Природные инженеры дорожного движения предлагают простые и эффективные решения

Проблема управления транспортными потоками знакома не только людям, но и многим живым организмам, которые эволюционировали удивительные способы перемещения множества особей и ресурсов.

Строительство транспортной сети

Муравьи-листорезы (Linepithema humile) создают сети химических троп, соединяющих их гнёзда по кратчайшему пути. Короткие, прямые маршруты проходятся быстрее, поэтому по ним движется больше муравьёв, оставляющих больше феромона. Более сильный феромонный след привлекает ещё больше муравьёв, а длинные извилистые тропы, по которым ходит меньше особей, со временем исчезают из-за испарения феромона. Этот простой механизм позволяет муравьям с мозгом размером с булавочную головку решать сложную задачу.

Австралийские мясные муравьи (Iridomyrmex purpureus) создают гладкие тропы, срезая всю растительность. Их сети содержат дополнительные, «избыточные» связи, а не только кратчайшие пути. Это создаёт баланс между стоимостью строительства и надёжностью сети: любое повреждение в системе кратчайших путей изолировало бы одно из гнёзд.

Движение по полосам

Армейские муравьи (Eciton burchellii) организуют движение по полосам: две внешние для уходящих от гнезда и одна внутренняя — для возвращающихся. Муравьи, идущие в гнездо, часто несут тяжёлую добычу и при лобовом столкновении обычно не сворачивают. Муравьи, покидающие гнездо, склонны уступать дорогу нагруженным сёстрам, оказываясь на внешних полосах. Простой набор поведенческих правил обеспечивает быструю и эффективную транспортную систему.

Заделывание выбоин

Рабочие армейских муравьёв (Eciton burchellii), встречая неровности на пути, заполняют их своими телами, подбирая размер особи под размер ямы. Для заполнения больших ям муравьи кооперируются. Они также формируют живые мосты через большие промежутки, регулируя ширину, длину и положение моста в зависимости от трафика. Результат — гладкая, быстротекущая транспортная система даже на самой неровной местности.

Грибы и слизевики

Грибы строят одни из крупнейших биологических транспортных систем на Земле. Сеть гигантской опёнка (Armillaria solidipes) достигала 9.6 км. Она состоит из крошечных трубочек — мицелия, распределяющего питательные вещества по телу гриба.

Слизевики (не грибы, а гигантские одноклеточные амёбы) используют сеть жилок для соединения источников пищи. В эксперименте с помощью крошечных кусочков пищи, представлявших станции, была смоделирована карта Токийского метрополитена. Слизевик быстро соединил все точки в схему, близкую к реальной системе метро Токио. Слизевики и инженеры используют одни и те же правила при строительстве транспортных сетей, но слизевик обходится без компьютеров, карт и даже мозга.

Изучение биологических систем может подсказать нам идеи для улучшения наших собственных транспортных систем.