بررسی سازوکار اندام‌های مرتبط با تولید و دریافت امواج صوتی توسط مورچه‌ها

چکیده

جوامع مورچه‌ها به یک سیستم ارتباطی موثر برای هماهنگ کردن فعالیت اعضای خود نیاز دارند. شواهد فزاینده‌ای وجود دارد که نشان می‌دهد ارتباطات صوتی نقش مهمی در رفتار مورچه‌های یک کلنی ایفا می‌کند. آیه 18 سوره مبارکه نمل نیز به تعامل گفتاری بین مورچه‌ها در هنگام خطر تاکید می‌کند. این مطالعه متمرکز بر بررسی دلایل تولید صدا و ارتعاش و چگونگی کارکرد اندام‌های تولیدکننده و دریافت کننده امواج صوتی می‌باشد. بررسی ما نشان می‌دهد که تولید امواج صوتی در مورچه‌ها به سه روش سایش (Stridulation)، کوبیدن (Tymbalization)، ارتعاش (Crepitation) صورت می‌گیرد. همچنین، ویژگی‌هایی از قبیل مدت زمان، طیف فرکانسی، شدت صوت و شرایط محیطی اصوات تولید شده توسط مورچه‌ها بر روی پیام دریافتی سایر مورچه‌ها تاثیرگذار است. به علاوه مورچه‌ها از طریق حسگرهای شنوایی (آنتن‌ها)، اندام جانستون، اندام‌های زیرزانویی، حسگرهای مکانیکی (اندام‌‌های کوردوتونال (Chordotonal organ)، ساختارهای حسی تریکوئید سنسیلا (Trichoid Sensilla)) توانایی تولید و درک اصوات را دارند. بنابراین پیشنهاده‌ای برای این پژوهش تهیه شده که در مراحل؛ 1) تاسیس و راه‌اندازی آزمایشگاه مورچه جهت ساخت کلنی گونه‌های مختلف مورچه‌ها در شرایط کنترل شده آزمایشگاه جهت ضبط صدا و تصویربرداری؛ 2) انجام مطالعات سایرین در این حوزه بر روی گونه‌های مورچه بومی؛ 3) تصویربرداری از اندام‌های تولید و دریافت صوت؛ 4) شبیه‌سازی این اندام‌ها؛ 5) ضبط صوت مورچه‌ها؛ و درنهایت 6) درک سازوکار تولید و دریافت صوت در مورچه‌ها قابل انجام است.

کلیدواژه‌ها: ارتباطات صوتی، سازوکار تولید صوت، ارتباطات شنیداری.

1. مقدمه

حکایت تعامل گفتاری میان مورچه‌ها و شنیده‌شدن تعاملات توسط حضرت سلیمان، قرن‌ها به عنوان باوری داستانی استنباط شده از آیه 18 سوره مبارکه نمل، در تمدن‌های اسلامی رواج داشته‌است. از آن‌جایی که جوامع مورچه‌ها و به طور کلی حشرات، به یک سیستم ارتباطی موثر برای هماهنگ کردن فعالیت اعضای خود نیاز دارند، پژوهش‌های بسیاری بر روی انواع روش‌های ارتباطی آنان صورت گرفته‌است. خداوند متعال در آیه 18 سوره نمل با استفاده از عبارت «قَالَتْ نَمْلَةٌ يَا أَيُّهَا النَّمْلُ» اطلاع پیامی هشداری از مورچه‌ای به سایر مورچه‌های یک کلنی را تبیین می‌کند. وضوح همین عبارت کافی است تا پژوهشگران را به سمت حوزه نحوه تعامل بین مورچه‌ها سوق دهد. هدف اصلی در این پژوهش علمی، پاسخ به این سوال است که اساسا این مکالمه چگونه امکان‌پذیر می‌شود. مطالعات در این حوزه، پنج روش ارتباطی در بین مورچه‌ها (شیمیایی (فرومون‌ها)، تماسی، زبان بدن، اشتراک غذا و ارتباط صوتی) را نشان می‌دهد. اما رسیدن پیام از یک مورچه به سیل عظیمی از مورچه‌ها، تعامل تنها از طریق فرمون‌ها  یا به صورت صوتی [1] امکان‌پذیر به نظر می‌رسد. بر اساس حدیث نسبت داده‌شده به امام رضا (ع) درباره آیه 18 سوره نمل، به صوت به عنوان عامل ارتباطی اشاره صریح شده‌است [2, 3]. همچنین بر اساس مطالعات انجام شده، تعامل با استفاده از صوت هشداری بسیار محتمل‌تر است چرا که به صورت آنی به تمام اعضای یک کلنی منتقل می‌شود. بر اساس توضیحات ذکر شده، پژوهش در مرحله اول بر روی صوت، صدا و تعامل گفتاری بین این موجودات زنده متمرکز شده‌است. این پژوهش که بخشی از یک پروپوزال کلان می‌باشد، در تلاش برای نزدیک شدن به کشف این سوال است که اولا، صدا در مورچه‌ها چگونه تولید و دریافت می‌شود؟؛ دوما، الفبای آوایی در بین جوامع مورچه‌ها به چه صورت است و کلمات چگونه تعریف می‌شوند؟؛ سوما، با استفاده از این الفبا و کلمات، چه ترکیبی از جملات ساخته شده و مکالمات چگونه صورت می گیرد؟ و از طریق این گفتمان چه انواعی از پیام‌ها منتقل می‌شود؟. از طرف دیگر، استفاده خداوند متعال از عبارت «وَادِ النَّمْلِ» در این مطالعه بسیار حائز اهمیت است چرا که شاید بتواند در نوع مورچه انتخابی و تاثیر ویژگی‌های محیطی در انتقال صوت در کلنی مورچه‌ها و همچنین دریافت آن توسط حضرت سلیمان نقش آفرینی کند. این مطالعه در مرحله اول به عنوان پیش درآمد، بر روی چگونگی تولید و دریافت صوت در مورچه‌ها تمرکز کرده‌است تا بتواند موضوع را به صورت موثرتری بررسی کند.

2. پیشینه پژوهش

با اینکه تولید صدا به هنگام مورد تهدید یا حمله قرار گرفتن توسط یک شکارچی در مورچه‌ها قرن‌ها از سمت پژوهشگران مختلف گزارش شده‌است[4]، تاکنون این موضوع مناقشه برانگیزترین مساله پژوهش درباره این گونه از حشرات بوده‌است و سازوکار و نقش آن به طور واضح در بقای این موجودات روشن نشده است [5]. ارتباط صوتی مورچه‌ها (مانند سایر حشرات) بسته به محیط انتقال‌دهنده آن به دو دسته مختلف تقسیم می‌شود: 1. صدا: موج صوتی است که از طریق هوا منتقل می‌شود؛ و 2. لرزش یا ارتعاش: موج صوتی است که از طریق بستر (زمین یا هر چیزی که مورچه روی آن قرار دارد) منتقل می‌شود. ارتباط ارتعاشی بین مورچه‌ها مانند بسیاری دیگر از حشرات پذیرفته شده‌است. با این حال، تعارضات جدی بین گروه‌های مختلف تحقیقاتی درباره ارتباطات از طریق صدا وجود دارد: از کسانی که قائل به ناشنوایی این موجودات هستند [6, 7] تا گروه‌هایی که نقش تعامل صوتی را از شیمیایی برتر می‌دانند [8]. البته تحقیقات درباره نوعی لارو پروانه که صدای ملکه مورچه‌ها را تقلید می‌کند و دارای همزیستی انگلی به مدت 11 ماه در کلونی مورچه‌ها است و به لحاظ رتبه‌بندی اجتماعی در رده ملکه قرار می‌گیرد (دارای اولویت تغذیه حتی در هنگام کمبود غذا، در اولویت انتقال هنگام فرار و جابجایی لانه، در اولویت حفاظت هنگام حمله دشمن) بسیاری از فرضیات تعامل صدا را در کلونی مورچه‌ها تحت تاثیر قرار داده‌است [9]. همچنین، یک گروه پژوهشی در ژاپن نشان داده‌است که اگر اندام‌های تولید صدا یا اندام‌های تولید فرومون در مورچه‌های کشاورز مسدود شوند، مزارع مورچه‌هایی که دارای ممنوعیت ارتباط صدایی هستند، آسیب بیشتری (60% آسیب) نسبت به مزارع مورچه‌های دارای ممنوعیت فرمونی (30% آسیب) می‌بینند. به این ترتیب، نقش صدا را در ارتباطات معمول در مزارع کشت قارچ برتر از ارتباطات شیمیایی معرفی می‌کنند [10].

مطالعات صوتی شامل صدا و ارتعاش به دلیل وجود پیچیدگی در جمع‌آوری داده و تحلیل آن‌ها به کندی پیش می‌روند، و هنوز درک قابل قبولی از این مسائل وجود ندارد. زیست صوتیات در حشرات یک زمینه نوظهور است که به تولید، انتشار و دریافت امواج صوتی توسط حشرات و کاربردهای آن‌ها در پایش اکولوژیکی و شناسایی گونه ها تمرکز دارد. مطالعه امواج صوتی حشرات شامل روش‌ها، فناوری‌ها و اصطلاحات مختلفی با هدف درک این پیام‌های صوتی پیچیده است. از میان بی‌مهرگان، حشرات تنها گروه بی‌مهرگان هستند که تولید و دریافت امواج صوتی هوابرد در آن‌ها به طور گسترده‌ای کاربرد دارد. با در نظرگرفتن این توضیحات، بررسی دلایل تولید صدا و ارتعاش و مطالعه روی چگونگی کارکرد اندام‌های تولیدکننده صوت، انواع اندام تولید صوت، سازوکار و انواع اندام موثر در دریافت‌ امواج صوتی و ویژگی و خصوصیات صوت منتقل شده از مهم‌ترین بخش مطالعات این پژوهش خواهد بود.

3. روش شناسی تحقیق

1-3. روش‌شناسی پژوهش در بخش تحقیق دینی و قرآنی:

پس از انتخاب آیه 18 سوره مبارکه نمل، معنای آیه از تفاسیر معتبر از جمله تفسیر المیزان في تفسیر القرآن، تفسیر نمونه، الأمثل في تفسیر کتاب الله المنزل، التبيان في تفسير القرآن، مجمع البيان، و غیره استفاده شده‌است. سپس، با توجه به معنا و تفسیر این آیات، نیازهای راهبردی کشور و توانایی و استعداد گروه، قسمت‌هایی از آیه که می‌توانست محل تحقیق و تامل باشد استخراج و کلمات کلیدی علمی تشریح‌کننده مفهوم آن‌ها مورد بررسی و جستجو قرار گرفته است. دو مفهوم بنیادی در ارتباط با انتقال پیام از مورچه‌ای به مورچه‌های دیگر در عبارت‌های 1. قَالَتْ نَمْلَةٌ يَا أَيُّهَا النَّمْلُ: تعامل گفتاری و انتقال پیامی هشداردهنده و 2. وَادِ النَّمْلِ: موقعیت و ویژگی‌های محل و نوع مورچه ذکر شده، مورد توجه قرار گرفته‌است.

2-3. روش‌شناسی پژوهش در بخش تحقیق علمی:

از آن‌جایی که کارهای محدودی بر روی شناسایی و سازوکار اندام‌های صوتی در مورچه‌ها و ویژگی‌های اصوات تولید شده، انجام شده‌است؛ در این پژوهش تلاش شده‌است تا همه مطالعات انجام شده در 30 سال گذشته (1995-2024) را مورد مطالعه قرار دهیم. در مجموع، 62 مقاله در موتور جست و جوی
«Science Direct» با کلمات کلیدی Ant، Sound، Communication، Crepitation، Tymbalization، Stridulation، Bioacoustics در مجلات معتبر منتشر شده‌است که 38 مقاله که بیشترین تناسب را با موضوع و مساله پژوهش داشته‌اند انتخاب گردیده‌است.

4. انجام تحقیق، نتایج و بحث

با توجه به دو عبارت برداشت شده از آیه 18 سوره مبارکه، پژوهش به طور موازی در دو حوزه مورد بررسی قرار گرفت. حوزه اول تحت عنوان تعامل گفتاری و حوزه دوم تحت عنوان نوع مورچه انتخابی. برای دستیابی به نتایج دقیق‌تر، حوزه تعامل گفتاری در چهار بخش 1. روش‌های تولید صوت، 2. انواع اندام تولید صوت، 3. کارکرد و انواع اندام موثر در دریافت‌ امواج صوتی و 4. ویژگی و خصوصیات صوت منتقل شده تفکیک کرد که در ادامه بررسی می‌شود.

1-4. روش‌های تولید صوت

در بین انواع روش‌های تولید صوت در بین حشرات، مورچه‌ها از طریق سه روش سازوکار خروجی صوت را افزایش می‌دهند. آن‌ها با استفاده از سایش اعضای بدن به یکدیگر (Stridulation) [11] به عنوان روش اصلی، صدا تولید می‌کنند. اما برخی از مورچه‌ها  (زیرخانواده Formicinae) از روش‌های دیگری مانند 1. ضربه زدن یا کوبیدن برخی اندام‌ها به بستر‌های مختلف (Tymbalization) [12, 13]، و 2. حرکت سریع آرواره‌ها و خراشیدن فک پایین روی بستر (Crepitation) [14]، استفاده می‌کنند. بررسی‌ها نشان داده‌است که بلندترین صداهای حشرات به یکی از دو روش سایش و کوبیدن اندام به بستر یا اندام دیگر تولید می‌شود [4].

پیام‌های تولید‌شده از طریق سایش به مورچه‌ها اجازه می‌دهد تا اطلاعاتی را در مورد وضعیت و شرایط محیطی خود منتقل کنند. تعاملات مورچه‌ها از طریق این سیستم ارتباطی چندوجهی، با ادغام پیام‌های ارتعاشی و شیمیایی در مستعمراتشان بسیار پیچیده می‌باشد و جزئیات سازوکار این فرآیند هنوز مشخص نیست. اصوات تولید شده معمولاً در زمان‌های خاصی از زندگی اجتماعی از جمله: دفاع از لانه [15, 16]، مهاجرت از لانه [17]، کندن لانه [18] و در طول فعالیت‌هایی همچون تهیه غذا [19, 20]، برش برگ [14]، انتقال دهان به دهان غذا (Trophallaxis) [21]، جفت‌گیری [22]، مواجهه با خطر و درگیری‌های درون و بین‌گونه‌ای [23] به صورت هدفمند برای ارتباط با دیگر مورچه‌ها تولید می‌شود.

2-4. انواع اندام تولید صوت

تاکنون مشخص شده‌است که مورچه‌ها از طریق روش اول تولید صوت (Stridulation)، از اندام‌های Stridulatory استفاده می‌کنند که معمولاً در شکم (قسمت عقب بخش چهارم شکم) قرار دارد [24]. این اندام از یک سطح سوهان مانند با خطوطی موازی (pars stridens) و یک خراش‌دهنده (Plectrum) تشکیل شده‌است  که به شکل زائده یا برآمدگی کوچک می‌باشد [25, 26]. هنگامی که مورچه شکم خود را حرکت می‌دهد، خراش‌دهنده به سوهان ساییده‌ شده و امواج صوتی تولید می‌کند که اغلب به عنوان «جیرجیرکردن» توصیف می شود. در روش سوم یا ارتعاش نیز از آرواره‌های (Mandibles) خود برای تولید انواع اصوات استفاده می‌کنند [27, 28]. برای درک بهتر اندام صوتی درگیر در این فرآیند مطالعات بیشتری بر روی انواع مورچه‌ها لازم است.

3-4. انواع سازوکار و اندام موثر در دریافت‌ امواج صوتی

به همان اندازه اهمیت نحوه تولید صوت توسط مورچه‌ها، سازوکار دریافت امواج صوتی در مورچه‌ها اهمیت دارد. مورچه‌ها برخلاف بسیاری از حشرات گوش‌های مشخصی ندارند. آن‌ها از طریق حسگر‌های خاص موجود روی کل سطح بدن و در پاها، امواج صوتی را دریافت و تفسیر می‌کنند. در واقع این  سیستم منحصر به فرد عمدتاً بر اساس دریافت پیام‌های ارتعاشی و صوتی انجام می‌گیرد. طبق مطالعات انجام شده، انواع حسگرها را در مورچه‌ها می‌توان در 4 بخش 1. حسگرهای شنوایی (آنتن‌ها)؛ 2.اندام جانستون (Johnston’s organ)؛ 3. اندام زیرزانویی و 4. حسگرهای مکانیکی (شامل ساختارهای حسی تریکوئید سنسیلا (Trichoid Sensilla) و اندام‌های کوردوتونال (Chordotonal organ) دسته‎بندی کرد.

1-3-4. حسگرهای شنوایی (آنتن‌ها)

حسگرهای شنوایی یا آنتن‌های مورچه‌ها به عنوان حسگرهای اصلی برای تشخیص ارتعاشات منتقل شده از طریق هوا و بوها عمل می‌کنند. با استفاده از این حسگرها، آن‌ها می‌توانند تغییرات در فشار هوا و ارتعاشات ناشی از اصوات را تشخیص دهند [29].

2-3-4. اندام جانستون (Johnston’sorgan)؛

اندام جانستون که در داخل ساقه آنتن‌ها قرار دارد، حرکات ناشی از هوا را تشخیص می‌دهد، اما به اندازه کافی برای درک مستقیم صداهای سایشی حساس نیست؛ با این حال، در تشخیص ارتعاشات محیطی نقش دارد [30]. اندام زیرزانویی در قسمت نزدیک پاهای مورچه‌ها (پروگزیمال استخوان درشت نی) قرار دارد [31]. این اندام در درجه اول مسئول تشخیص ارتعاشات ناشی از بستر است و به ارتعاشات با فرکانس پایین بسیار حساس است. این اندام به مورچه‌ها اجازه می‌دهد تا تغییرات ظریف در محیط خود را تشخیص دهند.

3-3-4. اندام زیرزانویی

اندام زیرزانویی به ویژه برای حس کردن ارتعاشات منتقل شده از طریق زمین مهم است، در حالی که اندام جانستون به حرکات هوا پاسخ می دهد و برای صداهای سایشی کمتر موثر است.  این اندام ها برای تشخیص ارتعاشات ناشی از بستر بسیار مهم هستند.

4-3-4. حسگرهای مکانیکی

پاها و بدن مورچه‌ها دارای حسگرهای مکانیکی هستند که تشخیص صدا را تسهیل و به آن‌ها اجازه می‌دهد تا ارتعاشات را از سطح زمین حس کنند. این حسگرها در تشخیص صداهای موجود در هوا در فواصل بزرگتر مهارت ندارد. در حالیکه، در ارتباطات میدانی نزدیک، جایی که ویژگی‌های صدا در فواصل کوتاه به سرعت تغییر می‌کنند، مؤثرتر است. حسگرهای مکانیکی این امکان را به مورچه می‌دهند تا به راحتی صداهای زیرین و ارتعاشات ناشی از حرکت دیگر موجودات را تشخیص دهد. حسگرهای مکانیکی را می‌توان در بخش اول، اندام‌‌های کوردوتونال (Chordotonal organ) به عنوان گیرنده و مسئول دریافت امواج صوتی دانست که شامل دو اندام زیر زانویی و جانستون می‌باشد [32]. اندام‌های کوردوتونال شامل خوشه هایی از واحدهای حسی به نام اسکولوپیدیا هستند که می توانند از نظر تعداد و پیچیدگی متفاوت باشند. این اندام‌ها می‌توانند هم عملکردهای برون‌شناختی (تشخیص محرک‌های خارجی) و هم عملکردهای حس عمقی (احساس حرکات داخلی بدن) را انجام دهند. اندام های کوردوتونال جدایی ناپذیر از سیستم های حسی مورچه ها هستند، و آن‌ها را قادر می سازند تا در محیط خود حرکت کنند و از طریق انواع محرک های مکانیکی با یکدیگر ارتباط موثر برقرار کنند. در بخش دوم، ساختارهای حسی تریکوئید سنسیلا (Trichoid Sensilla) با استفاده از ساختارهای مو مانندی توزیع شده بر روی سطح بدن و به ویژه بر روی شاخک‌های آن‌ها، به سرعت صدای ذرات حساس هستند و به مورچه‌ها اجازه می‌دهند تا امواج صوتی را در میدان نزدیک (که تا حدود 100 میلی‌متر در اطراف آن‌ها گسترش می‌یابد) تشخیص دهند [25]. برخلاف انسان، مورچه‌ها به صداهای موجود در هوا در فواصل بزرگتر پاسخ نمی‌دهند.  در عوض، آن‌ها برای حس ارتعاشات و اصواتی که در نزدیکی آنان رخ می‌دهند سازگار هستند.

4-4. ویژگی و خصوصیات صوت منتقل شده

 ویژگی و خصوصیات اصوات تولید شده توسط مورچه‌ها برای درک ارتباطات در بین آن‌ها نیز مهم می‌باشد چراکه نقش اصوات هوابرد را در کنار اصوات منتقل شده از طریق بستر را روشن می‌سازد. فهم این ویژگی‌ها برای استخراج الگوهای صوتی متفاوت تولید شده وابسته به نقش‌ها، شرایط و موقعیت‌های مختلف محیطی در جهت درک تعاملات گفتاری در بین اجتماع مورچه‌ها در کلنی‌، ضروری به نظر می‌رسد. ویژگی‌های خاص این اصوات شامل شدت صوت (دامنه موج)، طیف فرکانسی، مدت زمان و شرایط محیطی وابسته به زمینه می‌باشد. در ادامه این ویژگی‌ها مورد بررسی قرار می‌گیرد.

1-4-4. شدت صوت (دامنه موج)

تعاملات صوتی در بین مورچه‌ها یک سیستم ارتباطی غنی را نشان می‌دهد. به گزارش هیکلینگ (2000)، مورچه‌ها نمی‌توانند اصوات منتقل شده از طریق هوا را در فاصله‌ای طولانی (1 متر) درک کنند و عمدتاً از ارتباطات صوتی کوتاه‌ برد (تقریبا 10 سانتی‌متر) استفاده می‌کنند [25]. شدت اصوات تولید شده توسط مورچه‌ها در سطوح بسیار پایین‌تری نسبت به انسان می‌باشد و اغلب برای شنیدن و ضبط واضح، نیاز به تقویت دارند. بلندترین صداهای ضبط شده در ارتباطات حشرات می تواند تا 110 دسی‌بل در فواصل نزدیک برسد، در حالی که صداهای آرام‌تر ممکن است حدود 8/49 دسی‌بل باشد [33]. شدت اصوات تولید شده در گونه‌ها و قشرهای اجتماعی مختلف مورچه‌ها (کارگر، ملکه و نر) به طور قابل توجهی متفاوت است [34] به طوری‌که دامنه موج صوت تولید شده توسط ملکه مورچه‌ها حدود دوبرابر مورچه‌های نر و چهار برابر مورچه‌های کارگر می‌باشد [35].

2-4-4. طیف فرکانسی

اصوات سایشی مورچه‌ها معمولاً به سختی قابل شنیدن هستند، اما به طور مداوم و با شدت کم در کلنی‌ها ایجاد می‌شوند. این اصوات عمدتاً در محدوده فرکانس قابل شنیدن (20 هرتز تا 20000 کیلوهرتز) با فرکانسی نزدیک به 250 تا 4000 هرتز قرار می‌گیرند. بسیاری از گونه‌ها اصواتی در حدود 1000 هرتز تولید می‌کنند. با این حال، گونه‌های خاص مورچه‌ها طیف فرکانسی وسیع‌تری را نشان می‌دهند. ماسونی و همکارانش (2021) با انجام آزمایشی بر روی مورچه‌های برگ‌بر (Atta cephalotes)، طیف فرکانسی را در بین مورچه‌ها با اندازه‌های مختلف، گونه‌های متنوع با ایجاد تفاوت در اندازه و کیفیت منبع غذا و شرایط رفتاری ارزیابی کرده‌است [35]. این نوع از مورچه‌ها فرکانس‌های سایشی را از 2000 تا 5000 هرتز برای مورچه‌های کوچکتر و از 38000 تا 46000 هرتز برای ابرسربازهای بزرگتر تولید می‌کنند. بدین‌ترتیب، مشخص می‌شود که طیف فرکانسی تحت تأثیر اندازه و ساختار اندام سایشی در بین مورچه‌ها با اندازه‌ها و گونه‌ها مختلف، متفاوت است [36]. همچنین، این محققان نشان دادند که اصوات تولید شده از مورچه ها در حالت های هشدار، آگاهی، پریشانی و حالت حمله متفاوت است. نتایج حاکی از آن بود که به طور کلی، عمده اصوات تولید شده از طریق سایش در محدوده‌ی فرکانسی 1500 هرتز تا 700 کیلوهرتز رخ می دهد اما، بیشترین فرکانس اصوات تولید شده از سایش در زمان هشدار و کمترین آن مربوط به حالت آگاهی‌دادن در بین مورچه‌ها می‌باشد. اندازه و کیفیت منبع غذا دریافتی و شرایط رفتاری در محیط بر طیف فرکانسی تاثیر‌گذار است.

3-4-4. مدت زمان

حشرات هنگام Stridulation، حرکات تناوبی و مکانیکی انجام می‌دهند که باعث ایجاد ارتعاشات تناوبی می‌شود. این ارتعاشات اغلب دارای یک الگوی دوره‌ای هستند و فرکانس پایه (فرکانس اساسی) ایجاد می‌کنند. از آنجا که تولید صدا ماهیت تناوبی دارد، علاوه بر فرکانس اساسی، ممکن است هارمونیک‌هایی به‌عنوان مضارب فرکانس پایه وجود داشته باشند. این هارمونیک‌ها می‌توانند شدت‌های متفاوتی داشته باشند و بسته به ساختار بدن و نحوه تولید صدا توسط حشره، ممکن است برخی فرکانس‌ها تقویت یا تضعیف شوند.

فواصل زمانی بین انتشار این اصوات نیز می تواند بر اساس فعالیت انجام شده (جستجوی غذا در مقابل پیام هشدار) و گونه مورچه‌ای که اصوات را تولید می‌کنند، متفاوت باشد [37]. هر سیگنال از اصوات سایشی تولید شده توسط مورچه سیاه در حالت هشدار 10 دقیقه، حالت آگاهی و حمله 1 تا 3 دقیقه و در حالت پریشانی 4 دقیقه در محیط باقی می‌مانند و سپس از بین میروند [25]. همچنین، مدت زمان هر سیگنال 8 ثانیه می‌باشد [25].

4-4-4. شرایط محیطی وابسته به زمینه

عوامل محیطی مانند دما، رطوبت، فشار و فاصله از سطح زمین می‌تواند بر انتشار صدا از طریق هوا تأثیر بگذارد. از طرف دیگر، مورچه ها علاوه بر اصوات منتقل شده از هوا، ارتعاشات ناشی از بستر را از طریق حرکات کل بدن یا با ضربه زدن به قسمت های بدن بر روی سطوح ایجاد می کنند. این فاکتور می تواند نقش مهمی در ارتباطات ارتعاشی در بین مورچه ها داشته باشد چراکه آن‌ها با بسترهای جامد و مایع مختلفی مانند خاک، چوب، برگ، آب و مواد مصنوعی مواجه می شوند که می‌تواند بر تولید و انتشار امواج صوتی تأثیر بگذارد. انتقال صدا ممکن است در مواد متراکم‌تر در مقایسه با مواد نرم کارآمدتر باشد. با این حال، مطالعات نشان می‌دهد که صداهای مکانیکی تولید شده توسط مورچه‌ها مانند خراشیدن فک پایین بر روی بسترهای نرم یا متخلخل به طور موثر منتقل می‌شود [38].

5-4. حوزه دوم: نوع مورچه انتخابی

نوع مورچه‌ی انتخابی نکته مهم دیگری در انجام این پژوهش می‌باشد که در حوزه دوم قابل بررسی است. بیشتر مطالعات انجام شده متمرکز بر روی مورچه‌های برگ‌بر و دیگر مورچه‌های آمریکایی می‌باشد. از آن‌جایی که اولا، دسترسی به این نوع از مورچه‌ها امکان‌پذیر نمی‌باشد؛ دوما، هدف اصلی پژوهش تحقیق بر روی چگونگی علمی پیش‌آمد ذکر شده در قرآن کریم می‌باشد. خداوند متعال از عبارت «وَادِ النَّمْلِ» در آیه 18 سوره مبارکه نمل استفاده کرده‌است که می‌تواند نکاتی را برای انتخاب نوع مورچه‌ها برای پژوهشگران روشن سازد. شاید بتوان این گونه استباط نمود که خداوند صحبت از مورچه‌های مستقر در کلنی‌های بزرگی می‌کند چرا که این لانه‌ها دارای حوزه‌ای به نام «وَادِ النَّمْلِ» هستند و توسط انسان به راحتی قابل شناسایی است. از طرف دیگر، خداوند متعال در آیات بعدی سوره نمل (آیات 20 و 21) میفرمایند که حضرت سلیمان جوياى حال پرندگان لشکرش شده‌است و درصورت عدم وجود دلیلی روشن برای عدم حضور «هدهد»، او را با عذابی سخت تهدید می‌کند. در ادامه و در آیه 22، خداوند متعال با استفاده از عبارت «فَمَكَثَ غَيْرَ بَعِيدٍ»، زمان کوتاه رسیدن پرنده هدهد و با استفاده از عبارت «وَجِئْتُكَ مِنْ سَبَإٍ بِنَبَإٍ يَقِينٍ» رساندن خبری از وجود ملکه سبا را تفهیم کرده‌ است. همچنین درآیات 23 و 24 این سوره هدهد ویژگی‌ هایی از وجود سبا و ملکه سبا برمی‌شمارد که می‌توان رویت سلطنت و ملکه سبا توسط هدهد را دریافت. درک و استنباط درست از نکات نهفته در این آیات شاید بتواند، در مکان‌یابی موقعیت مورچه انتخابی کمک‌کننده واقع شود. به گفته‌ی بسیاری از مفسران و مورخان، سرزمین سبا تقریبا منطبق بر یمن کنونی می‌باشد [39] و پایتخت آن در دوران حکومت بلقیس (ملکه سبا) «مَأرَب» [40] که به گفته برخی پژوهشگران، در فاصله ۱۲۰ کیلومتری شرق شهر «صنعا» قرار گرفته‌است [41]. بدین ترتیب شاید بتوان با در نظر گرفتن حداقل و حداکثر تقریبی طول سفر پرنده هدهد در طول یک روز از منطقه «مَأرَب» و توجه به کلنی‌های نسبتا بزرگ، گونه مورچه انتخابی را مشخص نمود.

“مورچه‌ها از طریق سه روش سایش، کوبیدن و ارتعاش اصواتی تولید می‌کنند که توسط اندام‌های تخصصی دریافت و پردازش می‌شود. این سازوکار ارتباطی، نقش حیاتی در هماهنگی رفتارهای جمعی آن‌ها ایفا می‌کند و می‌تواند الگویی برای سیستم‌های ارتباطی مصنوعی باشد.”

5. نتیجه گیری و رهنمودهای تحقیقات آتی

بنابراین، با توجه به بررسی‌های انجام شده بر روی مطالعات اخیر علمی و همچنین این آیه قرآن که به معنای انتقال اخبار هشداردهنده (ورود حضرت سلیمان و سپاهیانش) با جزئیات زیاد، ترتیب و توالی از یک فرد به کل جامعه می‌باشد پژوهش وسیعی در حوزه تولید و دریافت صوت توسط مورچه قابل انجام است. این پژوهش، ابعاد پژوهشی گسترده‌ای را می‌طلبد و در تعامل با گروه‌های پیشنهاد شده در بخش نتایج، باید انجام شود. در این راستا پیشنهاده‌ای تهیه شده است تا پژوهشی با مراحل زیر انجام گردد:

• تاسیس و راه‌اندازی آزمایشگاه مورچه در اولویت پژوهشی قراردارد. ساخت کلنی گونه‌های مختلف مورچه‌ها در شرایط کنترل شده آزمایشگاه جهت ضبط صدا و تصویربرداری ضروری است. همچنین لازم است، انواع وسایل آزمایشگاهی در حوزه صوتیات برای اندازه‌گیری‌های هوابرد و زمین‌برد در شدت‌های بسیار کم و در انواع طیف فرکانسی تهیه شود.
• ابتدا سعی خواهیم کرد که مطالعات انجام شده در رابطه با صدای مورچه‌ها را برای گونه‌های مورچه‌ای بومی ایران و سپس اطراف یمن تکرار نماییم. بنابراین، مطالعات مربوط به گونه‌های مورچه‌ای در اولویت قرار خواهند گرفت و حداقل سه گونه غالب از هر زیست بوم انتخاب خواهند شد. زیست بوم ایران به دلیل دسترسی بیشتر و سهولت جهت آمادگی نمونه‌ها ، و مناطق اطراف یمن به جهت سیر داستانی آیات 18 تا 22 سوره نمل در این پژوهش مورد توجه هستند. جهت مطالعات انفرادی و جمعیتی، تعداد مناسبی از هر گونه باید در مطالعه شرکت داده شوند.
• تصویربرداری اندام‌های تولید و دریافت صوت با کیفیت بالا از نمونه‌هایی که تحت پروتکل مربوطه تهیه می‌شوند، با استفاده از میکروسکوپ الکترونی انجام می‌شوند. مقایسه درون و بین‌گونه‌ای از اندام‌ها به طور کامل گزارش خواهد شد.
• امیدواریم بتوانیم براساس تصاویر تهیه شده، اندام‌های تولید کننده صوتی و حسگرها را به صورت سه‌بعدی شبیه سازی نماییم. امکان مدلسازی چگونگی تولید، انتشار، و دریافت صوت ازاین اندام‌ها پس از شبیه‌سازی فراهم خواهد شد که منجر به درک بهتر رفتارهای صوتیاتی این حشرات می‌شود.
• ضبط اصوات در شرایط مختلف محیطی و بررسی ویژگی اصوات تولید شده در شرایط مختلف محیطی، افراد از طبقات اجتماعی مختلف، صداهای انفرادی، یا صداهایی که در کلونی شنیده می‌شود، یکی از مهم‌ترین بخش‌های این پژوهش را شکل می‌دهد.
• در مرحله آخر، درک ارتباط آناتومی اندام‌های تولیدکننده یا گیرنده امواج صوتی با سازوکار این عمل مورد تحقیق قرار می‌گیرد. این مساله به‌ویژه درحسگرهای صوتی مورچه‌ها که کمتر مطالعه شده‌اند، حیاتی است.

پژوهش بر روی تولید و دریافت صوت توسط مورچه‌ها در حوزه زمین‌برد و هوابرد توسط گروه‌های پژوهشی مختلفی در سرتاسر دنیا انجام شده است. از آن میان چهار گروه پژوهشی به طور شاخص بر روی این موضوعات، مطالعات تراز اولی را منتشر کرده‌اند که به عنوان گروه‌های دارای قابلیت همکاری برای تعاملات آینده تحقیقاتی پیشنهاد می‌شوند.

• گروه باربرو (Barbero) و همکارانش در ایتالیا تحقیقات گسترده‌ای را بر روی موضوع صوتیات در مورچه‌ها انجام داده‌اند که بیشتر از سایر محققین بر تولید و دریافت زمین‌برد متمرکز است.
• گروهی از محققین ژاپنی (Murakami، Sakamoto و Higashi) بر روی مسدود کردن تعاملات صوتی و فرومونی به طور مجزا کار کرده‌اند و بدین ترتیب نشان داده‌اند که هر کدام از انواع تعاملات در مورچه‌ها چه میزان در حفظ کارکرد آن‌ها موثر است.
• گروهی از پژوهشگران روسی زیر نظر پروفسور (Zhanna Reznikova) نیز با تمرکز بر ارتباطات گفتاری بین مورچه‌ها مقالات شاخصی را منتشر نموده‌اند [42-46].
• گروهی از پژوهشگران زیرنظر پروفسور (Hickling) نیز بر روی ویژگی‌های خاص اصوات از جمله شدت، طیف فرکانس، فواصل زمانی و سایر ویژگی‌های وابسته به زمینه ارتباط مطالعاتی را انجام داده‌اند و به عنوان یکی از گروه‌های پیشنهادی برای تعاملات تحقیقاتی در آینده مطرح می‌باشند.

منابع :

1.Adams, R.M., et al., Interspecific eavesdropping on ant chemical communication. Frontiers in Ecology and Evolution, 2020. 8: p. 24.

2.علیرضا, ب., تفسیر اهل بیت علیهم‌السلام. Vol. 11. 1394 هجری شمسی, تهران – ایران: امير کبير.

3.محمدتقی, م.م.ب.,  بحار الانوار Vol. 14. 1403 هجری قمری, بیروت – لبنان: دار إحياء التراث العربي.

4.Low, M.L., M. Naranjo, and J.E. Yack, Survival sounds in insects: diversity, function, and evolution. Frontiers in Ecology and Evolution, 2021. 9: p. 641740.

5.Conner, W.E., Adaptive sounds and silences: acoustic anti-predator strategies in insects, in Insect hearing and acoustic communication. 2013, Springer. p. 65-79.

6.Hickling, R. and R.L. Brown, Response to “Ants are deaf”[J. Acoust. Soc. Am. 109, 3080 (2001)]. The Journal of the Acoustical Society of America, 2001. 109(6): p. 3083-3083.

7.Roces, F. and J. Tautz, Ants are deaf. The Journal of the Acoustical Society of America, 2001. 109(6): p. 3080-3082.

8.Barbero, F., et al., Myrmica ants and their butterfly parasites with special focus on the acoustic communication. Psyche: A Journal of Entomology, 2012. 2012(1): p. 725237.

9.Barbero, F., et al., Queen ants make distinctive sounds that are mimicked by a butterfly social parasite. Science, 2009. 323(5915): p. 782-785.

10.Murakami, T., H. Sakamoto, and S. Higashi, Evolution of acoustic communication in fungus-growing ant societies. 2021.

11.Hölldobler, B., Multimodal signals in ant communication. Journal of Comparative Physiology, 1999. 184(2): p. 129-141.

12.Fuchs, S., The response to vibrations of the substrate and reactions to the specific drumming in colonies of carpenter ants (Camponotus, Formicidae, Hymenoptera). Behavioral Ecology and Sociobiology, 1976. 1(2): p. 155-184.

13.Cannon, R.J., Courtship and Mate-finding in Insects: A Comparative Approach. 2023: CABI.

14.Tautz, J., F. Roces, and B. Hölldobler, Use of a Sound-Based Vibratome by Leaf-Cutting Ants. Science, 1995. 267(5194): p. 84-87.

15.Markl, H., Stridulation in Leaf-Cutting Ants. Science, 1965. 149(3690): p. 1392-1393.

16.Masters, W.M., Insect disturbance stridulation: Characterization of airborne and vibrational components of the sound. Journal of comparative physiology, 1980. 135(3): p. 259-268.

17.Maschwitz, U. and P. Schönegge, Forage communication, nest moving recruitment, and prey specialization in the oriental ponerine Leptogenys chinensis. Oecologia, 1983. 57(1): p. 175-182.

18.Pielström, S. and F. Roces, Vibrational communication in the spatial organization of collective digging in the leaf-cutting ant Atta vollenweideri. Animal Behaviour, 2012. 84(4): p. 743-752.

19.Baroni-Urbani, C., M.W. Buser, and E. Schilliger, Substrate vibration during recruitment in ant social organization. Insectes Sociaux, 1988. 35(3): p. 241-250.

20.Markl, H. and B. Hölldobler, Recruitment and food-retrieving behavior in Novomessor (Formicidae, Hymenoptera). Behavioral Ecology and Sociobiology, 1978. 4(2): p. 183-216.

21.Stuart, R. and P. Bell, Stridulation by Workers of the Ant, Leptothorax Muscorum (Nylander)(Hymenoptera: Formicidae). Psyche: A Journal of Entomology, 1980. 87(3-4): p. 199-210.

22.Mercier, J.-L., et al., Hammering, mauling, and kissing: stereotyped courtship behavior in Cardiocondyla ants. Insectes sociaux, 2007. 54: p. 403-411.

23.Grasso, D.A., et al., Stridulation in four species of Messor ants (Hymenoptera, Formicidae). Italian Journal of Zoology, 2000. 67(3): p. 281-283.

24.Ferreira, R. and D. Fresneau, Stridulation: Le chant méconnu des fourmis. Langages Cahiers de l’Infantile. Paris: L’Harmattan, 2009: p. 71-91.

25.Hickling, R. and R.L. Brown, Analysis of acoustic communication by ants. The Journal of the Acoustical Society of America, 2000. 108(4): p. 1920-1929.

26.Ferreira, R.S., et al., Behavioural Contexts of Sound Production inPachycondyla Ants (Formicidae: Ponerinae). Acta Acustica united with Acustica, 2014. 100(4): p. 739-747.

27.Hlldobler, B., Multimodal signals in ant communication. Journal of Comparative Physiology A, 1999. 184(2): p. 129-141.

28.Patek, S.N., et al., Multifunctionality and mechanical origins: Ballistic jaw propulsion in trap-jaw ants. Proceedings of the National Academy of Sciences, 2006. 103(34): p. 12787-12792.

29.Albert, Joerg T. and Andrei S. Kozlov, Comparative Aspects of Hearing in Vertebrates and Insects with Antennal Ears. Current Biology, 2016. 26(20): p. R1050-R1061.

30.Grob, R., et al., Johnston’s organ and its central projections in Cataglyphis desert ants. Journal of Comparative Neurology, 2021. 529(8): p. 2138-2155.

31.Haskell, P., Sound production, in The physiology of Insecta. 1974, Elsevier. p. 353-410.

32.Yack, J.E., The structure and function of auditory chordotonal organs in insects. Microscopy research and technique, 2004. 63(6): p. 315-337.

33.Tishechkin, D.Y., Vibrational communication in insects. Entomological Review, 2022. 102(6): p. 737-768.

34.Barbero, F., et al., Acoustical mimicry in a predatory social parasite of ants. Journal of Experimental Biology, 2009. 212(24): p. 4084-4090.

35.Masoni, A., et al., Ants modulate stridulatory signals depending on the behavioural context. Scientific Reports, 2021. 11(1): p. 5933.

36.Bennet-Clark, H., Size and scale effects as constraints in insect sound communication. Philosophical Transactions of the Royal Society of London. Series B: Biological Sciences, 1998. 353(1367): p. 407-419.

37.Bonelli, S., et al., Changes in alpine butterfly communities during the last 40 years. Insects, 2021. 13(1).

38.Oberst, S., et al., Quantifying ant activity using vibration measurements. PloS one, 2014. 9(3): p. e90902.

39.حسین, م.ع.ب., مروج الذهب. 1409 هجری قمری, مؤسسة دار الهجرة: قم – ایران.

40.عبدالحسین, ش., أعلام القرآن. 1379 هجری شمسی قم – ایران: دفتر تبليغات اسلامی حوزه علميه قم.

41.عبدالکریم, ب.آ.ش., باستان شناسی و جغرافیای تاریخی قصص قرآن. 1382 هجری شمسی, تهران – ایران: دفتر نشر فرهنگ اسلامی.

42.Reznikova, Z., Information-Theoretic Methods for Studying Ant “Language”, in Studying Animal Languages Without Translation: An Insight from Ants, Z. Reznikova, Editor. 2017, Springer International Publishing: Cham. p. 63-71.

43.Reznikova, Z., Studying animal languages without translation: An insight from ants. 2017: Springer.

44.Reznikova, Z., Spatial cognition in the context of foraging styles and information transfer in ants. Animal Cognition, 2020. 23(6): p. 1143-1159.

45.Reznikova, Z. and B. Ryabko, Numerical competence in animals, with an insight from ants. Behaviour, 2011: p. 405-434.

46.Ryabko, B. and Z. Reznikova, The use of ideas of information theory for studying “language” and intelligence in ants. Entropy, 2009. 11(4): p. 836-853.