Güveler, Yüzlerce Metre Uzaktaki Eşlerini Nasıl Buluyor?

Erkek güvelerin, yüzlerce metre uzaktan dişilerin konumlarını tespit edebilmesi uzun bir süredir bilim insanları için bir gizemdi. Araştırmacılar güvelerin, eşlerinin konumlarını feromonlar kullanarak saptadıklarını biliyorlardı. Ancak bu kimyasal kokular rüzgarlı veya türbülanslı bir atmosferde büyük bir alana yayılıyor olmasına rağmen böcekler, eşlerinin onlara yol göstermesi için on saniye aralıklarla salgıladıkları feromonların gelişigüzel esintileri yüzlerce metre boyunca doğru yönde takip ederek eşleri bulmayı başarıyorlardı. Kaliforniya Üniversitesi San Diego kampüsünde fizik profesörü Massimo Vergassola şöyle diyor:

Erkek güveler yol boyunca tüm bu bilgiyi birleştirip dişilerine doğru uçuyor ve bir şekilde onlara ulaşıyor, Fransız natüralistler bu davranışı bir asır öncesinde bildirdi. Ancak o zamandan beri böcekbilimcilerin, sinirbilimcilerin ve fizikçilerin kafasını karıştırmaya devam etti.

Vergassola ve Fransa İtalya araştırma enstitülerinden iki fizikçi, bir şekilde, güvelerin bu fevkalade davranışları için matematiksel bir açıklama yaptılar ve bu açıklamayı Physical Review X dergisinin Ekim sayısında “Türbülanslı Havalarda Koku ile Yön Tayini” başlıklı makalelerinde anlattılar.

Üç fizikçi akışkanın çalkantılı hava akımında izlediği yolun evriminin izini sürmek için istatistiksel bir yaklaşım geliştirdi. Bu, hayvanların yiyecek ya da eş ararken ve başka hayatta kalmak için gerekli şeyleri yaparken duydukları sinyali saptamaya yarayan genelleştirilmiş bir çözüme ulaşmalarını sağladı. Makalenin baş yazarı Vergassola şöyle diyor:

Biz de dahil olmak üzere, hayvanların bir şeyi nasıl aradıkları genel bir problem.

İtalya’da bulunan Uluslararası Kuramsal Fizik Merkezinden (ICTP) Antonio Celani ve Fransa’da bulunan Marseille Üniversitesinden Emmanuel Villermaux da makalede yer alan diğer isimler. Şöyle devam ediyorlar:

Benzer bir problem çok uzaktan çöp tenekelerini tespit edebilen sinekler ve iz sürebilen köpekler için de mevcut. Ancak fark, kokunun genellikle yere yakın olmasından dolayı sinyallerin çok daha kalıcı olmasından kaynaklanıyor. Böcekler koklama duyularına ve rüzgarda yayılmış geçici kokuları tespit etmelerine güvendiklerinden problemin en zoru ile karşılaşıyorlar. Hava rüzgarlı olduğu zaman sinyal tek tük/seyrek hale geliyor veya basitçe uzun süre ortadan kayboluyor.

Fizikçiler ilk olarak feromonun yoğunluğunu ve sürekliliğini belirledirler. Ardından laboratuvar deneyleri ve verilerle kontrollü sayısal simülasyonların sonuçlarını onaylayıp bu problemi çözdüler. Dişi güvelerin yaydığı feromonların, 1,000 metreye kadar akış yönünde genişleyen “algılama konisi” içerisinde bulunan erkeklerce algılanabildiğini buldular. Ayrıca feromon sinyallerinin yalnızca birkaç milisaniye süren aralıklı koku dalgaları olarak algılandığını ve bu aralıkların böceklerin birkaç milisaniye ile on milisaniye arası olan hassaslık eşiğini aşmadığını buldular. 

Başta istatistiksel fizik üzerine eğitim almış ve şimdi fizik ve biyolojinin buluştuğu “nicel biyoloji” denilen matematiksel bir disiplin üzerine çalışan Vergassola, sonuçların ziraatta ve robot teknolojilerinde geniş çapta uygulama alanı bulabileceğini söyledi. Sözlerini şöyle bitiriyor:

Feromona maruz kalmış böceklerin davranışlarını kontrol ederek araştırmacılar, saldıran/yayılan ya da hastalık taşıyan haşerelerin çiftleşme yeteneğini kısıtlayabilir. Ayrıca mühendislere; bombaları, zehirli kimyasalları ve alev alabilir kaçakları aramak üzere kimyasal kokularla idare edilen koklayıcı, koku alan robot, tasarımlarını geliştirmede yardımcı olabilir. Havaya robotlarca izlenebilecek az miktarda uçucu madde bıraktıklarından, kaçakların konumu bu şekilde tespit edilebilir.

Teşekkür: Bu yazıyı çeviren M.Furkan Pazar'a teşekkür ederiz.