Když si myslíme, že mravenci jsou stavitelé, obvykle si je představujeme, jak kopají složité tunelové sítě jako součást podzemních kolonií.
Ale David Hu, Nathan Mlot a tým dalších vědců v Gruzii Tech studují velmi odlišný typ stavebního chování specifického pro jeden druh mravence: Schopnost Solenopsis invicta stavět mosty, rafty a dokonce i dočasné úkryty pomocí svých vlastních těl jako budovy materiál.
"Požární mravenci jsou schopni stavět to, čemu říkáme 'segregace, '" říká Hu. "Mohou stavět malé čluny, domky zvané bivaky a dokonce i mosty, aby procházely potoky tím, že budou stavebním materiálem, spojí jejich těla dohromady a vytvoří silné sítě."
Mravenci jsou nyní považováni za invazivní druh ve 25 státech, Asii a Austrálii, ale jejich neobvyklé chování je strategií přežití utvářenou jejich rodným prostředím: zvláštní oblastí mokřadů v západní Brazílii, které jsou často zaplaveny. "Mravenci žijí pod zemí, ale když začne zaplavovat, musí shromáždit členy kolonie, vytáhnout je ze země a postavit plovoucí vor, " říká Hu.
Požární mravenci tvoří živý most mezi šálkem a konvicí. Foto s laskavým svolením Davida Hu a Nathon Mlot / Georgia Tech
Když tento vor zasáhne zemi, mravenci se stále staví. Aby překonali malé potoky během jejich následné migrace, vytvářejí živé mosty, které umožňují celé kolonii přejít na bezpečí. Poté pomocí svých těl postaví dočasný nadzemní tábor, aby poskytli útočiště na několik dní, než bude třeba kopat podzemní tunely. Po celou dobu se mravenci, kteří tvoří dočasný úkryt, neustále pohybují, ale stále zachovávají strukturu. "Je to opravdu živá architektura - má dobře konstruované, organizované tunely, tkalcovské místnosti, " říká Hu. Alespoň pro mravence uvnitř poskytuje ochranu před nepřátelským počasím nebo predátory.
Hu, inženýr, se primárně zajímá o studium mravenci jako nového materiálu s nebývalými vlastnostmi. V rámci nedávného výzkumu své skupiny, který byl představen včera na výročním zasedání americké fyzické společnosti, zvažoval spolu se svými kolegy mravence v kontextu dalších „aktivních materiálů“ - látek, které mohou reagovat na měnící se podmínky, jako jsou samoléčivé cementy které mohou využívat energii na slunci k rozšíření a vyplnění vlastních zlomenin.
"Chtěli jsme charakterizovat, jaký materiál to je - je to tekutina nebo je to pevná látka a jak reaguje na stres?" Říká. "Například v přírodě by tyto vory mohly plavat dolů po řece a narazit do skal, nebo by je mohly zasáhnout dešťové kapky."
K testování těchto segregací použil Huův tým několik technik, které porovnávaly živé mravenčí struktury s shluky mrtvých mravenců jako kontrolu. Pomocí reometru - zařízení, které dokáže přesně měřit stresovou odezvu a tok tekutiny a často se používá v průmyslových situacích (jako je vývoj nového šamponu) - zjistili, že mravenci nepřetržitě reorganizují svou strukturu, aby si udrželi stabilitu.
Mnoho materiálů se chová jako pevná látka, když je pod tlakem sil pohybujících se určitými rychlostmi, a tekutina, když je pod tlakem zpomalených. Voda se například chová jako tekutina, když do ní strčíte ruku, ale pevná látka, když ji zasáhne lidské tělo, které skočí z potápěčské desky - důvod, proč břišní flop tolik bolí.
Vědci však zjistili, že mravenčí struktury jsou kombinací pevné látky a tekutiny, když jsou při všech rychlostech namáhány silami. Aktivně deformují svou strukturu, aby se přizpůsobili stresu (jako tekutina), ale poté se odrazili zpět na místo (jako pevná látka). Podívejte se, co se stane, když je jedna z jejich struktur komprimována Petriho miskou, například:
Z video s laskavým svolením Davida Hu a Nathon Mlot / Georgia Tech
"To dává smysl, na základě jejich přirozeného prostředí, " říká Hu. "Pokud se vznášejí ve voru po řece, nemají žádnou kontrolu nad tím, kde se vznáší, takže pokud je v cestě něco - řekněme, větvička - vidíte odpověď a proudí kolem větvičky, něco jako améba." “
Pozoruhodná je také odolnost a vztlak mravenců. Když se vědci pokusili zatlačit plovoucí vory pod hladinu vody, zjistili, že dokážou odolat značnému množství síly a vznášet se vzhůru:
Z video s laskavým svolením Davida Hu a Nathon Mlot / Georgia Tech
To je částečně umožněno exoskeletony mravenců, které jsou přirozeně hydrofobní (tj. Chemicky odpuzují vodu). Když se mnoho mravenců shlukuje, aby vytvořily strukturu, voda nepronikne do mezer mezi nimi, takže když jsou přinuceni pod vodou, vzduch, který zůstává v těchto dutinách, jim pomůže vznášet se.
Snad největším tajemstvím pozoruhodných živých struktur těchto mravenců je to, jak stvoření komunikují, aby je stavěli. Většina mravenčí komunikace je založena na stopách feromonů ponechaných na zemi, ale v takové propojené formě se tento typ komunikace zdá nepravděpodobný. Mikroskopické vyšetření odhalí, že mravenci se navzájem uchopí pomocí čelistí i malých drápů na konci svých nohou. Hu poznamenává, dodává: „Myslíme si, že komunikují dotykem, ale zatím tomu nerozumíme.“
Mravenec uchopí nohu sousedního mravence v čelisti. Obrázek se svolením Davida Hu a Nathon Mlot / Georgia Tech
