مورچه

مورچه ها در زمره حشراتى هستند که به صورت دسته جمعى زیست مى کنند و میلیونها سال فرآیند تطور امور حیرت آورى را فرا گرفته اند. شمارى از زیست شناسان در صدد بر آمده اند با مطالعه دقیق تر در نحوه عمل این حشرات از مدلهاى رفتارى آنان براى حل مسائلى که مهندسان با آنها مواجه هستند، کمک بگیرند. چند دهه قبل، زمانى که "ریچارد فاینمن" فیزیکدان خوش ذوق آمریکایى سرگرم کار روى رساله دکتراى خود بود، متوجه شد لشکرى از مورچه ها به اتاق او هجوم آورده اند و گنجه اى را که او مواد غذایى اش را در آن نگاه مى داشت مورد حمله قرار داده اند.

رفتار این مورچه ها ذهن حساس و مسئله یاب این فیزیکدان جوان را تحریک کرد و او مصمم شد از اسرار رفتار دقیق و حساب شده این موجودات سر درآورد. هر چند فاینمن نتوانست به همه پرسشهایى که در آن زمان در مورد رفتار مورچه ها داشت پاسخ دهد، اما این پرسشها، از جمله اینکه مورچه ها چگونه به وجود مواد غذایى در گنجه قفل شده پى مى برند؟ یا آنکه چگونه راه لانه تا محل غذا و بالعکس را پیدا مى کنند؟ یا آنکه چگونه به یکدیگر درباره وجود مواد غذایى و محل آنها اطلاع مى دهند؟ و اینکه آیا هیچ تصورى از هندسه و مکان در ذهن دارند؟ موجب شد که شمارى از زیست شناسان و محققان به بررسى جدى در این زمینه بپردازند. گزینش طبیعى جست وجوى غذا را به صورت فعالیتى که براى بقا ضرورى است در قیاس با دیگر فعالیتها اولویت مى بخشد.

این فرآیند، همچنین نسل مورچه هایى را که قادرند به نحو موثرترى اطلاعات مفید را به مورچه هاى دیگر انتقال دهند، مثلا با بر جاى گذاشتن رد پاى شیمیایى از محل غذا در برابر مورچه هایى که کمتر در این زمینه موفقند، پایدار مى سازد. آشنایى با هندسه و مکان نیز شانس بقاى مورچه ها را بالا مى برد، به این شرط که مکانیسم قابل استفاده اى در این زمینه موجود باشد و این امر بر بازده یافتن غذا بیفزاید. فاینمن در آزمایش خود مورچه ها را بر روى یک تکه کاغذ از نقطه اى به نقطه دیگر مى برد و در برابرشان اندکى شکر قرار مى داد تا دریابد که آیا این مورچه ها مى توانند دیگر مورچه ها را از محل غذا مطلع سازند؟ اما مطالعاتى که او در خصوص آشنایى مورچه ها با هندسه انجام داد نتایج متناقضى به بار آورد. او به عنوان نمونه مشاهده کرد مورچه هایى که در اتاقش سرگرم فعالیت هستند نمى توانند مسیر صحیح را از مسیر ناصحیح در امتداد یک راه خاص تشخیص دهند. اما بعدها در جنگلهاى برزیل شاهد آن بود که مورچه هاى برگ خوار این جنگلها از این توانایى برخوردارند. او این فرضیه را مطرح کرد که مورچه هاى برزیلى از نوعى ماده شیمیایى براى تعیین جهت صحیح در مسیر حرکت استفاده مى کنند. به عبارت دیگر این مورچه ها مى توانند یک مسیر را به صورت الف – ت – ب – ت – فاصله – ب، الف، ت و ب – فاصله مشخص کنند که به معناى آن است که مسیر حرکت غیر متقارن است. در حالى که مسیرى که به صورت الف، فاصله، الف و … علامتگذارى شده، صرفا یک مسیر متقارن را نمایش مى دهد. اما آزمایشهاى بعدى او در منزلش در کالیفرنیا نتوانست نتیجه روشنى به بار آورد. فاینمن متذکر شد که شواهد نشان مى دهد مورچه ها مسیر و جهت را تشخیص مى دهند، اما آزمایشهاى او نمى تواند این نکته را که مورچه ها حس تشخیص هندسه و جغرافیاى موقعیت را دارند مشخص سازد. اما تحقیقات بعدى به وسیله زیست شناسان نشان داده که در میان ۲۰ هزار نوع مختلف از مورچه ها، روش هاى یکسانى براى راهیابى به کار نمى رود و همه این انواع مختلف به یک میزان از توانایى در تشخیص مسیر برخوردار نیستند. بسیارى از مورچه ها از نشانه هاى بیرونى در مسیر براى تشخیص موقعیت و جهت خود استفاده مى کنند. زمانى تصور مى شد که مورچه هاى برگ خوار جنگلهاى برزیل از میدان مغناطیسى زمین براى این منظور کمک مى گیرند.

پژوهشهاى تازه روشن ساخته که یک نوع مورچه معمولى موسوم به مورچه قرمز از درک هندسى برخوردار است و محققان اکنون بر این باورند که احتمالا دیگر انواع مورچه ها نیز داراى این توانایى هستند. یک دسته از مورچه هاى قرمز شبکه اى را به وجود مى آورند که از دهانه لانه تا محیط اطراف پراکنده مى شود. این شبکه بازوهایى به صورت حرف انگلیسى ایگرگ Y با زاویه اى در حدود ۶۰ درجه به وجود مى آورد. به عبارت دیگر مورچه ها در هنگام خروج از لانه و حرکت در محیط اطراف اینگونه و با این زاویه شاخه شاخه مى شوند. اما اگر مورچه اى در مسیرى نادرست در امتداد یک شاخه در حال حرکت باشد و به تقاطعى با زاویه ۱۲۰ درجه برخورد کند نمى تواند جهت خود را تنظیم کند. زاویه کمتر از ۱۲۰ درجه براى بازوهاى شاخه هاى ایگرگ شکل نوعى عدم تقارن میان لانه و محیط به وجود مى آورد. اما زاویه دقیقا ۶۰ درجه و ۱۲۰ درجه به معناى تقارن کامل است و در این زاویه توانایى مورچه براى تنظیم جهت خود به حداکثر مى رسد. این نکته نشان مى دهد که فرضیه فاینمن در مورد علامتگذارى مسیر به وسیله مورچه ها به صورت الف – ب – فاصله – الف – ب – فاصله، نادرست است. زیرا در عمل حرکت هزاران مورچه از چنین مسیرى موجب مى شود این علامتگذارى ها مخدوش شوند. مورچه هایى که فاینمن براى آزمایش برگزیده بود، براى مقصود خاصى که او در نظر داشت یعنى درک قابلیت هاى هندسى، نمونه هاى مناسبى نبودند. چون فاینمن فیزیکدان بود و نه زیست شناس و اطلاعى از انواع گوناگون مورچه ها نداشت. در حالى که زیست شناسان توانسته اند با مطالعه در انواع مختلف مورچه ها و از جمله مورچه هاى قرمز به این قابلیت هندسى طبیعى پى ببرند.

نکته دیگرى که مطالعه در رفتار مورچه ها را براى محققان آشکار ساخته، آن است که فرآیند تطور طبیعى براى حل مسائل سخت به وسیله موجوداتى که از توانایى ذهنى زیادی برخوردار نیستند، از راه حل هاى ساده اى که در طول زمانهاى طولانى از استحکام و قوت برخوردار شده اند، بهره گرفته است. این راه حل ها که اکنون در حد بالایى از قابلیت و بازده قرار دارند، مى توانند براى مهندسان راهگشا باشند.