Giderek daha fazla insan şehirlere taşındıkça, bir tıkanıklıkta sıkışıp kalma deneyimi, yaşantımızın bir parçası haline geliyor. Ancak çok sayıda bireyin bir arada olduğu durumlarda, trafik sorunu ile baş etmek yalnızca insanlara özgü bir durum değil.
Termitlerin inşa ettiği tünellerden mantarların inşa ettiği devasa yeraltı ağlarına kadar, çeşitli yaşam formları çok sayıda bireyi ve kaynağı bir yerden başka bir yere taşıma zorluğunu çözmek için inanılmaz yollar geliştirdiler.
Peki mühendislerden, hatta bazı durumlarda beyinlerden bile yoksun olan bu canlılar ulaşım ağlarını nasıl kuruyor ve yönetiyor? Onları inceleyerek belki de kendi sistemlerimizi geliştirmek ve trafik sorununu çözmek için birkaç ipucu öğrenebiliriz.
Trafik Sorunu İle Mücadelede Karıncalardan İlham Alabilir miyiz?
İnsanlar ve karıncalar, çift yönlü trafikle uğraşan birkaç tür arasındadır. Çarpışmalardan kaçınırken düzgün ve verimli bir trafik akışını sürdürmek insanlar için zorlu bir iştir. Yine de karıncalar trafik yönetiminin ustaları gibi görünüyor. Aslında basit bir dizi davranış kuralı, karıncaların hızlı ve verimli bir taşıma sistemine sahip olmalarına olanak tanır.
Karıncalar çevrelerinde dolaşırken arkalarında feromon adı verilen çekici bir kimyasalın küçük damlacıklarını bırakırlar. Diğer karıncalar ise bu kimyasalın cazibesine kapılır ve onu takip ederken kendi feromon damlacıklarını bırakarak ize eklenirler. Hansel ve Gretel’in ekmek kırıntılarından iz bırakması gibi, karıncalar da evlerine dönüş yolunu bulmak için bu izleri kullanırlar.
Ancak sadece bu kadar da değil. Bu kimyasal izler yardımı ile yuvalarını mümkün olan en kısa yolu kullanarak birbirine bağlarlar. Bu sayede de malzeme ve çabadan tasarruf sağlarlar. Ancak bir dizi nokta arasındaki en kısa yolu hesaplamak zor bir iştir. Peki beyinleri toplu iğne başından daha küçük olan karıncalar çözümü nasıl buluyorlar?
Cevap aslında oldukça basittir. Kısa ve düz yollardan geçmek daha hızlıdır. Daha hızlı olduğu için de daha fazla karınca bu yolları kullanır. Bunun sonucunda da yolda daha fazla feromon birikir. Karıncaların güçlü feromon izlerini takip etme olasılıkları daha yüksek olduğundan, bu yollar daha fazla karıncayı kendine çeker. Bunun sonucu daha uzun ve kıvrımlı yollarda daha az karıncanın dolaşması olacaktır.
Sonunda, daha uzun yollardaki feromen buharlaşarak yok olur ve geriye yalnızca en kısa yollar kalır. Bu basit mekanizma, küçük beyinli Arjantin karıncalarının zor bir problemi çözmesini sağlar. Bazı karıncalar da bu yeteneği bir sonraki aşamaya taşır.
Şeritlerde Hareket Etmek İnsanlara Özgü Değildir
Avustralya’ya özgü bir karınca türü ( Iridomyrmex purpureus ) yollarındaki tüm bitki örtüsünü özenle keserek düzgün bir yol oluştururlar. Ancak Arjantinli karıncaların aksine, yuvalarını mümkün olan en kısa yolu kullanarak bağlamazlar. Bunun yerine “yedek” bağlantılar içeren bir ağ oluştururlar.
Noktaları en kısa yolla birbirine bağlamak zaman alır ve kırılgan bir ağ yapısı oluşmasına neden olur. Sonucunda herhangi bir patikaya gelebilecek herhangi bir zarar yuvalardan birini izole eder. Bu durum bolca feromen salgılayan Arjantin karıncaları için daha az sorun teşkil eder. Ancak et karıncaları için, sistemdeki hasarın onarılması daha fazla zaman alır. Bu nedenle, maliyet ve sağlamlık arasındaki rekabet eden talepleri düzgün bir şekilde dengeleyen ağlar kurarlar.
Karayollarımızda trafik sorunu ile başetmek için şeritlere bölünmüş yollar kullanırız. Benzer bir uygulama Ordu karıncası ( Eciton burchellii ) için de geçerlidir. Bu karıncalar iki dış şerit giden ve bir iç şerit yuvaya dönen trafik için ayrılmış üç şeritli yollar kullanırlar.
Yuvaya giden karıncaların yükleri genellikle ağır olur. Yuvayı terk eden karıncalar, ağır yük taşıyanlardan uzaklaşma eğilimi gösterirler. Böylece kendilerini dış şeritlerde bulurlar. Bu karıncaların bir hüneri daha vardır.
Çukurlar, trafiği yavaşlatma potansiyeline sahiptir. Bu karıncalar engebeli yüzeylerle karşılaştıklarında, vücutlarıyla çukuru doldururlar. Daha büyük çukurları doldurmak için de işbirliği yaparlar. Hatta körüler bile oluştururlar. Trafikteki değişikliklere uyum sağlamak için köprünün genişliğini, uzunluğunu ve konumunu ayarlarlar. Bu çalışkanlığın sonucu, en engebeli arazide bile düzgün, hızlı akan bir taşıma sistemidir.
Mantarlar Dünyadaki En Büyük Biyolojik Taşıma Sistemlerinden Bazılarını Oluşturur
Ulaşım ağlarını kuranlar sadece karıncalar değil. Mantarlar gibi beyinsiz organizmalar da usta ulaşım tasarımcılarıdır. Mantarlar dünyadaki en büyük biyolojik taşıma sistemlerinden bazılarını oluşturur. Dev bir bal mantarı ağının ( Armillaria solidipes ) 9,6 km’lik bir alanı kapsadığını biliyoruz.
Dev tek hücreli amipler olan cıvık mantar (Slime Moulds) ise besin kaynaklarını birbirine bağlamak için bir damar ağı kullanır. Cıvık mantarlar gittiği her yerde arkasında bir iz bırakır ve daha sonra bu izi tespit ederek daha önce bulunduğu alanları tespit eder. Bu durumda bulunduğu yeri ezberler ve gerekli olması durumunda da geri çağırmayı başarır
Son derece yaratıcı bir deneyde araştırmacılar, yiyeceklerin istasyonları temsil ettiği Tokyo metro sisteminin bir haritasını çıkarmak için küçük yiyecek parçalarını kullandılar. Deneyde, cıvık mantarları tüm noktaları gerçek Tokyo metro sistemiyle yakından eşleşen bir düzende birbirine bağladı.
Görünüşe göre cıvık mantarlar ve mühendisler ulaşım ağlarını oluştururken aynı kuralları kullanıyorlar. Ancak cıvık mantar bunu bilgisayarların, haritaların ve hatta beynin yardımı olmadan yapıyor!
Sonuç Olarak
Doğa, bir ulaşım sistemi kurma ve yönetme konusundaki evrensel soruna birçok farklı çözüm bulmuştur. Biyolojik sistemleri inceleyerek belki kendi sistemlerimizi geliştirmek için de birkaç ipucu edinebiliriz.
Kaynaklar ve ileri okumalar
- Latty T, Ramsch K, Ito K, Nakagaki T, Sumpter DJ, Middendorf M, Beekman M. Structure and formation of ant transportation networks. J R Soc Interface. 2011 Sep 7;8(62):1298-306. doi: 10.1098/rsif.2010.0612. Epub 2011 Feb 2. PMID: 21288958; PMCID: PMC3140716.
- Nature’s traffic engineers have come up with many simple but effective solutions. Yayınlanma tarihi: 6 Haziran 2018. Kaynak site: Conversation. Bağlantı: Nature’s traffic engineers have come up with many simple but effective solutions
- “Experimental investigation of ant traffic under crowded conditions. Laure-Anne Poissonnier, Sebastien Motsch, Jacques Gautrais, Jerome Buhl and Audrey Dussutour, 22 October 2019, eLife.
DOI: 10.7554/eLife.48945.001 - Bottinelli A, van Wilgenburg E, Sumpter DJ, Latty T. Local cost minimization in ant transport networks: from small-scale data to large-scale trade-offs. J R Soc Interface. 2015 Nov 6;12(112):20150780. doi: 10.1098/rsif.2015.0780. PMID: 26490633; PMCID: PMC4685848.
- Reid CR, Lutz MJ, Powell S, Kao AB, Couzin ID, Garnier S. Army ants dynamically adjust living bridges in response to a cost-benefit trade-off. Proc Natl Acad Sci U S A. 2015 Dec 8;112(49):15113-8. doi: 10.1073/pnas.1512241112. Epub 2015 Nov 23. PMID: 26598673; PMCID: PMC4679032.
Matematiksel
