выполнения которых термиту-строителю требуются лишь представления о текущем локальном окружении, позволяют создавать своего рода архитектуру, без центральной координации или детального плана постройки», – подчеркивает Кристиан Жос.