نوشته‌ها

الگوبرداری از رفتار پرندگان برای توسعه علم و فناوری

در قرون و اعصار قبل از تکنولوژی، زمانی که انسان به سختی در تکاپوی حیات بود، زمانی که به گفته‌ محققان، میانگین عمر انسان در اثر حوادث و بلایا بسیار پایین‌تر از امروز بود، یکی از روش‌های بهینه سازی زندگی و دستیابی به امنیت بیشتر برای نوع بشر، الهام گرفتن از طبیعت بود و این جریان ادامه داشت و کم‌کم قوت گرفت. در دوران معاصر و در طول تاریخ علم و تکنولوژی، موارد بسیاری وجود دارند که دانشمندان از پرندگان الهام گرفته و اقدام به ابداع طرح‌های علمی و اختراعات و اکتشافات گوناگون کرده‌اند. معروف‌ترین این الهامات، آرزوی پرواز در نزد انسان است که سرانجام بعد از کش و قوس‌ها و حوادث تلخ و شیرین، منجر به ساخت هواپیماها شد. مورد معروف دیگری از الگوبرداری در طبیعت، استفاده از روش خفاش‌ها برای رهگیری هدف و مسیریابی است. از دیگر نمونه‌های این الهامات در علم آیرودینامیک دیده می‌شود که از فرم و ساختار فیزیکی پرندگان و البته ماهی‌ها الهام گرفته شد و در طراحی هواپیماها، خودروها، سازه‌های بزرگ شهری و فعالیت‌های ورزشی و برخی زمینه‌های دیگر مورد استفاده قرار گرفت. اوج الگوبرداری از پرندگان در صنعت هوانوردی را در بمب افکن رادارگریز B2 Spirit می‌بینیم که اگر از نمای جانبی به آن نگاه کنید، بسیار شبیه به پرنده قرقی طراحی و ساخته شده است.

ظاهرا بیشترین الگوبرداری از فیزیک و رفتار پرندگان در طراحی و ساخت هواپیماها و به خصوص از نوع جنگی آنها انجام گرفته، اما در سال 2009 میلادی دانشمندان با الهام از پرنده کوکو (فاخته) اقدام به طراحی یک الگوریتم بهینه سازی برای حل مسائل علمی کرده‌اند. الگوریتمی قدرتمند با نتایجی اغلب موفقیت آمیز که حل مسائلی را ممکن ساخت که اعمال ریاضی، به سختی قادر به حل آنها هستند. نام این الگوریتم،«جست‌وجوی فاخته» است.این الگوریتم برگرفته از توانایی پرنده کوکو (فاخته) در تولید مثل با صرف کمترین انرژی است. روشی که توسط این پرنده به‌طور مداوم بهینه می‌شود. کوکوها به عنوان پرندگان انگل شناخته می‌شوند که در لانه‌ برخی از گنجشک‌‌سانان تخم‌گذاری کرده و پرنده‌ میزبان را مجبور می‌کنند تا در فرایند جوجه‌آوری و پرورش جوجه‌ها نقش کوکوی مادر را بازی کند. کوکوها برای این منظور از روش‌هایی بهره می‌برند که بر اساس آن در مناسب‌ترین لانه‌ها تخم‌گذاری می‌کنند و کوکوی مادر در مسیر تکامل یاد گرفته که تخم‌های خود را همرنگ و شبیه به تخم‌های پرنده‌ میزبان در بیاورد تا پرنده‌ میزبان متوجه حضور تخم بیگانه نشود و آن تخم را مثل تخم‌ها و جوجه‌های خود نگهداری و پرورش دهد.داده‌های مربوط به خصوصیات بهترین لانه‌ها و مناسب‌ترین گونه‌های پرندگان میزبان در هر منطقه‌ جغرافیایی به نسل‌های بعدی کوکو منتقل می‌شود تا در آینده در فرایند تولید مثل بر اساس این اطلاعات، لانه‌ و میزبان مناسب را برای تخم‌گذاری امن و دریافت نتیجه بهینه، انتخاب کند. کوکوها الگوهای خطا و تجربیات ناموفق را از فهرست اطلاعات خود حذف و الگوهای موفق را جایگزین آنها می‌کنند. کوکوها برای اجرای موفقیت‌آمیز فرایند تولید مثل خود، متکی به انتخاب میزبان مناسب، فریب‌ پرنده میزبان، انتخاب لانه‌های مناسب در مکان‌هایی با احتمال خطر کمتر و همرنگ‌ سازی تخم‌های خود با تخم‌های پرنده‌ میزبان هستند که تمام این موارد با استفاده از روش‌های مربوط به حل مشکلات تجربه شده و در نظر گرفتن آمارهای گوناگون آزمون و خطا در گذشته امکان‌پذیر شده است. مجموعه‌ این آمار و اطلاعات و روش حل مسائل توسط کوکوها، منبع الهام دانشمندان برای طراحی الگوریتم جست‌وجوی فاخته شد که در حال حاضر برای متخصصان علوم مهندسی، در بهینه‌سازی حل مسائل گوناگون ریاضی و علمی مورد استفاده قرار می‌گیرد.

کوکو:تکامل عجیب پرنده ی انگل

گردآورنده: یاسمن پورقاضی

نام معمولی: کوکوی انگل

زیر خانواده Cuculinae (خانواده ی Cuculidae)

طول پرنده از 15 تا 63 سانتی متر و وزن بین 17 تا 630 گرم می باشد.

اکثر کوکو ها انگل نیستند ولی حدود 60 گونه از آنها هستند( حدود 56 تا از دنیای قدیم و 3 تا از دنیای جدید).

نوزادان خانواده ی انگل در ابتدا رنگشان به شکلی است که تا شبیه به فرزند خانواده ی میزبان باشند.

زیستگاه

خانواده ی کوکو در سراسر نقاط معتدل و استوایی جهان وجود دارد  ، همچنین استثنائاتی از جنوب غربی و جنوب آمریکا و مناطقی از شمال آفریقا و خاور میانه. کوکو های انگل زیر مجموعه ای از این محدوده را اشغال میکنند، به طور عمده در دنیای قدیم.

این پرنده چکار میکند؟

والدین بودن سخت است. خواب کمتر، وقت آزاد کمتر و تمام آن دهان های گرسنه که باید به آنها غذا رسانده شود. یک مادر پر مشغله چکار باید بکند؟ شما میدانید که باید نسل گونه های خود را حفظ کنید ، ولی چه کسی وقت این کار  را دارد؟ جالب این است که  کوکوها به همان پاسخی رسیده اند که انسان ها رسیده اند: برون سپاری.

تولید مثل

زمانی که یک کوکوی ماده جفت گیری کرده و آماده ی تخم گذاری میباشد، به جای این که لانه بسازد و خود را برای زحمت کشیدن برای نگهداری از بچه ها آماده کند، صبر میکند تا یک ماده ی دیگر  را که تازه تخم گذاشته پیدا کند و منتظر می ماند تا پرنده برای پیدا کردن غذا از لانه اش خارج شود و بعد تخم خود را در همان لانه میگذارد و این کار را در چند لانه ی دیگر تکرار میکند. زمانی که پرنده ی ماده ی گول خورده برمیگردد، در لانه ی خود قرار میگیرد و از تخم های جدید هم مثل تخم های خود  نگهداری میکند. تخم های کوکو دوره ی جوجه کشی  کوتاه تری نسبت به تخم های میزبان خود دارند، بنابر این تخم های غریبه زودتر تفریخ پیدا میکند، که در آن صورت جوجه کوکو دیگر تخم ها (یا جوجه ها اگر زمان بندی درست عمل نکرده باشد) را به بیرون هل می دهد، و از داشتن لانه و مادری فداکار برای فقط برای خودش لذت میبرد. جوجه کوکو زودتر از گونه های میزبان خود رشد می کند ، بنابر این والدین نا تنی خود را با درخواست مداوم غذا مشغول نگه میدارد، و رقابت را از بین میبرد.

اما این یک مسابقه ی جالب تکاملی نمی بود اگر گونه های میزبان این مشکل را به راحتی و بدون اعتراض میپذیرفتند.  پرندگان به ستوه آمده توسط تخم های کوکو چندین راهکار را در تلاش برای مقابله کردن با این مشکل امتحان کرده اند. اول از همه ، والبته این روش خیلی دورازذهن نیست، در بین آنها نفرت شدیدی نسبت به وجود آمده است. کوکو های بالغ دیده شده در محدوده ی لانه های میزبانان توسط  گروهی از مادران عصبانی سریعا  محاصره و رانده میشوند. اگرچه، کوکوها توانسته اند از این قضیه به نفع خود استفاده کنند، به این طریق که از یک جفت، پرنده ی نر به اذیت کردن و فریب دادن گروه پرندگان عصبانی می پردازد در حالی که هم زمان پرنده ی ماده در آرامش تخم های خود را میگذارد.

استراتژی دوم برای پرنده های میزبان این است که یاد بگیرند که تخم های غریبه را تشخیص بدهند و به صورت پیشگیرانه آن ها را از لانه به بیرون بی اندازند. کوکو ها به دو روش به این استراتژی پاسخ داده اند. اول، آنها تخم هایشان را طوری   تکامل یافته اند که از نظر رنگ و اندازه شبیه به تخم های میزبان باشد ( و در جاهایی که لانه پوشیده است تخم های خیل تیره میگذارند که اصلا به راحتی قابل دیدن نیستندگونه های پرنده با سطوح بالاتری از رد کردن تخم های غریبه ، در نهایت با تعدادی تخم کوکو مواجه خواهند شد که بیبشتر و بیشتر به تخم های آن ها شباهت پیدا کرده اند. دوم، اگر یک میزبان تخم غریبه را پس بزند، کوکوای که آن تخم را گذاشته بعضی اوقات می آید و کل لانه را خراب میکند و هر چیزی را که داخل آن باقی مانده است را در یک عمل انتقام مادرانه از بین میبرد.

استراتژی سوم که توسط  پری گنجشک ها(Superb Fairy Wren) طراحی شده کمی خلاقانه تر است. به محض این که مادر میزبان تخم های خود را میگذارد، او شروع به آواز خواندن برای آنها با یک الگوی و ریتم مشخص میکند. حال ، تخم کوکو حدودا هم زمان با تخم های خودش تفریخ پیدا میکند، ولی چند روز دیرتر از تخم های خودش در آنجا قرار داده شده اند. این به این معنی است که جوجه های خودش قبل از تولد آواز او را برای مدت طولانی تری نسبت به جوجه کوکو یاد گرفته اند. زمانی که تخم ها تفریخ می یابند، تنها جوجه های خودش میتوانند به درستی آواز های او را تکرار کنند. پس جوجه ای که نتواند آواز را بخواند غذایی را هم دریافت نمیکند. وحتی اگر قبل از این که از گرسنگی بمیرد، جوجه ی انگل بتواند جوجه های او را از لانه به بیرون بیندازد، مادر به کلی پاسخ درست به آواز خودش را نخواهد شنید و می فهمد که باید لانه را به کلی ترک کند بنابر این به نفع این گونه است.

حداقل یک مورد شناخته شده از یکی از گونه های سابقا میزبان وجود دارد که به طور کامل این مانع انگلی را برای خود از میان برده است. سنگ چشم پشت سرخ ، به جز این که به طور مشخص نسبت به کوکو ها (و بسیاری چیز های دیگر) حالت تهاجمی قاتلانه دارد، در شناسایی تخم های کوکو بسیار ماهر شده است. بسیار سریع. انقدر سریع که محققان اعتقاد دارند که کوکو صرفا برای سازگاری با آن فرصت نداشته اند. در آزمایشات آزمایشگاهی سنگ چشم ها 93.3% از تمام تخم های کوکو را شناسایی  کرده و پس زدند. این توان شناسایی الگو ها برای این پرنده فوق العاده است. با این که رابطه ی انگلی کوکوها و سنگ چشم ها برای زمان طولانی ای شناخته شده است ولی در 30-40 سال اخیر در طبیعت دیده نشده است.

نکات جالب

– حتی کوکوهایی که به طور معمول انگل نیستند گاهی اوقات تخم های خود را لانه های افراد گونه های خود یا دیگر گونه ها میگذارند، ولی با این حال برای غذا رسانی به جوجه ها کمک میکنند.

– پوسته ی تخم های کوکوهای انگل به طور غیر عادی ضخیم است، که هنگامی که مادر تخم ها را از بالا به داخل لانه ی میزبان می اندازد از شسکتن آنها جلوگیری میکند.

– کوکوهای نواردار با بیرون انداختن خواهر و برادر های نا تنی خود راضی نمیشوند و تا سرحد مرگ آنها را نوک میزنند.

– بعضی پرنده ها با ساختن لانه هایی با لبه های با شیب تند با این کوکوهای قاتل مواجه میشوند به طوری که بیرون انداختن جوجه ها را از لانه دشوار میکنند و مادر به بزرگ کردن همه ی جوجه ها میپردازد.

کوکو