Kollektív elme a halomban: Hogyan építik fel a termeszek hatalmas szerkezeteiket?

A termeszek egy tonnányi szennyeződés negyedét mozgatják, hogy olyan halmokat építsenek, amelyek elérhetik az 5 métert és az ennél is magasabbat.

A termeszkupacok, mint ez Namíbiában, buborékszerű kamrák sorozatát tartalmazzák, amelyeket elágazó járatok kötnek össze.

halomban

Fotó: Frantisek Staud, National Geographic

Az elmúlt 26 évben J. Scott Turner a termeszes halmokat propánnal töltötte meg, lézerekkel szkennelte és vakolattal töltötte meg őket. Mikroszkópos gyöngyökkel táplálta a termeszeket, fluoreszcens zöld vizet adott a rovaroknak, és még a termeszek viselkedését is videojátékokká próbálta alakítani.

Az állatfiziológia professzora a Syracuse-i SUNY Környezettudományi és Erdészeti Főiskolán, ez a magas rangú értelmiségi MacGyver mindezt egy biológiai rejtély nyomai után kutatva: Hogyan építik az apró termeszek ilyen látványos struktúrákat?

Egyetlen termesz alig lehet nagyobb, mint a köröm holdja, félig átlátszó exoskeletonja annyira érzékeny a napfényre, hogy egy gyermek papucsban összezúzza. De egy-két millió csoportban a termeszek félelmetes építészek, olyan halmokat építenek, amelyek elérhetik az 5 métert is. Egy tipikus halomban található körülbelül 15 font termesz (kb. 33 font) egy átlagos évben egy tonna (kb. 550 font) talaj és több tonna víz egynegyedét fogja megmozgatni.

A termeszek egy olyan szimbiotikus gombát is „tenyésztenek”, amely nyolcszor többet foglal el a fészekben, mint a rovarok. Néhány termesz pedig annyi pázsitot eszik évente, mint egy 880 font (400 font) tehén.

A hangyákhoz, a méhekhez és más társadalmi rovarokhoz hasonlóan a termeszek is olyan társadalmakban élnek, ahol a kolónia kollektív ereje messze felülmúlja az egyénét. A szuper-organizmus részese lehet az apró termeszek szuperhatalma. De egy termeszdomb olyan, mint egy építkezés művezető nélkül - senki sem felelős a projektért. Van-e "kollektív terv" kódolva a telep kollektív elméjében? Ez a kérdés évek óta megszállta Turnert.

A halmokon történő kísérletezés mellett Turner számítógépes szimulációkat tervez a termeszek viselkedésének mélyebb mintáinak feltárására. Nem lenne rossz azt mondani, hogy a szuperorganizmus pszichéjét kereste, de ez nem érné el teljesen az összes többi dolgot, amelyet útközben észrevett - beleértve a nyomokat arra vonatkozóan, hogy az emberek hogyan építhetnek többet energiatakarékos épületek, hogyan tervezhetünk robotokat olyan helyekre, mint a Mars, és még olyan sajátos termeszes viselkedés is, amelyek segíthetnek megérteni saját agyunk működését.

A termeszek érintés és rezgés segítségével kommunikálnak egymással.

Fotó: Frantisek Staud, National Geographic

Mindig készen áll az újjáépítésre

Turner észak-namíbiai szemiarid szavannák közepette folytatja terepmunkáját, egy állami tulajdonban lévő Omatjenne nevű kutatóállomáson - a villám kifejezés a helyi herero nyelven. Valóban, a farm délutáni túráján a láthatárt zsíros, sötét felhők töltik meg, amelyeket hamarosan eláraszt az áram.

A termesz élete verseny az eső ellen, mondja Turner. A termeszes halmok felépítése négy-öt évig is eltarthat, de egy nagyon erős felhőszakadás miatt a halmok harmada összeomolhat. Tehát a termeszek mindig száguldoznak, hogy újjáépítsék halmaikat, amilyen gyorsan az időjárás rontja őket.

Az újjáépítési folyamat bemutatásához Turner egy csiga, egy olyan eszköz, amely nagy dugóhúzóhoz hasonlít, bevág a halom kőkemény felületébe. Amint oldalról egy hat hüvelykes (15 centiméteres) szennyeződugót húz elő, termeszek ömlenek ki a lyukból. A katonák csípős mandibláikkal harcra készen rajonganak, a piszokkal teli szájjal dolgozó munkások pedig eldugják a lyukat. Honnan tudják, hogy lyuk van a halomban?

A termeszek "újdonság-detektorok", amelyek izgalomra hangolódnak és mindig éberek - mondja Turner. (Ha nincs külső stimuláció, a termeszek néha kis csoportokban állnak, masszírozzák egymás antennáit.) A Turner laboratóriumi kísérletek azt sugallják, hogy reagálnak az enyhe légmozgásokra, a páratartalom és a gázok, például szén-dioxid koncentrációjának változásaira.

A zavar első jeleire egy termesz fut, hogy érintéssel és rezgéssel közölje a hírt. Felkeltette a termeszek tömege szájjal szennyeződéseket, és a probléma forrása felé tart. A zűrzavar több termeszet vonzza több szennyeződéssel, és körülbelül egy órán belül foltos a lyuk.

Scott Turner egy termeszhalom gipszből készül, hogy elgondolkodjon az építészetén.

Fotó: Frantisek Staud, National Geographic

Belenézve

Az egyetlen módja annak, hogy bepillantást nyerjen a termesz szuper-organizmusba, ha letépi az oldalt egy halomról. Így aztán egy reggel Turner, Eugene Maraisof, Namíbia Nemzeti Múzeum entomológusával együtt, háttérbe kerül a tesztmezőkön. Egyetlen csapással a háttér eltávolítja a halom tetejét, majd pontosan szétszedi a többit, például lehúzza a falakat egy babaházról.

A termeszek nem örülnek annak, hogy faluk hirtelen eltűnt, és eszeveszetten vergődnek a kitett szerkezet körül. Marais kiszorít egy darab sűrű talajt, amely akkora, mint egy összecsukott futballlabda - a királynő kamrája.

A kézi szedés többszöri fújása után a kapszula hirtelen kinyílik, és körülbelül 5 hüvelyk (majdnem 13 centiméter) méretű csészealj fedi fel a királynét. Izzadó teste emberi ujj nagyságúra duzzadt. A munkások egy csoportja az általa termelt tojásokat - három másodpercenként megdöbbentő ütemben - a közeli faiskolákba viszi, míg mások etetik és tisztítják.

Maga a királynő, aki egykor viszonylag normális méretű volt, megtartotta eredeti lábait, de ma már szinte haszontalanok. Halvány teste lüktet, a karamell színű zsírok és folyadékok a bőr alatt kavarognak.

A "királynő" cím arra készteti az embereket, hogy elképzeljék, hogy ő irányítja a halmot, de ez tévhit. "A királynő nem a felelős" - mondja Marais. - Valóban rabszolga. A királynő a szuperszervezet megtestesítője: egy mindenkiért és minden egyért. Fogságban lévő petefészek, több mint 15 millió petesejt termel 15 éves élettartama alatt, hogy benépesítse a halmot.

A termeszek falatokkal újjáépítik halmaikat, ha megsérülnek, vagy ha az időjárás rontja őket.

Fotó: Frantisek Staud, National Geographic

Mezőgazdasági gomba

A királynő kamrája alatt fekszik a szuperorganizmus legnagyobb szerve: a gomba kert. Az évmilliókra visszanyúló szimbiotikus kapcsolatban a termeszek hosszú takarmányalagutakon keresztül távoznak a halomból, és "rágott fűvel és fával teli belükkel térnek vissza, amelyeket visszatérésükkor ürítenek, és más munkások összeállítják ezeket az" álszékleteket ". több mazelike gombafésű "- magyarázza Turner.

A termeszek ezután gomba spórákkal vetik be a fésűt, amelyek kihajtják és feloldják a kemény cellulózt részlegesen emésztett fa és fű nagy energiájú keverékévé. A termeszek esetében a gomba egyfajta külső gyomorként funkcionál, de a gomba jobb üzletet kap. Bonyolult termeszekből épített fésűkben ragaszkodva és folyamatosan ápolva a gomba számos előnyben részesül, beleértve az ételt, vizet, menedéket és védelmet.

Valójában az ügy annyira elfordult, hogy éppen azt kérdőjelezi meg, hogy ki felelős a kapcsolatért. Összességében a kolónia gomba a halom teljes anyagcseréjének közel 85% -át teszi ki, és Turner feltételezi, hogy a gomba kémiai jeleket küldhet a termeszeknek, amelyek befolyásolják - szabályozzák? A halom felépítésének módját. "Szeretem elmondani az embereknek, hogy ez nem biztos, hogy termeszek által épített szerkezet" - mondja. "Valójában egy gomba által épített szerkezet lehet."

A termeszek kolóniájának kollektív ereje messze felülmúlja az egyénét.

Fotó: Frantisek Staud, National Geographic

Lakóhelyiségek

Ami a legkülönlegesebb orgonához vezet: maga a halom. A szokásos elképzelésekkel ellentétben a termeszek halmai nem sokemeletes lakóhelyek. Inkább "a gázcsere kiegészítő szervei", Turner szavai szerint, a halom alatt (egy-két méterre) a föld alatt fekvő kolónia légzési szükségleteinek kielégítésére szolgálnak.

Sok éven át a kutatók a termeszek halmait vizsgálták, és azt feltételezték, hogy a tornyok úgy működnek, mint a kémények, és forró levegőt vonnak fel és ki. De Turner felfedezte, hogy a halmok inkább tüdőként működnek, belélegzik és kilégzik a falakat, amelyek áthatolhatatlannak tűnnek, de valójában meglehetősen porózusak.

A halom belsejében az elágazó járatokhoz kapcsolódó buborékszerű kamrák sorozata elnyeli a külső nyomás vagy szél változását, és áthaladja őket a halmon. A gázkeverék szabályozása és a stabil fészek környezet fenntartása érdekében a termeszek örökre átalakítják a halmot a változó körülményekre reagálva.

"A termeszhalom olyan, mint egy élőlény" - mondja Turner - dinamikus és folyamatosan karbantartott.

A királynő (jobb felső sarokban) több mint 15 millió tojást termel 15 éves élettartama alatt, hogy benépesítse a halmot.

Fotó: Frantisek Staud, National Geographic

Nedves csókok

A termeszépítés viselkedésének tanulmányozása során Turner észrevette, hogy alanyai szájról szájra csókolóznak egymással egy bonyolult szertartás után, amely magában foglalja az ápolást és a koldulást. Kíváncsi volt, hogy fluoreszkáló zöld festéket adott vízükbe, és felfedezte, hogy ez a "csókolózás" valójában egy vödördandár volt, amely nagy mennyiségű vizet adott át a halmon. A termesz a saját súlyának felét meg tudja inni vízben, a domb egy szárazabb részéhez száguldozhat, és eloszthatja más termeszek között. A halom nedvességszintjének kiegyensúlyozása mellett az egész víz mozgatása drámai módon megváltoztatja az alakját.

Turner termeszekkel végzett munkája néhány figyelemre méltó munkatársat vonzott, köztük Rupert Soar brit mérnököt. Részben a termeszkupacok ihlette Soar azt tervezi, hogy passzív szélenergiát hasznosító, energiatakarékos, porózus falú házakat épít. Azt is megvizsgálta, hogy termesz-stílusú építési módszereket használ-e a robotok számára, hogy távoli helyeken csak helyi anyagokat használva építsenek struktúrákat.

Turner fluoreszcens zöld színezéket adott a termeszek vizéhez, hogy megvilágítsa, hogyan viszik át nagy mennyiségű vizet a halmon.

Fotó: Frantisek Staud, National Geographic

Csoport Agy

A termeszek akár megváltoztathatják a gondolkodásmódunkat is. A Harvard Wyss Biológiailag Ihletett Mérnöki Intézetében végzett kutatási projekt informatikusokat és robotokat hozott Turner telephelyére, hogy kifinomult szkennerekkel és szoftverekkel megfigyeljék a termeszek viselkedését.

Radhika Nagpal, a Harvard robotika professzora analógiát készít a termeszek és az agy viselkedése között. Az egyes termeszek inkább reagálnak, mint gondolkodnak, de csoportszinten egyfajta megismerést és tudatosságot mutatnak a környezetükkel kapcsolatban. Hasonlóképpen, az agyban az egyes idegsejtek nem gondolkodnak, hanem a gondolkodás a köztük lévő kapcsolatokban merül fel. (Az egyedüli idegsejtek például felismerhetik a baseball ütőt és a hot dog szagát, de összehangolt munkával tudatják Önnel, hogy baseball játékban vagy.)

Nagpal csapata több tucat kísérletet hajtott végre, hogy megpróbálja megfigyelni, hogy ez a kollektív megismerés hol keletkezett. - Milyen programot futtatnak? - merengett Justin Werfel, a Harvard fizikusa, összehasonlítva a termeszeket a robotokkal. "Kaphatunk-e egy hontalan automata sztochasztikus modelljét, amelynek nincs memóriája, de reagál arra, amivel találkozik?"

A szintén Harvardból származó Nagpal, Werfel és Kirstin Peterson a közelmúltban a termeszek viselkedését használták modellként egy kis robottömb (TERMES néven) felépítéséhez, amely utasítások nélkül szerel fel egy szerkezetet.

"Ez egy olyan rendszer, ahol a komplexitás a lényeg" - mondja Turner a termeszek viselkedéséről. "Ha nem ismeri el a bonyolultságot, nincs remény megérteni." Így folytatódik a halom megfoghatatlan elméjének keresése.

Lisa Margonelli az Új-Amerika Alapítvány tudományos főmunkatársa és az Olaj az agyon: A kőolaj hosszú, furcsa út a tartályához című könyv szerzője. Egy új könyvön dolgozik a termeszekről.