Когато мислим за мравките като строители, обикновено си представяме как те копаят сложни тунелни мрежи като част от подземни колонии.
Но Дейвид Ху, Нейтън Млот и екип от други изследователи от Georgia Tech изучават много различен тип строително поведение, специфично за един вид мравки: Способността на Solenopsis invicta да изгражда мостове, салове и дори временни убежища, използвайки собствените си тела като сграда материал.
„Огнените мравки са способни да построят това, което наричаме„ самоагрегации “, казва Ху. „Те могат да построят малки лодки, къщички, наречени биваци, и дори мостове да пресичат потоци, като са строителния материал, свързват телата си заедно и образуват силни мрежи.“
Мравките сега се считат за инвазивен вид в 25 щата, Азия и Австралия, но тяхното необичайно поведение е стратегия за оцеляване, оформена от тяхната родна среда: конкретна зона от влажни зони в Западна Бразилия, които се наводняват често. „Мравките живеят под земята, но когато започне да наводнява, те трябва да съберат членовете на колонията, да ги извадят от земята и да построят плаващ сал“, казва Ху.
Огнените мравки образуват жив мост между чаша и чайник. С любезното съдействие на Дейвид Ху и Nathon Mlot / Georgia Tech
Когато този сал удари земя, мравките продължават да се строят. За да пресекат малки потоци по време на последващата си миграция, те правят живи мостове, които позволяват на цялата колония да се измъкне до безопасност. След това, използвайки телата си, те изграждат временен надземен лагер, за да осигурят подслон за няколко дни, необходими за прекопаване на подземни тунели. През цялото време мравките, които образуват временния подслон, непрекъснато се движат, но все пак запазват структурата. „Това е наистина жива архитектура - има добре изградени, организирани тунели, помещения за размисъл“, казва Ху. Поне за мравките отвътре това осигурява защита срещу враждебно време или хищници.
Ху, инженер, се интересува преди всичко от изучаването на рояците мравки като нов материал с безпрецедентни характеристики. Като част от последните изследвания на неговата група, представени вчера на годишна среща на Американското физическо общество, той и колегите му разглеждаха мравките в контекста на други „активни материали“ - вещества, които могат да реагират на променящите се условия, като самолекуващи цименти които могат да използват енергията на слънчева светлина за разширяване и запълване на собствените си фрактури.
„Искахме да охарактеризираме какъв вид материал е - течност ли е или е твърда и как реагира на стреса?“, Казва той. „В природата, например, тези салове могат да плават надолу по река и да се блъскат в скали, или дъждовните капки могат да ги ударят.“
За да тества тези самоагрегации, екипът на Ху използва няколко техники, като сравнява структурите на живи мравки с тълпи мъртви мравки като контрола. Използвайки реометър - устройство, което може точно да измерва реакцията на стрес и потока на течност и често се прилага в промишлени ситуации (като например разработването на нов шампоан) - те установяват, че мравките непрекъснато реорганизират структурата си, за да поддържат стабилност.
Много материали се държат като твърди, когато са стресирани от сили, движещи се с определени скорости, и течност, когато са стресирани от забавени. Водата, например, се държи като течност, когато стискате ръка в нея, но твърда, когато е ударена от човешко тяло, скочила от дъска за гмуркане - причината, поради която болка в корема толкова много боли.
Но мравките структури са комбинация от твърди и течни, когато са стресирани от сили при всяка скорост, откриха изследователите. Те деформират активно структурата си, за да приспособят стрес (като течност), но след това отскачат на мястото си (като твърдо вещество). Вижте какво се случва, когато една от техните структури е компресирана от петри, например:
От любезното съдействие на Дейвид Ху и Натон Mlot / Georgia Tech
„Това има смисъл въз основа на естествената им среда“, казва Ху. „Ако плуват в сал надолу по река, те нямат контрол къде плава, така че ако има нещо по пътя - да речем, клонка - виждате да реагирате и да се движите около клонката, нещо като амеба. "
Изключителната устойчивост и плавността на мравките също е забележителна. Когато изследователите се опитали да избутат плаващите салове под повърхността на водата, те открили, че могат да устоят на значителна сила и да плуват обратно нагоре:
От любезното съдействие на Дейвид Ху и Натон Mlot / Georgia Tech
Това се позволява отчасти от екзоскелетите на мравките, които са естествено хидрофобни (т.е. химически отблъскват водата). Когато много мравки се струпват заедно, за да образуват структура, водата не прониква в пролуките между тях, така че когато са принудени под вода, въздухът, който остава в тези кухини, им помага да плават.
Може би най-голямата загадка на забележителните живи структури на тези мравки е как съществата общуват, за да ги строят. Повечето комуникация с мравки се основава на следи от феромони, оставени на земята, но в такава взаимосвързана форма този тип комуникация изглежда малко вероятно. Микроскопското изследване разкрива, че мравките се хващат взаимно, използвайки както челюстите, така и малките нокти в края на краката си. Отбелязвайки това, Ху добавя: „Смятаме, че те комуникират чрез допир, но всъщност все още не го разбираме.“
Мравка хваща крака на съседна мравка в челюстта си. С любезното съдействие на Дейвид Ху и Nathon Mlot / Georgia Tech
