Пізнавальне

Міжнародна група вчених простежила за роботою популяції термітів з будівництва складних та ретельно продуманих жител. Дослідники розкрили унікальний механізм, завдяки якому тисячам комах вдається координувати свої дії та спільно створювати багатометрові термітники.

Гнізда, які терміти будують із піску, глини, власної слини та інших природних матеріалів, можуть досягати кількох метрів заввишки. Вони мають довгі та заплутані, але вкрай продумані ходи та галереї, які забезпечують ефективний зв’язок та вентиляцію внутрішньої частини житла. Проте принцип, яким тисячам комах вдається злагоджено, піщинка за піщинкою, відбудовувати термітники, залишається загадкою для ентомологів.

У випадку з мурахами, за способом життя та гніздами багато в чому схожих на термітів, вчені вже добре вивчили принцип будівництва їх складних жител. Ці комахи просочують будівельний матеріал спеціальною хімічною речовиною — феромоном, який приваблює інших мурах та повідомляє їм, де необхідно продовжити будівництво. Таким чином, дія однієї робочої мурашки запускає активність інших комах, а сигнал будівництва досить швидко поширюється по всій колонії.

Міжнародна команда дослідників цього разу спробувала простежити за злагодженою роботою популяції термітів Coptotermes gestroi родом із Південної Азії, але поширилися на Східному узбережжі США. Для цього вчені створили штучні арени з глиняними конструкціями різної висоти та форми, а також рівномірно розкиданими гранулами — майбутньою цеглиною термітника. Свої спостереження та висновки автори представили у статті, опублікованою в журналі eLife.

Якби терміти, як і мурахи, при будівництві покладалися на розмітку хімічними речовинами, то їм не було б різниці, де складати заздалегідь підготовлені глиняні гранули, оскільки на штучних аренах спочатку не було ніяких феромонів. Однак, якщо на рівному майданчику дослідники попередньо створювали невеликі виступи-стовпи, то терміти збирали гранули по всій арені та кріпили їх до наявних нерівностей.

Терміти Coptotermes gestroi на експериментальній глиняній арені. На відео можна помітити червоний промінь, що використовується 3D-сканером для кількісної оцінки ходу будівництва / © Giulio Facchini

Може здатися, що терміти здатні оцінювати висоту готових конструкцій і починати роботу з них. Але це було не так: використовуючи стовпчики різної висоти та розміру на одній арені, вчені показали, що комахи однаково кріплять до них знайдені будівельні блоки. Наступною гіпотезою стала здатність термітів відчувати кривизну готового будівельного фундаменту.

Як показало попереднє комп’ютерне моделювання, якщо додавати гранули в місця з найбільшим показником кривизни, цього достатньо для створення складних структур, що нагадують термітники. І справді, коли термітам на арені пропонували різні штучні конструкції, вони завжди воліли будувати у місцях із максимальною кривизною поверхні. Причому, якщо це були глиняні стовпи, то комах приваблювали саме їхні верхні закінчення, а якщо це були стіни — два верхні гострі кути, де кривизна досягає максимуму.

Верхній ряд: знімки будівельного експерименту з підказкою «стовпи» (A) та підказкою «стена» (B). Нижній ряд: знімки експериментів у хімічному саду (після просочення глини содою), при розміщенні підказки «стовпи» (C) та підказки «стена» (D) / © Giulio Facchini et al, eLife (2024)

Автори дослідження припустили, що чутливість до кривизни поверхні, що спостерігається, насправді обумовлена сильною чутливістю термітів до вологості. Це виражається не тільки тим, що через тонкий екзоскелет і м’які кутикули тривале перебування термітів у місці з вологістю менше ніж 70 відсотків може бути для них смертельним. Але також, мабуть, їхньою здатністю відчувати локальні градієнти вологості та підлаштовувати під них свою поведінку.

Вчені перевірили цю гіпотезу, підготувавши нову арену із спеціальною глиною, просоченою розчином гідрокарбонату натрію (харчова сода). У міру того, як вода випаровувалась, кристали солі виявлялися і росли на глині, відзначаючи області найбільшого випаровування, а значить, і вологості. І щоразу, у кожному експерименті, саме тут терміти починали будувати гніздо.

«Ми показали, що складність гнізда виникає з одного простого механізму: термітам потрібно додавати гранули глини в залежності від локальної вологості. Але будівельні блоки, які вони додають, у свою чергу, змінюють всю картину випаровування та вологості, спонукаючи інших термітів будувати вже в новому місці тощо, доки не будуть створені вкрай складні багатометрові конструкції. Що нас по-справжньому здивувало, то це те, що терміти використовують такий простий механізм для вирішення дуже складного завдання», — підсумували автори дослідження.