Hangtang Koh
Mrówki ogniste mogą być plagą południowych stanów, takich jak Georgia i Teksas, ale z naukowego punktu widzenia tak jest Fantastyczny do nieskończoności Przykład zachowania grupowego. Kilka dobrze rozmieszczonych mrówek ognistych zachowuje się jak pojedyncze mrówki. Ale spakuj ich wystarczająco blisko, a będą działać bardziej jak pojedyncza jednostka, wykazując właściwości stałe i płynne. Mogą tworzyć tratwy, aby przetrwać gwałtowne powodzie, ustawiać się w wieżach, a nawet można je nalewać z czajnika jak płyny.
„Połączenie, które można uznać za substancję, jest znane jako »substancja czynna«” – powiedział. Hangtang Koh, obecnie badacz podoktorancki na Uniwersytecie Princeton, który zaczął studiować te urocze stworzenia, gdy był absolwentem Georgia Tech w 2018 roku. (I tak, był użądlony wiele razy). Pontony mrówek ogniowych. pierwszy, Opublikowany w W czasopiśmie Bioinspiration and Biomimetics (B&B) zbadano, jak tratwy mrówek ognistych zachowują się w płynącej wodzie w porównaniu z warunkami w wodzie stojącej.
Drugi, przyjęty do publikacji W Fluids of Physical Review zbadaj mechanizm, dzięki któremu mrówki ogniste łączą się, tworząc tratwy. ko i inni. Byli nieco zaskoczeni, gdy odkryli, że początkowy mechanizm wyglądał tak, jakby…Efekt CheeriosZostał nazwany na cześć tendencji ostatnich pozostałych Cheerios pływających w mleku do zlepiania się w misce, albo dryfując do środka, albo na zewnętrzne krawędzie.
Jedna mrówka ma pewną hydrofobię, czyli zdolność odpychania wody. to jest Nieruchomość została skondensowana Po połączeniu ze sobą splatają swoje ciała jak wodoodporną tkaninę. Mrówki zbierają jaja, przedostają się na powierzchnię przez tunele gniazdowe, a gdy wody powodzi się podnoszą, mrówki skubią sobie nawzajem swoje ciała dolnymi szczękami i pazurami, aż utworzy się płaska struktura przypominająca tratwę. Każda mrówka zachowuje się jak pojedyncza cząsteczka w substancji, na przykład ziarenka piasku w kupie piasku. Mrówki mogą to osiągnąć w mniej niż 100 sekund. Ponadto tratwa mrówek „samolecząca się”: jest na tyle silna, że jeśli mrówka zgubi się tu i tam, ogólna struktura może pozostać stabilna i nienaruszona, nawet przez wiele miesięcy.
W 2019 roku Ko i współpracownicy Zostało to zgłoszone Mrówki ogniste mogą aktywnie wyczuwać zmiany sił działających na ich pływającą tratwę. Mrówki są świadome różnych warunków przepływu płynu i mogą odpowiednio dostosować swoje zachowanie, aby tratwa była stabilna. Wiosło poruszające się w wodzie rzeki stworzy serię wirów (znanych jako wir zrzucający), powodując, że tratwy mrówek wirują. Te wiry mogą również wywierać na tratwę dodatkowe siły, wystarczające do jej rozerwania. Zmiany zarówno sił odśrodkowych, jak i sił ścinających działających na tratwę są bardzo małe – może od 2 do 3 procent normalnej siły grawitacji. Jednak w jakiś sposób mrówki mogą wyczuć te drobne zmiany w swoich ciałach.
Na początku tego roku naukowcy z University of Colorado w Boulder, Ustaliłem kilka prostych zasad Który wydaje się kontrolować, w jaki sposób tratwy pływające mrówki ogniste kurczą się i rozszerzają z czasem. takie jak Poinformuj nas W tym czasie struktury były czasami kompresowane w gęste kręgi mrówek. Innym razem mrówki zaczną się rozprzestrzeniać, tworząc przedłużenia przypominające mostki (pseudopody), czasami używając przedłużeń do ucieczki z pojemników.
Jak mrówki dokonały tych zmian? Pontony składają się głównie z dwóch odrębnych warstw. Mrówki w dolnej warstwie służą celom konstrukcyjnym, ponieważ tworzą stabilną podstawę tratwy. Ale mrówki w górnej warstwie poruszają się swobodnie po ciałach przyczepionych do swoich braci w dolnej warstwie. Czasami mrówki przemieszczają się z warstwy dolnej do warstwy górnej lub z warstwy górnej do warstwy dolnej w błędnym kole.
ko i in.Badanie B&B jest w pewnym stopniu związane z fokusem, z wyjątkiem badania Boulder, które dotyczyło raczej ogólnej dynamiki zbiorowej niż interakcji między poszczególnymi mrówkami. „Na wolności są tysiące mrówek, ale nikt tak naprawdę nie wie, jak para mrówek będzie ze sobą oddziaływać i jak wpływa to na stabilność tratwy” – powiedział Koe dla Ars.
W przypadku tak dużych tratw problemem może być nadmiarowość. Koe chciał uzyskać większą kontrolę nad swoimi eksperymentami, a także zbadać, w jaki sposób mrówki przystosowały się do różnych scenariuszy przepływu w wodzie. Odkrył, że mrówki stosują aktywną strategię upraszczania, zmieniając kształt tratwy w celu zmniejszenia oporu. „Więc prawdopodobnie potrzeba mniej siły lub mniej kosztów metabolicznych, aby przykleić się do roślin, niż gdyby trzymały się oryginalnego, większego kształtu ciasta” – powiedział Koe.