האדריכלים של הטבע: חוקרים מגלים את הסוד של איך טרמיטים בונים את הקינים הענקיים שלהם

המחקר החדש מצביע על כך שלחות מסייעת להנחות חרקים במשימותיהם.

הטרמיטים מכונים לעתים קרובות כאדריכלי הטבע. הקנים שלהם, שיכולים להתנשא לגובה של כמה מטרים, עם מבנים מורכבים ומשוכללים, גלריות שמבטיחות תקשורת יעילה ומאווררות אוטומטית את פנים הקן באופן שיעורר את קנאתם של מהנדסי אנוש. כיצד אלפי או מיליוני חרקים יכולים לתאם את עבודתם לבניית קנים מוצקים ופונקציונליים עבור המושבה?

מחקר חדש שתיאמה אנדריאה פרנה, פרופסור למערכות מורכבות בבית הספר ללימודים מתקדמים IMT לוקה, ופורסם בכתב העת eLifeזיהה כעת את המנגנון הייחודי המשמש את הטרמיטים לביצוע משימות יוצאות דופן כאלה.

הטרמיטים כמעט סיימו לבנות מבנה מקושת. האורות האדומים הם אלומת האור המשמשת את הסורק התלת מימדי כדי לכמת את התקדמות הבנייה. קרדיט: ג'וליו פאצ'יני

על ביצוע ניסוי המעבדה שלהם על טרמיטים של מִין Coptotermes gestroi (במקור מדרום אסיה, אך שהתפשטה לחוף המזרחי של ארצות הברית), יצרו החוקרים זירות קטנות עם מבנים מלאכותיים בגבהים ובצורה שונים באמצעות חימר רטוב.

לאחר מכן הם אספו אוכלוסיות קטנות של טרמיטים ממושבה גדולה יותר וכימתו את התנהגות הבנייה שלהם בתגובה למבנים אלו על ידי מעקב וידאו אחר פעילותם של כל הטרמיטים באוכלוסייה, תוך אפיון בו-זמנית של השינויים במבנה התלת-ממדי. כך ניתן היה לבחון השערות שונות כדי לגלות את מנגנון התיאום המשמש לבניית קינים.

תובנות וניסויים השוואתיים

במקרה של נמלים, שהן – מלבד טרמיטים – קבוצת החרקים העיקרית האחרת המסוגלת לבנות מבנים גדולים ומסובכים למשל, מאמינים שנמלים מחדירות את חומר הבניין בפרומון, חומר כימי המושך נמלים אחרות אל המבנה. אתר בנייה ו'אומר להם' היכן לבנות. באופן זה, פעולתה של נמלה עובדת אחת מעוררת את פעילותן של נמלים אחרות בתהליך מגביר עצמי.

אם טרמיטים, כמו נמלים, הסתמכו גם על פרומונים כדי להנחות את פעילות הבנייה שלהם, אז הם לא צריכים להראות העדפה להפקדת כדורי חומר הבניין שלהם במיקום מסוים, מכיוון שלא היו פרומונים כלשהם בזירות המלאכותיות שהוכנו על ידי נסיינים. אבל זה לא היה המקרה: בעוד אוספי גלולות התרחשו בכל מקום בזירה, כל התצהירים היו מקומיים בראש מבנים שכבר קיימים. אולי הם יוכלו להעריך את הגובה של עמודים קטנים והטרוגניות באדמה, ובדרך זו, הם ימשיכו להוסיף חומר בניין על גבי מבנים קיימים. אבל גם זה לא היה המקרה: למעשה, טרמיטים הפקידו את כדורי הבניין שלהם בסבירות שווה על עמודים קצרים וגבוהים כאחד.

קבוצה קטנה של טרמיטים Coptotermes gestroi מוסיפה כדורי חימר לראשי עמודים מלאכותיים שהונחו על ידי הנסיינים. קרדיט: ג'וליו פאצ'יני

השערה נוספת הייתה שטרמיטים עשויים לחוש את העקמומיות של מצע הבניין, שכן מודלים קודמים מסוימים הראו שהוספת כדורים מתמדת במקומות של העקמומיות הגבוהה ביותר מספיקה כדי לייצר מבנים מורכבים מאוד הדומים לקני טרמיטים של מינים מסוימים. "בסימולציות שלנו, ראינו שלהטרוגניות קטנות של פני השטח יש עקמומיות גבוהה יותר מהמצע השטוח שמסביב, ולכן הם מורחבים ליצירת עמוד, הקצוות המחודדים של העמודים, בתורם, מושכים משקעים נוספים של חומר בניין וממשיכים לגדול עד שיתפצלו או יתמזגו עם עמוד אחר, וכן הלאה; מבנים מורכבים מאוד יכולים להיווצר עם הכלל הפשוט הזה", אומר ג'וליו פאצ'יני, המחבר הראשון של המחקר וחוקר ב-CNRS Institut Matière et Systèmes Complexes בפריז, צרפת.

למעשה, כשהטרמיטים התמודדו עם הגירויים המלאכותיים שסופקו בניסויים, הם תמיד העדיפו לבנות במקומות של העקמומיות הגבוהות ביותר, להוסיף כדורים בראש העמודים (ללא תלות בגובהם), וכאשר גירוי קיר קטן סופקו, לרוב המשיכו להוסיף כדורים בשתי פינות הקיר, שתי הנקודות שבהן העקמומיות מגיעה למקסימום.

הבנת יכולות חושיות של טרמיטים

הבעיה היא: איך טרמיטים יכלו לחוש בצורה כל כך מהימנה את העקמומיות של המבנים שהם בונים? לחוקרים היה מושג שאידוי מים ולחות יכולים להיות קשורים לזה. "הטרמיטים רגישים מאוד לריכוזי לחות: בניגוד לרוב החרקים האחרים, יש להם שלד חיצוני דק ועור רך, כלומר אפילו חשיפה ממושכת לרמות לחות מתחת ל-70 אחוז עלולה להיות קטלנית עבורם", מסביר פרנה. "זה לא מפתיע יותר מדי שהם יכולים לחוש את שיפוע הלחות האלה ולהגיב אליהם בהתנהגותם."

אבל איך להוכיח את זה? "מצאנו פתרון שתואר כ'פתרון לואו טק גאוני מאוד': על ידי אחד הסוקרים האנונימיים של כתב העת eLife: הכנו זירות ניסוי זהות לאלו המשמשות עם טרמיטים, אבל הפעם הספגה את החימר בתמיסת מלח של נתרן ביקרבונט. כשהמים מתמיסת המלח התאדו, הם הותירו אחריהם גבישי מלח זעירים, שגידולם סימן את אזורי האידוי הגבוה ביותר: אלו היו קצות העמודים, פינות הקירות: בדיוק אותם אזורים שהטרמיטים בחרו עבורם. פעילות בנייה!" מסביר פאצ'יני.

"מה שבאמת הפתיע אותנו היה לגלות שטרמיטים משתמשים בפתרון כל כך פשוט לבעיה מורכבת מאוד", מעיר פרנה. "בניסויים שלנו, מורכבות הקן נובעת רק ממנגנון פשוט אחד: טרמיטים צריכים להוסיף רק כדורי חומר בהתאם ללחות המקומית, אבל הכדורים שהם מוסיפים בתורם משנים את כל דפוס האידוי והלחות, וגורמים לטרמיטים אחרים לבנות במקום אחר, וכן הלאה, עד שייווצרו מבנים מורכבים מאוד".