Când ne gândim la furnici ca la constructori, în mod normal, ne imaginăm că sapă rețele de tunel complicate ca parte a coloniilor subterane.
Dar David Hu, Nathan Mlot și o echipă de alți cercetători de la Georgia Tech studiază un tip foarte diferit de comportament de construcție specific unei specii de furnici: Abilitatea Solenopsis invicta de a construi poduri, plute și chiar adăposturi temporare folosind propriile corpuri ca clădire. material.
„Furnicile de foc sunt capabile să construiască ceea ce numim„ autoagregări ”, spune Hu. „Ei pot construi mici bărci, căsuțe numite bivacuri și chiar poduri pentru a traversa fluxurile, fiind materialul de construcție, conectând corpurile lor și formând rețele puternice.”
Furnicile sunt considerate acum o specie invazivă în 25 de state, Asia și Australia, dar comportamentul lor neobișnuit este o strategie de supraviețuire modelată de mediul lor natal: o zonă particulară a zonelor umede din vestul Braziliei care sunt inundate frecvent. „Furnicile trăiesc sub pământ, dar atunci când începe să inunde, trebuie să adune membrii coloniei, să le scoată din pământ și să construiască o plută plutitoare”, spune Hu.
Furnicile de foc formează o punte vie între o ceașcă și ceainicul. Foto cu amabilitatea lui David Hu și Nathon Mlot / Georgia Tech
Când această plută lovește pământul, furnicile continuă să se construiască. Pentru a traversa fluxuri mici în timpul migrației lor ulterioare, acestea fac poduri vii care permit întregii colonii să se apropie de siguranță. După aceea, folosindu-și cadavrele, construiesc o tabără temporară supraterană pentru a oferi adăpost pentru cele câteva zile necesare pentru a re-săpa tunelurile subterane. În tot acest timp, furnicile care formează adăpostul temporar se mișcă continuu, dar păstrează în continuare structura. „Este o arhitectură cu adevărat vie - are tuneluri bine construite, organizate, săli de clădire”, spune Hu. Cel puțin pentru furnici în interior, acest lucru oferă protecție împotriva vremii ostile sau a prădătorilor.
Hu, un inginer, este interesat în primul rând de studierea furnicilor înotătoare ca un material nou, cu caracteristici inedite. Ca parte a cercetărilor recente ale grupului său, prezentată ieri la o întâlnire anuală a American Physical Society, el și colegii au considerat furnicile în contextul altor „materiale active” - substanțe care pot răspunde la schimbarea condițiilor, cum ar fi cimenturile de auto-vindecare. care pot folosi energia din lumina soarelui pentru a se extinde și a-și umple propriile fracturi.
„Am vrut să caracterizăm ce fel de material este - este un fluid sau este un solid și cum reacționează la stres?”, Spune el. „În natură, de exemplu, aceste plute s-ar putea să plutească pe un râu și să se năpustească în stânci, sau picăturile de ploaie le-ar putea lovi.”
Pentru a testa aceste autoagregări, echipa lui Hu a folosit câteva tehnici, comparand structurile de furnici vii cu furnicile moarte aglomerate ca un control. Folosind un reometru - un dispozitiv care poate măsura cu precizie răspunsul la stres și fluxul unui fluid și este adesea aplicat în situații industriale (cum ar fi dezvoltarea unui nou șampon) - au descoperit că furnicile își reorganizează continuu structura pentru a menține stabilitatea.
Multe materiale se comportă ca un solid atunci când sunt stresate de forțele care se mișcă la anumite viteze și un fluid atunci când sunt stresate de cele încetinite. Apa, de exemplu, se comportă ca un fluid atunci când bagi mâna în el, dar un solid atunci când este lovit de un corp uman care sări de pe o placă de scufundare - motivul pentru care un flop de burtă doare atât de mult.
Dar structurile de furnici sunt o combinație de solid și fluid atunci când sunt subliniate de forțe cu orice viteză, au descoperit cercetătorii. Ei își deformează activ structura pentru a se acomoda cu un stres (ca un fluid), dar apoi se întorc înapoi în loc (ca un solid). Verificați ce se întâmplă când una dintre structurile lor este comprimată de o farfurie Petri, de exemplu:
Din video prin amabilitatea lui David Hu și Nathon Mlot / Georgia Tech
"Acest lucru are sens, bazat pe mediul lor natural", spune Hu. „Dacă plutesc într-o plută pe un râu, ei nu au niciun control asupra locului în care plutește, așa că dacă există ceva în cale - să zicem, o crenguță - vezi că răspunzi și curge în jurul crenguței, cam ca o amebă. “
Rezistența și flotabilitatea furnicilor sunt, de asemenea, remarcabile. Când cercetătorii au încercat să împingă plutele plutitoare sub suprafața apei, au descoperit că ar putea rezista la o cantitate semnificativă de forță și să plutească înapoi:
Din video prin amabilitatea lui David Hu și Nathon Mlot / Georgia Tech
Acest lucru este permis, în parte, de exoscheletele furnicilor, care sunt natural hidrofobe (adică resping chimic apa). Când multe furnici se aglomerează pentru a forma o structură, apa nu pătrunde în golurile dintre ele, astfel încât atunci când sunt forțate sub apă, aerul care rămâne în aceste cavități îi ajută să plutească.
Poate cel mai mare mister al structurilor vii remarcabile ale acestor furnici este modul în care viețuitoarele comunică pentru a le construi. Majoritatea comunicării de furnici se bazează pe urmele de feromoni lăsați pe pământ, dar într-o formă interconectată, acest tip de comunicare pare puțin probabil. Examenul microscopic dezvăluie că furnicile se apucă reciproc folosind atât fălcile cât și ghearele mici de la capătul picioarelor. Remarcând acest lucru, Hu adaugă: „Credem că comunică prin atingere, dar noi încă nu îl înțelegem”.
O furnică apucă piciorul unei furnici vecine în maxilarul său. Imagine amabilitate pentru David Hu și Nathon Mlot / Georgia Tech
