Furnicile de foc pot construi asemănări în miniatură ale Turnului Eiffel din propriile corpuri, iar insectele reconstruiesc perpetuu structurile pentru a le salva de la colaps, arată un nou studiu.
Insectele au spus că insectele se înghesuie în sus și în jos în aceste structuri într-un fenomen care seamănă cu o fântână cu apă cu mișcare lentă.
Constatarea noului studiu ar putea ajuta la conducerea unor roiuri de roboți care își pot folosi propriile corpuri pentru a forma structuri 3D complexe, au adăugat oamenii de știință.
Construirea plutelor
Furnici de foc (Solenopsis invicta) a evoluat în zonele umede Pantanal din Brazilia. În 2011, Craig Tovey, biolog la Institutul de Tehnologie din Georgia din Atlanta, și colegii săi au descoperit modul în care coloniile acestor insecte se pot transforma în pluta care poate rămâne la plutire luni întregi.
Furnicile de foc pot folosi plăcuțe lipicioase la capetele picioarelor pentru a se lega între ele și pentru a forma o plută în formă de clătite. Studiul din 2011 a descoperit că exoscheletul fiecărei furnici poate prinde bule de aer și poate deveni ușor hidrofugant. Țesutul unei colonii duce la un efect de impermeabilizare mai puternic, care menține pluta uscată în timp ce se află la pământ în apă.
Dacă plutele de furnici găsesc locuri optime de așezat, ele pot forma turnuri în formă de clopot care acționează ca adăposturi temporare în urma inundațiilor. Aceste structuri pot consta fiecare din sute de mii de furnici și pot atinge peste 30 de furnici înalte; până acum, a fost un mister cum furnicile ar putea construi structuri atât de înalte din propriile corpuri fără a fi zdrobite, au spus cercetătorii în noul studiu.
Turnuri de scufundare
Tovey și colegii săi au găsit din greșeală secretul structurilor înalte, în timp ce experimentau cu coloniile de furnici adunate de pe marginea drumului în apropiere de Atlanta. Cercetătorii au făcut descoperirea când „am lăsat din greșeală camera video să funcționeze o oră suplimentară după ce furnicile au terminat de construit turnul lor”, a spus Tovey pentru Live Science.
Pentru a induce furnicile să construiască turnuri, cercetătorii le-au așezat în cutii clare, care aveau tije de plastic care se lipeau de podelele lor. Aceste tije serveau ca suporturi pe care furnicile puteau construi structuri făcute din ele însele. În experimentele ulterioare, turnurile furnicilor construite variau de la 0,28 la 1,18 inci (7-30 mm) și erau construite în 17 până la 33 de minute. Cercetătorii au remarcat că astfel de turnuri au luat o formă de clopot, deoarece în această formă, fiecare componentă suportă o sarcină egală.
Cu viteză mare, cercetătorii au putut vedea că turnurile se scufundă în mod constant, deoarece furnicile din adâncurile structurilor se tunelează departe de grămada de insecte din jurul lor. Cu toate acestea, structurile sunt reconstruite în mod constant, deoarece furnicile scurg în sus pe laturile turnurilor.
"Am fost cel mai surprins că turnul de furnici se scufundă definitiv și va fi reconstruit", a spus Tovey. "Am crezut că furnicile au încetat să mai construiască odată ce turnul a fost complet. Forma rămâne aceeași - cine ar ghici că furnicile circulă printr-o structură neschimbată?"
Construcție fără scop
Pentru a confirma descoperirile lor, cercetătorii au amestecat un colorant ușor radioactiv pe bază de iod în apa de băut a unora dintre insecte și apoi au pus colonia într-o mașină cu raze X pentru a monitoriza mișcările furnicilor. "În timp real, furnicile de suprafață blochează vederea", a spus Tovey. "Mai mult, scufundarea este prea lentă pentru a fi detectată."
Plasând foi transparente de plastic pe deasupra furnicilor, oamenii de știință au descoperit că fiecare insectă, care în medie cântărește aproximativ 1 miligrame, poate susține până la aproximativ 750 de ori greutatea sa și trăiește pentru a spune povestea. Cu toate acestea, experimentele au sugerat, de asemenea, că în turnuri, fiecare furnică pare să se simtă cel mai confortabil sprijinind până la trei furnici pe spate - mai mult, și pur și simplu renunță și pleacă, a spus Tovey.
Cercetătorii au remarcat că aceste structuri au fost construite fără un lider sau un efort coordonat. În schimb, fiecare furnică a rătăcit fără rost, urmând un anumit set de reguli care l-ar putea ajuta să construiască turnuri. Modelele de calcul realizate de cercetători ar putea prezice cu exactitate formele turnului și ritmurile de creștere, a spus studiul.
„Pentru a-și construi structura înaltă, solidă, în formă de turn Eiffel, furnicile par să urmeze aceleași reguli de comportament simple pe care le urmează pentru a construi o plută plutitoare în formă de clătite pe apă”, a spus Tovey. "Este remarcabil faptul că cele două forme la scară largă formate de grupul de furnici sunt dramatic diferite și îndeplinesc funcții diferite, totuși apar din aceleași comportamente individuale la scară mică."
Cercetătorii doresc acum să analizeze „podurile pe care furnicile le fac din corpul lor pentru a traversa golurile din teren”, a spus Tovey. "Sunt uimitori. Cei din față se țin unul pe celălalt, se plimbă în jos și în afară spre cealaltă parte și se prind cu fermitate la fiecare capăt. Restul furnicilor se plimbă peste pod. Apoi, furnicile care compun podul îl deconstruiesc începând din prima parte, deci la final, toate furnicile au ajuns în cealaltă parte ".
O astfel de cercetare ar putea ajuta la crearea roiurilor de roboți care ar putea construi structuri complexe din corpurile lor, a spus Tovey.
"Cercetătorii în robotică au avut un anumit succes obținând o flotă de roboți pentru a forma un model bidimensional precum un dreptunghi, dar nu și-au dat seama cum să ajute roboții să formeze o structură tridimensională stabilă", a spus Tovey. „Această cercetare poate arăta cum să facă asta.
"De exemplu, să presupunem că trimitem câteva sute de roboți mici printr-o mică deschidere într-o clădire prăbușită pentru a căuta supraviețuitorii sau pentru a explora un teren necunoscut pe Marte", a spus Tovey. "Uneori, roboții vor trebui să lucreze împreună pentru a traversa fisuri sau a urca peste obstacole abrupte. În alte momente, acestea ar trebui să se răspândească. Această cercetare ne poate ajuta să înțelegem cum să proiectăm controlorii lor individuali, astfel încât să poată îndeplini în mod cooperant diferite sarcini în diferite situații. .“
Cu toate acestea, s-ar putea dovedi dificil să creeze roboți care să facă tot ce pot face furnicile, a spus el. "Aruncați în mod repetat o furnică de la 6 metri și nu se va răni. Aruncați un robot de la 6 metri de o sută de ori și mult noroc", a spus Tovey.
Oamenii de știință și-au detaliat rezultatele online pe 12 iulie în revista Royal Society Open Science.
