Karıncaların Benzersiz Köprü Kurma Teknikleri

Köprü yapmak mühendislik deneyimi ve tecrübe gerektirir. Yapılacak bir hata halinde köprünün kullanılamaz hale gelmesi söz konusudur. Köprü yapımında bir başka önemli husus inşaatın gereksiz harcamalar yapılmadan emniyetli bir biçimde geçişe uygun yapılmasıdır.

Bizler, konusunda uzman kadrolar ve kullanılan teknik donanımlar sayesinde köprü yapımında karşılaşılan tüm zorlukların üstesinden gelebiliyoruz.

Karmaşık matematiksel hesaplamalar yapmadan tek bir cihaza dokunmadan bu işleri başaranlar da var: Karıncalar.

Karıncaların Değişken Köprü Tekniği

Bir grup araştırmacı “Eciton hamatum” türü karıncalarım yiyecek bulmak için en kısa yolu kullanmak için hareketli köprüler inşa ettiğini tespit etti.  Bu karıncalar yağmacı ve göçebe bir tür. Üye sayısı 2 milyonu bulan büyük bir koloni şeklinde yola çıkıyor ve sürekli hareket halinde iken yollarına çıkan diğer böcek türlerine saldırıyorlar.

Yağmacı asker karıncalar çok büyük bir nüfus yoğunluğu olan dalgalar şekilde gezerler.

Arazide sürekli hareket halinde olan koloni çeşitli doğal engellerle karşılaşıyor. Bu bazen bir su birikintisi, bazen bir dere bazen bir yükselti, ya da derin bir çukur olabiliyor. Ancak bunların hiç birisi koloniyi durdurmuyor çünkü onlar sallar, rampalar, kuleler ve hatta köprüler inşa ederek tüm bu engelleri aşabiliyorlar.

Araştırma ekibinden Princeton Üniversitesi’nde doktora öğrencisi olan Matthew Lutz bu tespiti yapanlardan birisi. Araştırma ekibi karıncaların köprü kurma yeteneğini gözlemlemek için basit bir düzenek kullanıyor. Geçiş yolları üzerinde V şeklinde bir kıvrım oluşturuyorlar.

Karıncalar köprü kurma tekniklerini gözlemlemek için kurulmuş olan V şeklindeki düzenek.

Normalde karıncaların bu V şeklindeki kıvrımı üzerinden dolanarak geçmeleri beklenirken böyle olmuyor. Bir grup karınca açıklığın en dar olduğu yerde, V kıvrımının 2 cm. kadar açığında birikmeye başlıyorlar. Bu biriken karıncalar sayesinde V kıvrımın iki kıyısı da birleşmiş oluyor. Diğer karıncalar hızla köprü görevi olan karıncaların üzerinden geçip karşı taraftan yollarına devam ediyorlar[1]. Ancak bu esnada ilginç bir şey olur. Köprü bulunduğu yerden daha açık bir yere doğru hareket eder. Bu hareket bir yere kadar devam edip sonra durur. Bu durulan yer köprü kurmak için seçilebilecek en ideal yerdir.

Burada yüz binlerce karıncanın geçeceği yol kısaltılmış ve enerji tasarrufu sağlanmıştır. Bundan daha açıkta kurulacak bir köprünün daha çok tasarrufa yol açacağı düşünülse de böyle bir yerde maliyet çok yüksek olacaktır. Kullanılan karınca sayısı artacak, bunlar daha çok enerji harcayacak ve köprünün kurulması daha uzun süreceği için karınca trafiğindeki aksama da daha uzun sürecektir. Oysa karıncalar hem yolu kısaltacak, hem de zaman ve enerji harcama bakımından onları çok zorlamayacak yeri seçmektedirler. Mühendislerin fayda – maliyet dengesi olarak adlandırdıkları bu özellik, Allah’ın karıncalara ilham ettiği benzersiz bir davranışın sonucudur.

Resimde karınca kolonisinin takip edebileceği en kısa yol kırmızı kesikli çizgilerle gösterilmiştir (A). Hareketli olarak tasarlanmış düzenekte Ɵ açısı değiştikçe karıncalar açıya göre köprünün yerini ayarlamaktadır. Ɵ açısı küçükken kısa bir köprü V’nin kollarının başında kısa bir köprü kurmaktadır (B). Açı büyüdüğünde ise köprü özel olarak seçilmiş d gibi bir mesafede kurulmaktadır (C).

Lutz ve ekibi V şeklindeki düzeneğin kolları arasındaki açıyı 12, 20, 40 ve 60 derece olarak ayarlayarak karıncaların davranışlarını gözlemlemiştir. Açı 12 derece iken az sayıda karınca ile 2 cm’lik bir köprü kurulmuştur. Açı büyüdükçe V düzeneğinin kolları arasındaki mesafe arttırılmıştır.  Mesafe arttıkça köprüye yapılan karınca takviyesi artmış, köprü ileriye doğru kaymaya başlamıştır. Bu kayma V’nin birleşim yerinden 12 cm uzağa kadar devam etmiş daha ileri gitmemiştir. Bu nokta yine bir köprü kurmanın en uygun olduğu yerdir.[2]

Bu isabetli yer seçimi karıncalar için bir istisna değildir. Çünkü hareket halindeki bir karınca kolonisi gün içerisinde 5-6 kez farklı yerlerde köprüler kurabilmektedir.[3]

Karıncaların bu stratejisi oldukça şaşırtıcıdır. Karıncalar değişken koşullara göre köprülerinin yapısını anında revize etmekte ve bunu köprü en ideal yere kurulana kadar devam ettirmektedirler. Üstelik hiçbir planlama süreci geçirmemekte anında ihtiyaca göre uygulamaya geçmektedirler. Bunun mümkün olması için köprüdeki karıncaların her birinin, kolonideki trafik durumunu, köprünün uzatılması gerektiğini bilmesi ve fayda – maliyet hesaplamasını yapıp doğru yerin neresi olduğunu hesaplama gerekmektedir.  Ancak bilim adamları böylesine başarılı yapı kurmalarına karşın bunun mümkün olmadığı, otomatik işleyen bir düzen olduğu görüşündeler.[4]

Köprünün oluşturulmasında yer alan karıncalar köprüde devamlı olarak kalmazlar. Yeni karıncalar köprüye dâhil oldukça, önceden köprüde olanlar buradan ayrılarak karşıya geçerler. Böylece hem köprünün direnci korunmuş olur, hem de koloninin ilerleyişinde duraksama olmaz. Köprü yolundaki yükselti farkı bile karıncalardan oluşan bir rampa ile giderilir (sağda).

Köprünün boyu uzadıkça karıncalar arasındaki görev değişiminin hızı azalır. Çünkü uzun köprüler daha yoğun bir şekilde karınca içermekte bu da yer değişimini zorlaştırmaktadır.

Burada asıl ilginç olan ise bu serece karar veren ya da süreci yöneten, gözetmenlik eden tek bir karıncanın bile olmamasıdır. [5] Karıncalar adeta bir bilgisayar hızında çözümler üreten, tek bir akıl gibi hareket etmektedirler. Bu akıl karıncaların yaratıcısı olan Yüce Allah’ın aklıdır.

Elektron mikroskobu ile yapılan incelemelerde karıncaların çenelerini diğer karıncaları incitmeyecek şekilde ama tutunmasını sağlayacak kadar kullandığı tespit edilmiştir (solda). Ayrıca karıncaların bacaklarında birbirlerine tutunmayı sağlayan mikroskobik kancalar ve tüyler ile yaratıldığı da görülmüştür.

En verimli Trafik İçin Hazırlanmış Yol Tasarımı

Karıncaların köprü kurmasındaki harikuladelikler bu kadarla kısıtlı değildir. Karıncalar bazen yaptıkları köprüye bağlanan otoban benzeri yollar yaparlar. Bu yol büyük bir yükselti ile karşılaştığında otoban yükselti üzerinden geçirilmez. Çünkü tüm koloninin yükseltiyi tırmanması hem vakit, hem de enerji kaybına sebep olacaktır. Bunun için yükseltinin başladığı yerden bir tünel açılır ve yükseltinin bitimine kadar tünel devam eder.

Çoğu zaman iki yükselti (tepe) arasında derin bir çukur (vadi) varsa tünelin bitim noktasında köprü girişi yer alır, köprünün bağlandığı yerde de bir tepe var ise burayı aşmak için de altına bir tünel açılır.[6]

Tüm bu düzen biz insanların karayolu tasarımında kullandığı yöntemlerle oldukça benzerdir. Ancak bir hususta karıncalar bizden çok daha pratik ve üstün yöntemler kullanabilmektedir.

Aşılması gereken vadi üzerinde bir dal var ise tamamı karıncalardan oluşan bir köprü kurulmaz. Karıncalar dalın üzerinde toplaşarak, onu çevreleyen bir kaplama tabakası gibi kuşatırlar. Ancak bu tabakanın üst tarafının bir otoban gibi olması için düz tutulur. Vadinin bir tarafındaki tünelin çıkışı ve karşı taraftaki tünelin girişi köprünün uçlarına göre konumlandırılır.

Bizim köprülerimizin iki ucu aynı seviyede bulunur. Bunun nedeni köprü üzerinde trafiğin kolay akmasını sağlamak ve köprünün inşasını daha kolay kılmaktır. Ancak karıncaların 90 derecelik bir eğime bile kolaylık tırmanabilmeleri nedeniyle bu kriterlere uymaya ihtiyaçları yoktur.

Onların için köprünün karşıya varması yeterlidir, eğimli olmamasının bir sakıncası yoktur. Öyle ki köprüyü karınca zincirinden oluşan 90 derecelik bir eğimle yani dimdik kurabilirler.    Bu köprüler kolonin ya yukarı çıkması ya da aşağı inmesi gerekli durumlarda kurulurlar. Köprünün bir ucu yerde iken diğer ucu bir yaprak veya dalda olabilir.

Su Üzerinde Farklı Bir Taşıma Tekniği: Karınca Salı

Ancak karıncaların aşması gereken mesafe su ile kaplı ise karıncalar bambaşka çözümler üretebilmektedir. Brezilya’nın yağmur ormanlarında yaşayan kırmızı ateş karıncaları sel suları yükselmeye başladığında larvalarını topluyor, toprağın üstüne çıkıyor, çeneleri ve bacaklarıyla birbirlerine tutunup 100 saniye gibi kısa bir zamanda bir sal oluşturuyorlar.  Binlerce karıncadan oluşan sallar o kadar başarılı inşa edilmiştir ki, elinizle üzerine bastırıp salı suyun içine soktuğunuz da bile bile batmaz, sal tekrar su yüzeyine çıkıp yüzer.[7]

Karıncaların suyun karşısına geçmek için oluşturdukları sal. Bu Salı oluşturmak için karıncalar birbirlerine sımsıkı tutunarak yassı bir topak haline gelir ve kendilerini suya bırakırlar.

Sal suyun yüzeyinde elastik bir malzeme gibi esner, dalgalanmalarda salınarak batmaz, haftalarca su üstünde kalabilir.

Sala batmaz özelliğini kazandıran bu esneklik özelliği bilim adamlarının ilgisini çekmiş ve bu konuda özel araştırmalar yapılmıştır.[8]

Araştırma sonucunda karıncaların bacaklarını uzatıp bükerek küçük yaylar gibi hareket ettiklerini, bu sayede dalga ya da güçlü nehir akıntıları gibi dışardan gelen kuvvetlere karşı sürekli salın yapısını yeniden organize ettikleri ortaya çıkmıştır.[9]

Karıncaların arasındaki organizasyon o kadar güçlüdür ki salın yüzmesini sağlayan yapısı her şekilde korunur. Deneylerde salın üst tarafındaki karıncalar toplanmış ancak dışarıdan müdahale ile bozulduğunda alttaki karıncalar ortalama sal kalınlığını korumak için üste çıkmaya başlamıştır.^[10] Bu nedenle araştırmayı yapan bilim adamaları “Tahminlerimize göre, karıncalar üstlerinde kaç koloni üyesinin dolaştığını hissedebiliyor” demektedir.[11]

Su Üzerindeki Karınca Köprüleri

Allah’ın suyu geçmeleri için karıncalara ilham ettiği tek yöntem bu değildir. Karıncaların aşması gereken su onlar için makul bir mesafe sayılan birkaç metre ise köprüyü suyun üzerinde kurarlar.

Karıncalardan oluşan köprü oldukça geniş olup büyük bir koloninin rahatlıkla üzerinden geçmesine müsaittir. Bazen koloninin farklı yollardan ilerleyebilmesi için köprü çatallanarak farklı noktalardan karşı kıyıya bağlanabilirler.

Karıncalar köprülerini kurarken su kıyısındaki veya suyun içindeki yaprak, dal ya da yosun gibi yapıları dayanak olarak kullanıyorlar. Peki ama rüzgârla kolayca savrulabilecek bu köprülerin dayanıklılığı nasıl sağlanıyor? Karıncalar her sarsıntıda birbirlerine daha çok yaklaşıp köprüyü kısaltıyorlar. Bu da köprünün bağlantılarının sıkıştırılmasına dolayısıyla sağlamlığının artmasına yol açıyor. Üstelik sağlamlaştırma işinde sadece köprüyü oluşturan karıncalar rol almıyor. Köprü üstünden geçen karıncaların, köprünün başında ve sonunda toplanarak yapıya destek vermek suretiyle köprünün bağlandığı yerden kopmasına engel oluyorlar.[12]

Karınca köprüleri hızlıca kurulmaları, hareketli olmaları ve kullanıldıktan sonra bozulmaları itibarı ile askeri köprülere daha çok benzer. Bu köprülerin de tasarım ve üretim süreçleri genel maksatlı köprülerinki kadar zahmetli ve zordur. Karıncaların köprüleri askeri köprülerden çok daha kullanışlı, kurulum süreçleri çok daha hızlıdır ve hiçbir malzeme gerektirmemektedir.

Karıncaların su üzerinde kurdukları köprüler, kullanışlılık verimlilik ve sağlamlık açısından askeri amaçlarla kurulan pek çok modelden çok daha üstündür.

Bir derenin üzerine bir ağaç koymak kadar basit köprüler olsa da, gerçek anlamda bir köprü tasarlamak ve inşa etmek çok ciddi yetenek, bilgi, nitelikli malzemeler ve teknik donanımlar gerektirir. Tasarımcılar, mimarlar ve mühendisler köprü inşaatlarında çok miktarda kaynak kullanırlar. Tüm bu zorluklar göz önündeki ile insan yapımı köprülerle kıyaslanabilecek hatta zaman zaman onlardan üstün yönler taşıyan karınca köprülerinin tesadüflere dayalı evrim sonucu ortaya çıktığını iddia etmek bilimsel görüş olmaktan oldukça uzaktır.

Bu altı karede karıncaların aşama aşama nasıl köprü kurduklarını görebilirsiniz.

Tüm canlılar gibi köprü kuran karıncaları da tüm özellikleri belirlenmiş olarak Allah yaratmıştır ve bu canlılar Rabbimiz’in örneksiz yaratan sıfatını bir kez daha gözler önüne sermektedir.

Rahman olan Allah’ın küçücük karıncalarda meydana getirdiği son derece sistemli bir düzene sahip olan yaşam yeryüzündeki diğer canlı türleri için de aynı mükemmellikte yaratılmıştır. Tek hücreliler, böcekler, vahşi hayvanlar ve bitkiler de karıncalarda olduğu gibi kompleks vücut yapılarıyla ve mükemmel sosyal düzenleriyle birlikte bir anda yaratılmıştır. Tüm bu yaratılış harikaları kimi insanların günlük hayatın akışı içerisinde, akıllarına dahi getirmedikleri ya da görüp geçtikleri mucizelerdir. 

Yazar / Burhan Efeoğlu Tasarımcı / MSÜ Endüstri Ürünleri Tasarımı

Alıntılar:

1-http://blogs.princeton.edu/research/2015/11/24/army-ants-living-bridges-span-collective-intelligence-swarm-robotics-pnas/
2-https://blogs.princeton.edu/research/2015/11/24/army-ants-living-bridges-span-collective-intelligence-swarm-robotics-pnas/
3-http://blogs.princeton.edu/research/2015/11/24/army-ants-living-bridges-span-collective-intelligence-swarm-robotics-pnas/
4-http://earthsky.org/earth/army-ants-build-living-bridges
5-http://blogs.princeton.edu/research/2015/11/24/army-ants-living-bridges-span-collective-intelligence-swarm-robotics-pnas/
6-https://www.youtube.com/watch?v=eV0TPkwiFr8
7-https://www.youtube.com/watch?v=A042J0IDQK4
8-Amerika’nın Georgia Teknoloji Enstitüsü’nden Dr. David Hu ve meslektaşları, mikro ölçekli bilgisayar tomografisi ve yüksek hızlı videolarla karınca sallarını yakından incelemiştir.
9-http://www.news.gatech.edu/2014/06/12/going-inside-ant-raft
10-http://www.pnas.org/content/108/19/7669.full
11-http://www.atlasdergisi.com/kesfet/bilim/karinca-sali.html
12-http://sicb.org/meetings/2014/schedule/abstractdetails.php?id=458