গবেষণা: পিঁপড়া তাদের বাসায় স্থিতিশীল টানেল তৈরি করে, যেমন মানুষ জেঙ্গা খেলে

পিঁপড়াগুলি দুর্দান্ত খননকারী যারা বিভিন্ন স্তরে জটিল বাসা তৈরি করে, কখনও কখনও 25 ফুট গভীর পর্যন্ত, টানেলের একটি জটিল নেটওয়ার্ক দ্বারা সংযুক্ত। এখন ক্যালটেকের একদল বিজ্ঞানী এক্স-রে ব্যবহার করে শিখেছেন পিঁপড়া কীভাবে টানেল তৈরি করে। বিজ্ঞানীরা দেখেছেন যে পিঁপড়াগুলি স্বজ্ঞাতভাবে বুঝতে পারে যে কাঠামোর স্থায়িত্ব বজায় রেখে তারা কোন শস্য কণা তৈরি করতে পারে। জেঙ্গা। তিনি দলের কাজের বর্ণনা দিয়েছেন একটি নতুন কাগজ প্রসিডিংস অফ দ্যা ন্যাশনাল একাডেমি অব সায়েন্সেস -এ প্রকাশিত।

সামষ্টিক আচরণে আগ্রহী বিজ্ঞানীরা যুগ যুগ ধরে পিঁপড়ার উপর গবেষণা করছেন। এর কারণ হল পিঁপড়া, একটি দল হিসাবে, একটি দানাদার পরিবেশের মত আচরণ করে। একে অপরের থেকে দূরত্বে থাকা বেশ কয়েকটি পিঁপড়া পৃথক পিঁপড়ের মতো আচরণ করে। কিন্তু এটি যথেষ্ট পরিমাণে একত্রিত করুন এবং কঠিন এবং তরল উভয় বৈশিষ্ট্য প্রদর্শন করে একটি ইউনিটের মতো কাজ করুন। উদাহরণস্বরূপ, আপনি একটি চা -পাত্র থেকে আগুনের পিঁপড়া pourেলে দিতে পারেন, অথবা টাওয়ার বা ভাসমান ভেলা তৈরির জন্য পিঁপড়া একে অপরের সাথে সংযুক্ত হতে পারে। পিঁপড়া ক্ষুদ্র মস্তিষ্কের ছোট প্রাণী হতে পারে, কিন্তু উপনিবেশের বেঁচে থাকার বিষয়টি নিশ্চিত করতে এই সামাজিক পোকামাকড়গুলি সম্মিলিতভাবে একটি অত্যন্ত উৎপাদনশীল সমাজে পরিণত হতে পারে।

কিছু বছর আগে, আচরণগত জীববিজ্ঞানী ছেলে থেরাউলাজ ফ্রান্সের টুলুজে ইনস্টিটিউট ফর অ্যাডভান্সড রিসার্চ এবং বেশ কয়েকজন সহকর্মী আর্জেন্টাইন পিঁপড়া এবং কম্পিউটার মডেলিংয়ের সাথে ল্যাবরেটরি পরীক্ষা -নিরীক্ষা করেছেন। তিনটি সহজ নিয়ম চিহ্নিত করুন পিঁপড়ার টানেল আচরণ নিয়ন্ত্রণ করে। একটি ধারণা দিতে: (1) পিঁপড়া ধ্রুব গতিতে শস্য সংগ্রহ করে (প্রতি মিনিটে প্রায় 2); (2) পিঁপড়েরা তাদের দানাগুলোকে অন্য শস্যের পাশে ফেলে দেয় কলাম তৈরির জন্য; এবং (3) পিঁপড়া সাধারণত অন্যান্য পিঁপড়ার দ্বারা ধরা পড়ার পর রাসায়নিক ফেরোমোন দিয়ে চিহ্নিত শস্য নির্বাচন করে। টেল এবং তাই। এই তিনটি নিয়মের উপর ভিত্তি করে, তারা একটি কম্পিউটার সিমুলেশন সেট করে, এবং এক সপ্তাহ পরে আমরা দেখতে পেলাম যে ভার্চুয়াল পিঁপড়াগুলি বাস্তব পিঁপড়ার বাসার মতো একটি কাঠামো তৈরি করেছে। তারা উপসংহারে এসেছিল যে এই নিয়মগুলি কেন্দ্রীয় সমন্বয়ের প্রয়োজন ছাড়াই পৃথক পিঁপড়ার মধ্যে স্থানীয় মিথস্ক্রিয়া থেকে উদ্ভূত।

সম্প্রতি, ক 2020 এর কাগজ পিঁপড়ার উপনিবেশে শ্রম বিভাজনের সামাজিক গতিশীলতা মানুষের সামাজিক নেটওয়ার্কগুলিতে রাজনৈতিক মেরুকরণের বিকাশের মতোই। পিঁপড়া তাদের নিজস্ব ট্রাফিক নিয়ন্ত্রণেও ভাল। ক 2018 শিক্ষা জর্জিয়া টেকের ড্যানিয়েল গোল্ডম্যান আবিষ্কার করেছিলেন যে কীভাবে আগুনের পিঁপড়া ট্রাফিক জ্যাম তৈরি না করে টানেল ড্রিলিংকে অপ্টিমাইজ করে। আমরা সেই সময়ে রিপোর্ট করেছি, গ্রুপটি উপসংহারে এসেছিল যে যখন একটি পিঁপড়া একটি টানেলের মুখোমুখি হয়েছিল যেখানে অন্যান্য পিঁপড়া ইতিমধ্যে কাজ করছিল, এটি অন্য টানেল খুঁজে পেতে পিছিয়ে গেল। যে কোনও সময়ে, উপনিবেশের একটি ছোট অংশ খনন করা হয়: 30 শতাংশ 70 শতাংশ কাজ করে।

জর্জিয়া টেক -এ ডেভিড হু -র বায়োলোকোমোশন টিমও আগুন পিঁপড়ার বিষয়ে তদন্ত করেছে। 2019 সালে, তিনি এবং তার সহকর্মীরা বলেছিলেন যে তারা সক্রিয়ভাবে আগুনের পিঁপড়ের ভাসমান ভেলাকে প্রভাবিতকারী শক্তির পরিবর্তন অনুভব করতে পারে। পিঁপড়া বিভিন্ন তরল প্রবাহের অবস্থা চিনতে পারে এবং ভেলা স্থিতিশীলতা বজায় রাখার জন্য সেই অনুযায়ী তাদের আচরণকে মানিয়ে নিতে পারে। নদীর পানিতে চলা একটি প্যাডেল ঘূর্ণায়মান ঘূর্ণি (ঘূর্ণিঝড় ছড়ানো নামে পরিচিত) একটি সিরিজ তৈরি করবে যার ফলে পিঁপড়ার ভেলা ঘুরবে। এই ঘূর্ণিরাও সালা ভাঙার জন্য পর্যাপ্ত অতিরিক্ত বাহিনী প্রয়োগ করতে পারে। র cent্যাফ্টে কাজ করা কেন্দ্রীভূত এবং শিয়ার ফোর্স উভয় ক্ষেত্রেই পরিবর্তন খুব ছোট – সম্ভবত স্বাভাবিক মহাকর্ষ বলের 2 থেকে 3 শতাংশের মধ্যে। পিঁপড়া একরকম তাদের শরীরে এই ছোট পরিবর্তনগুলি অনুভব করতে পারে।

পশ্চিমা ফসলের পিঁপড়ার উপর এই সর্বশেষ নিবন্ধ (Pogonomyrmex occidentalis), একটি মিলিমিটার স্কেলে মাটির দানা দিয়ে ড্রিল করার ক্ষমতার জন্য নির্বাচিত। সহ-লেখক জোসে আন্দ্রেড, একজন ক্যালটেক প্রকৌশলী, নমুনাগুলি দেখার পরে টানেল পিঁপড়ার অন্বেষণে অনুপ্রাণিত হন। পিঁপড়া শিল্প। পিঁপড়ার পাহাড়ে এক ধরনের গলিত ধাতু, প্লাস্টার বা সিমেন্ট ingেলে টুকরা তৈরি করা হয় যা সব টানেলের মধ্য দিয়ে প্রবাহিত হয় এবং শেষ পর্যন্ত শক্ত হয়ে যায়। চূড়ান্ত জটিল কাঠামো প্রকাশ করার জন্য আশেপাশের মাটি সরানো হয়। অ্যান্ড্রাড এতটাই নড়াচড়া করেছিলেন যে তিনি ভাবতে শুরু করেছিলেন যে পিঁপড়াগুলি কীভাবে এই বিল্ডিংগুলি খনন করতে পারে তা “জানে”।

অ্যান্ড্রাড প্রকল্পের জন্য ক্যালটেকের জৈব প্রকৌশলী জো পার্কারের সাথে সহযোগিতা করেছিলেন; পার্কারের গবেষণা অন্যান্য প্রজাতির সঙ্গে পিঁপড়ার পরিবেশগত সম্পর্কের উপর আলোকপাত করে। তিনি বলেন, “আমরা কোন পিঁপড়ার সাক্ষাৎকার নিইনি তারা জানতে চাচ্ছে যে তারা কি করছে, কিন্তু আমরা এই ধারণা নিয়ে শুরু করেছি যে তারা ইচ্ছাকৃতভাবে খনন করছে”। অ্যান্ড্রাড বলল। “আমরা ভেবেছিলাম হয়তো পিঁপড়া খেলছে জেঙ্গা। “

অন্য কথায়, গবেষকরা সন্দেহ করেছিলেন যে পিঁপড়াগুলি মাটিতে হামাগুড়ি দিচ্ছে এবং খালি শস্যের জন্য শিকার করছে, যেমন মানুষ একটি থেকে বের করার জন্য খালি ব্লক খুঁজছিল। জেঙ্গা সমালোচনামূলক লোড-ভারবহন অংশগুলি স্থাপন করা। এই ব্লকগুলি একটি “পাওয়ার চেইন” নামে পরিচিত যা একটি স্থিতিশীল কাঠামো তৈরি করতে ব্লকগুলি (বা পিঁপড়ার মিশ্রণের আকারে দানাদার মাটির কণা) সংকোচনের কাজ করে।

তাদের পরীক্ষা -নিরীক্ষার জন্য, অ্যান্ড্রাড এবং সহকর্মীরা 500 মিলি কুইক্রেট মাটি 20 মিলিলিটার পানিতে মিশিয়ে মিশ্রণটি কয়েকটি ছোট কাপ মাটিতে রেখেছিলেন। CT স্ক্যানারের ভিতরে কত সহজেই এগুলো রাখা যায় সেজন্য কাপের সাইজ বেছে নেওয়া হয়েছিল। পরীক্ষায় এবং ত্রুটির দ্বারা, গবেষকরা সর্বোত্তম খনন গতি অর্জনের জন্য প্রয়োজনীয় পিঁপড়ার সংখ্যা নির্ধারণ করেছেন, ধীরে ধীরে সংখ্যা বাড়িয়েছেন, একটি পিঁপড়া দিয়ে শুরু: 15।

যখন পিঁপড়া তাদের অগ্রগতি দেখতে টানেল টেনেছিল, দলটি প্রতি 10 মিনিটে সাড়ে চারটি রেজোলিউশন স্ক্যান করেছিল। ফলস্বরূপ 3D ইমেজ থেকে, তারা নমুনার প্রতিটি কণার জন্য একটি “ডিজিটাল অবতার” তৈরি করে এবং প্রতিটি শস্যের আকৃতি, অবস্থান এবং অভিযোজন ধারণ করে – যা সবই মাটির নমুনায় বাহিনীর বিতরণকে উল্লেখযোগ্যভাবে প্রভাবিত করতে পারে। গবেষকরা বিভিন্ন সময়ে তোলা ছবি তুলনা করে পিঁপড়ার দ্বারা প্রতিটি শস্য কীভাবে সরানো হয়েছিল তা নির্ধারণ করতে সক্ষম হন।

যখন সুদৃ়ভাবে টানেল খননের কথা আসে, পিঁপড়া সবসময় সহযোগিতা করে না। “এরা একধরনের উদ্ভট” আন্দ্রেড বলল। “তারা যখন খুশি খনন করে। আমরা এই পিঁপড়াগুলিকে একটি পাত্রে রাখতাম এবং কেউ কেউ খনন শুরু করতাম এবং এই অবিশ্বাস্য অগ্রগতি সাধন করতাম। কিন্তু অন্যরা কয়েক ঘন্টার জন্য এবং কখনও খনন করবে না। এবং কিছু কিছু সময়ের জন্য খনন করবে এবং তারপর থামবে বিরতি.”

অ্যান্ড্রাড এবং পার্কার বিশ্লেষণে বেশ কয়েকটি উদাহরণ লক্ষ্য করেছেন। উদাহরণস্বরূপ, পিঁপড়া সাধারণত কাপের ভিতরের প্রান্ত খনন করে – এটি একটি কার্যকরী কৌশল কারণ কাপের পাশগুলো টানেল কাঠামোর অংশ হিসেবে কাজ করতে পারে এবং পিঁপড়ার মধ্যে একটু চেষ্টা করতে পারে। পিঁপড়াও তাদের টানেলের চেয়ে সরলরেখা পছন্দ করে, যা দক্ষতা বৃদ্ধি করে। পিঁপড়া যতটা সম্ভব খাড়া টানেল খনন করে। মাটির মতো দানাদার পরিবেশে, খাড়া সম্ভাব্য কোণটিকে “বিশ্রাম কোণ” বলা হয়; যদি আপনি এই কোণটি অতিক্রম করেন, কাঠামোটি ভেঙে পড়বে। পিঁপড়াগুলি এই গুরুত্বপূর্ণ সীমা অনুভব করতে পারে, নিশ্চিত করে যে তাদের টানেলগুলি কখনই বিশ্রাম কোণ অতিক্রম করবে না।

মৌলিক পদার্থবিজ্ঞানের ক্ষেত্রে, দলটি দেখেছে যে যখন পিঁপড়া টানেল খননের জন্য মাটির দানা সরিয়ে দেয়, কাঠামোকে প্রভাবিত করে এমন পাওয়ার চেইনগুলি একটি এলোমেলো বন্টন থেকে নিজেদেরকে পরিবর্তন করে একটি টানেলের বাইরে এক ধরনের আস্তরণ তৈরি করে। এই বাহিনীর পুনর্বণ্টন সুড়ঙ্গের বিদ্যমান দেয়ালগুলিকে শক্তিশালী করে এবং সুড়ঙ্গের শেষে শস্যের চাপ কমায়, সুড়ঙ্গকে আরও প্রসারিত করে, পিঁপড়াদের জন্য এই শস্যগুলি সরানো সহজ করে তোলে।

“এটি একটি রহস্য ছিল যে পিঁপড়া কীভাবে এই কাঠামো তৈরি করেছিল, যা কয়েক দশক ধরে ইঞ্জিনিয়ারিং এবং পিঁপড়ার বাস্তুশাস্ত্রে স্থায়ী ছিল।” পার্কার বলল। “দেখা গেল যে এই নমুনার শস্যগুলি সরিয়ে আমরা পর্যবেক্ষণ করেছি, পিঁপড়াগুলি খনন করার সময় এই চারপাশের শিকলগুলির সুবিধা নেয়।” পিঁপড়া তাদের উপর যান্ত্রিক শক্তির মূল্যায়ন করার জন্য পৃথক শস্য আঘাত করে।

পার্কার এটিকে এক ধরনের আচরণগত অ্যালগরিদম হিসেবে দেখেন। “এই অ্যালগরিদম একটি একক পিঁপড়ে নেই” সে বলেছিল। “এই সমস্ত কর্মীদের colonপনিবেশিক আচরণ যা একটি উন্নত জীব হিসাবে কাজ করে। এটি একটি প্রাকৃতিক বিশ্বের অলৌকিক ঘটনা যে আমরা এই সব পিঁপড়ার ক্ষুদ্র মস্তিষ্কে কিভাবে এই আচরণগত কর্মসূচি ছড়ায় তা ব্যাখ্যা করতে পারি না।”

DOI: PNAS, 2021। 10.1073 / pnas.2102267118 (DOI সম্পর্কে)।