Nová štúdia zistila, že mravce môžu zo svojich tiel postaviť miniatúrne podobnosti Eiffelovej veže. Hmyz ich neustále obnovuje, aby ich ochránil pred zrútením.
Hmyz sa plazí hore a dole po týchto štruktúrach vo fenoméne, ktorý pripomína reverznú vodnú fontánu.
Vedci dodali, že zistenie novej štúdie by mohlo viesť k rojom robotov, ktoré dokážu pomocou vlastných tiel vytvoriť zložité 3D štruktúry.
Stavebné člny
Požiarne mravce (Solenopsis invicta) sa vyvinula v brazílskych mokradiach Pantanal. V roku 2011 Craig Tovey, biológ v gruzínskom technologickom inštitúte v Atlante, a jeho kolegovia objavili spôsob, ako sa môžu kolónie tohto hmyzu formovať do pliev, ktoré môžu zostať nad vodou niekoľko mesiacov.
Protipožiarne mravce môžu použiť lepivé podložky na koncoch nôh na vzájomné spojenie a vytvorenie plutvy v tvare palacinky. Štúdia z roku 2011 zistila, že exoskelet každého mravca môže zachytávať vzduchové bubliny a mierne odpudzovať vodu. Tkanie kolónie vedie k silnejšiemu hydroizolačnému efektu, ktorý udržuje vor v suchu, zatiaľ čo sa vo vode pláva.
Ak mravčie rafty nájdu optimálne miesta na usadenie sa, môžu vytvoriť zvonovité veže, ktoré pôsobia ako dočasné úkryty pred povodňami. Každá z týchto štruktúr môže pozostávať zo stoviek tisíc mravcov a dosahovať viac ako 30 mravcov; Až doteraz bolo tajomstvom, ako si mravce dokážu postaviť také vysoké štruktúry zo svojich tiel bez toho, aby sa rozdrvili, uviedli vedci z novej štúdie.
Potápajúce sa veže
Tovey a jeho kolegovia náhodou našli tajomstvo vysokých štruktúr, zatiaľ čo experimentovali s kolóniami ohňa a mravcov zozbieranými z ciest pri Atlante. Vedci zistili, že „náhodou sme nechali videokameru bežať ešte jednu hodinu po tom, ako mravce dokončili stavbu veže,“ povedal Tovey pre Live Science.
Aby prinútili mravce stavať veže, vedci ich umiestnili do priehľadných škatúľ, v ktorých z ich podláh ležali plastové tyče. Tieto prúty slúžili ako opory, na ktorých mohli mravce stavať konštrukcie vyrobené z nich. V následných experimentoch boli veže postavené mravcov vysoké v rozmedzí od 0,28 do 1,18 palca (7 až 30 milimetrov) a boli postavené v priebehu 17 až 33 minút. Vedci poznamenali, že takéto veže pravdepodobne nadobudli zvonovitý tvar, pretože v tejto podobe každý komponent nesie rovnaké zaťaženie.
Pri vysokej rýchlosti vedci videli, že veže neustále klesajú, pretože mravce v hĺbke štruktúr tunela od hromady hmyzu okolo nich. Štruktúry sú však neustále prestavované, pretože mravce sa sťahujú po stranách veží.
„Bol som veľmi prekvapený, že mravčia veža neustále klesá a prestavuje sa,“ povedal Tovey. „Myslel som si, že mravce prestali stavať, keď bude veža úplná. Tvar zostane rovnaký - kto by hádal, že mravce obiehajú nemennou štruktúrou?“
Cielená konštrukcia
Vedci potvrdili svoje zistenia zmiešaním mierne rádioaktívneho farbiva na báze jódu do pitnej vody niektorých druhov hmyzu a potom vložili kolóniu do röntgenového prístroja na sledovanie pohybov mravcov. „V reálnom čase povrchové mravce blokujú výhľad,“ povedal Tovey. „Okrem toho je potopenie príliš pomalé na to, aby sa dalo zistiť.“
Umiestnením priehľadných fólií z plastov na mravce vedci zistili, že každý hmyz, ktorý v priemere váži asi 1 miligram, dokáže uniesť až asi 750-násobok svojej hmotnosti a žije tak, aby rozprával príbeh. Experimenty tiež naznačili, že vo vežiach sa zdá, že každý mravec sa cíti najpohodlnejšie, keď na chrbte podporuje až troch mravcov - jednoducho sa vzdajú a odídu, povedal Tovey.
Vedci poznamenali, že tieto štruktúry boli vybudované bez vedúceho alebo koordinovaného úsilia. Namiesto toho sa každý mravec bezcieľne blúdil podľa určitých pravidiel, ktoré mu mohli pomôcť postaviť veže. Výpočtové modely, ktoré vyvinuli vedci, dokázali presne predpovedať tvary veží a miery rastu.
„Mravce sa pri stavbe svojej vysokej, pevnej štruktúry v tvare Eiffelovej veže zdajú riadiť rovnakými jednoduchými pravidlami správania, aké dodržiavajú pri stavbe plávajúceho plutva v tvare palacinky,“ povedal Tovey. „Je pozoruhodné, že dva veľké tvary tvorené skupinou mravcov sa dramaticky líšia a majú rôzne funkcie, avšak vychádzajú z toho istého malého individuálneho správania.“
Vedci teraz chcú analyzovať „mosty, ktoré mravenci vytvárajú zo svojich telies, aby prešli medzerami v teréne“, povedal Tovey. „Sú úžasné. Tí vpredu sa držia jeden druhého, visia dolu a von na druhú stranu a pevne sa držia na oboch koncoch. Zvyšok mravcov kráča cez most. Potom mravce, ktoré ho tvoria, ho rozladia z prvej strany, takže na konci všetky mravce dosiahli druhú stranu. ““
Takýto výskum by mohol pomôcť inšpirovať k vytváraniu rojov robotov, ktoré by z ich tela mohli budovať komplexné štruktúry, uviedol Tovey.
„Vedci robotiky dosiahli určitý úspech tým, že flotilu robotov vytvorili dvojrozmerný vzor ako obdĺžnik, ale neprišli na to, ako prinútiť robotov, aby vytvorili stabilnú trojrozmernú štruktúru,“ uviedol Tovey. „Tento výskum môže ukázať, ako to urobiť.
„Napríklad predpokladajme, že pošleme niekoľko stoviek malých robotov cez malý otvor do zrútenej budovy, aby hľadali pozostalých alebo preskúmali neznámy terén na Marse,“ povedal Tovey. „Roboty niekedy budú musieť spolupracovať na tom, aby prekrížili trhliny alebo preliezli cez strmé prekážky. Inokedy by sa mali šíriť. Tento výskum nám môže pomôcť pochopiť, ako navrhnúť svoje jednotlivé ovládače, aby mohli spoločne vykonávať rôzne úlohy v rôznych situáciách. . "
Stále však môže byť ťažké vytvoriť roboty, ktoré dokážu urobiť všetko, čo môžu urobiť mravce. "Opakovane upustite mravca zo 6 stôp a nebude sa zraniť. Sto krát sto krát zmiznite robota a veľa šťastia," povedal Tovey.
Vedci podrobne popísali svoje zistenia online 12. júla v časopise Royal Society Open Science.
