Огненные муравьи уныло эластичны. Колонии агрессивных, жалящих насекомых могут противостоять наводнениям, огням и пестицидам. Теперь, исследователи показали механизмы позади одной из самых опрятных уловок выживания жука: плоты сочинили тысяч соединенных муравьев, которые отражают воду и иногда плавают в течение многих месяцев.
Результаты могли в конечном счете помочь инженерам проектировать самозаклеивающиеся спасательные суда и новые водонепроницаемые материалы.Огненные муравьи являются местными в Южную Америку, но они вторглись в большие разделы американского Юга. Муравьи заполняют других насекомых, червей и грызуны.
Они могут раздеть туши мелкого животного до крайности через несколько часов. Если паводковые воды наводняют колонию, обычное явление в дождевых лесах Бразилии, где насекомое развило, отдельных муравьев, соединяет их органы для формирования плота, несущего их безопасно в новые области.Инженеры в Технологическом институте штата Джорджия в Атланте хотели выяснить, как эти плоты муравья работают. Таким образом, они собрали колонии огненных муравьев от близлежащих обочин и возвратили их в лабораторию для батареи испытаний.
Исследователи бросили ложки муравьев в воду, посчитали число насекомых в плотах фиксированного размера и измерили гуляющую скорость свободных муравьев, прогуливавшихся на их связанных коллегах. Они также заморозили плоты муравья в жидком азоте для завоевания их структуры и зарегистрированных фильмов, чтобы визуализировать, как плоты изменялись в течение долгого времени (посмотрите видео).
Они даже склеили живого муравья на нижнюю часть стеклянного понижения, затем ловили арканом талию второго муравья с маленькой петлей резинки. Первый муравей захватил повисшего второго муравья со своими когтями, и исследователи проверили силу власти муравьев путем надевания упругого пояса.Содержание может уладить. Видео таймлапса показывает плот приблизительно с 3 000 муравьев, распространяющихся на поверхности воды. (Видео ускорено 10 раз.)
Кредит: Натан МлотБольше научных видео новостейРабота с муравьями была проблемой, говорит член команды Натан Млот, аспирант машиностроения, перенесший больше, чем несколько укусов муравья для его проблем. «Я никогда действительно чувствую себя слишком плохо, когда колония не делает его», говорит он.
Однако, он добавляет, это была привилегия «видеть непосредственно эти удивительные структуры [муравьи] могут сформироваться с их органами».Исследователи нашли, что огненные муравьи, сваленные в воду, быстро распространенную в подобные блину плоты как насекомые, ползают друг по другу и захватывают коллеги лапки муравьев с когтями или челюсти, формируя перемешивание образцов, подобных водонепроницаемой ткани. Власть так сильна, это было бы приблизительно эквивалентно человеку, подвешивающему шесть выросших слонов от вершины здания.От вершины теперь.
Плот с 8000 муравьями формируется, поскольку муравьи разветвляются. (Видео ускорено 15 раз).Кредит: Натан МлотБольше научных видео новостей
Исследователи также нашли, что муравьи под водной поддержкой те выше их, но они не тонут из-за заманенных в ловушку воздушных полостей, окружающих их органы и поддерживающих плот. «Наблюдение, что рои муравьев заманивают в ловушку большие пузырьки воздуха под водой на глубинах, намного больше, чем масштаб единственного муравья, было невероятно», говорит Млот. Бригада, результаты которой появляются сегодня в Продолжениях Национальной академии наук, также использовала свои наблюдения и измерения для строительства модели для темпа запруженного строительства на основе простых параметров, таких как запруженная высота и средняя скорость муравья на плоту.
Модель важна, говорит Джеффри Аристофф, прикладной математик в Принстонском университете, потому что это позволяет исследователям предсказывать то, что произошло бы со структурой — скажем миллион членских плотов муравья – который был бы пугающим для производства в лаборатории. Модель может также использоваться, чтобы определить, как изменение упаковочной плотности влияет на водоотталкивающие свойства плота, говорит он.«Это исследование было экспериментальным проявлением силы», говорит Скотт Тернер, биолог в государственном университете нью-йоркского Колледжа Энвироники и Лесоводства в Сиракузах.
Результаты могут вести инженеров, хотящих проектировать самособирающиеся лодки, он говорит, но такие заявления могли быть десятилетиями в будущем. Что касается непосредственного влияния исследования? «Я думаю, что люди могут быть испуганы в том, как легко огненные муравьи могут плавать», говорит он.