Bij het bouwen van nesten, mieren een evenwicht te vinden tussen transportefficiëntie en architectonische beperkingen. Onderzoekers zeggen dat observatie mensen kan helpen efficiëntere transportsystemen te ontwerpen die zijn afgestemd op specifieke behoeften.
Kunnen mierennesten het geheim bevatten om de verkeersopstoppingen op de snelweg 405 te verminderen?
In een nieuwe studie ontdekten UCLA-biologen inzichten over hoe mieren hun nesten bouwen die nuttig zouden kunnen zijn voor het ontwerpen van efficiëntere menselijke transportsystemen.
De wetenschappers wilden weten of de manier waarop mieren hun nesten bouwen meer wordt beïnvloed door de evolutionaire geschiedenis van elke individuele soort of door de huidige ecologische omstandigheden.
Wat ze ontdekten was dat de evolutie de variaties die ze tussen de nesten van verschillende soorten waarnamen, niet kon verklaren. Ze ontdekten eerder dat de omgeving waarin mieren foerageren en de manier waarop ze voedsel transporteren de belangrijkste factoren zijn die bepalen hoe elke soort zijn nest bouwt.
De les voor mensen? Als wegen beter zouden zijn afgestemd op de manier waarop goederen en mensen zich door onze steden verplaatsen, zouden transportnetwerken efficiënter kunnen zijn.
De congestie op de snelwegen in Zuid-Californië zou bijvoorbeeld kunnen worden verbeterd als er speciale rijstroken of wegen zouden komen voor vrachtwagens die van en naar grote logistieke knooppunten zoals havens, magazijnen en distributiecentra reizen.
Volgens het onderzoek zijn de omgeving waarin mieren foerageren en de manier waarop ze voedsel transporteren de belangrijkste factoren die bepalen hoe elke soort zijn nest bouwt. Afbeelding tegoed: Jorge Coromina/Unsplash
"Mieren hebben met dezelfde problemen te maken als wij als het gaat om het leven in drukke ruimtes", zegt Sean O'Fallon, een UCLA-doctoraalstudent in ecologie en evolutionaire biologie, en de eerste auteur van het onderzoek.
“We zitten dicht opeengepakt in steden, en idealiter zouden we dicht bij elkaar moeten zijn, maar er zijn beperkingen aan hoe dicht we bij elkaar kunnen zijn. Er is maar een beperkte ruimte om gebouwen en wegen aan te leggen.”
In de studie, gepubliceerd in Philosophical Transactions of the Royal Society B analyseerden wetenschappers informatie uit twee bronnen – details over 397 mierennesten kwamen uit eerder gepubliceerde gegevens en afbeeldingen, en de auteurs voerden nieuwe studies uit naar 42 andere nesten, allemaal gelegen in het Archbold Biological Reserve nabij Venus , Florida. In totaal vertegenwoordigden de 439 nesten 31 verschillende soorten mieren.
Ze ontdekten dat neststructuren grotendeels werden bepaald door factoren zoals de vraag of mieren alleen of in groepen foerageerden, en door de methoden die ze gebruikten om andere mieren te rekruteren om te helpen bij het vinden en vervoeren van voedsel. Kortom: de activiteit en het gedrag van de dieren spelen een grotere rol bij de nestconstructie dan welk aangeboren evolutionair sjabloon dan ook.
“Je kunt het nest zelf zien als een transportnetwerk – het is waar mieren leven, maar het is ook een soort snelwegnetwerk waar ze dingen naartoe en naar toe vervoeren”, zegt Noa Pinter-Wollman, hoogleraar ecologie en evolutionaire biologie aan de UCLA. corresponderende auteur van het artikel.
De onderzoekers onderzochten vier veel voorkomende foerageerstrategieën die door mieren worden gebruikt. Bij sommige soorten jagen individuele mieren op voedsel. In andere gevallen brengt een mier voedsel naar het nest om andere mieren te rekruteren om hem naar de voedselbron te vergezellen.
Mieren kunnen ook een ononderbroken spoor vormen tussen de voedselbron en het nest, dat maandenlang kan blijven bestaan. Of ze kunnen een feromoonspoor achterlaten dat leden van de kolonie in grote aantallen kunnen volgen – een fenomeen dat de onderzoekers ‘massarekrutering’ noemden.
Mierennesten bestaan uit een tunnel die naar een ingangskamer leidt, waar mieren andere leden van hun kolonie inschakelen om hen te helpen bij het vinden of vervoeren van voedsel. Vanuit de ingangskamer leiden tunnels naar andere kamers, die door tunnels zijn verbonden met nog diepere kamers. Kamers dienen verschillende doeleinden, zoals de opslag van voedsel en afval en het grootbrengen van jongen.
De onderzoekers verwachtten dat bij mierensoorten die de massale rekruteringsstijl van foerageren gebruiken, de ingangskamers van de nesten groter zouden zijn dan bij de nesten van andere soorten, omdat die ruimtes grotere aantallen mieren zouden moeten laten communiceren. En inderdaad, ze ontdekten dat dit het geval was.
De wetenschappers verwachtten echter ook dat nesten voor de massale rekruteringsverzamelaars een grotere “netwerkdichtheid” zouden hebben – dat wil zeggen een groter aantal verbindingen tussen de kamers – dan nesten die door andere soorten zijn gebouwd. Een grotere netwerkdichtheid, zo redeneerden de wetenschappers, zou ertoe bijdragen dat er meer mieren en hulpbronnen door het hele nest kunnen bewegen.
Maar uit het onderzoek bleek dat voor mieren die alle vier de foerageerstrategieën vertegenwoordigen, de netwerkdichtheid relatief laag was – zelfs voor grote nesten met honderden kamers. Uit het onderzoek bleek zelfs dat nesten met de meeste kamers bij alle foerageerstrategieën de neiging hadden de laagste netwerkdichtheid te hebben.
In het artikel schrijven de onderzoekers dat de bevinding eenvoudigweg een functie van de architectuur zou kunnen zijn: te veel tunnels tussen kamers zouden de structurele integriteit van het nest kunnen verzwakken, waardoor het hele systeem zou kunnen instorten.
"Mieren moeten de efficiëntie van sterk verbonden nesten in evenwicht brengen met architectonische stabiliteit", zegt Pinter-Wollman. “Aan de ene kant willen ze dat het transport sneller gaat, maar als ze te veel verbindingen gaan maken, zal het nest afbrokkelen.
Geschreven door
Bron: UCLA
