Nová studie zjistila, že mravenci mohou ze svých těl postavit miniaturní podoby Eiffelovy věže. Hmyz neustále obnovuje struktury, aby je ochránil před zhroucením.
Hmyz se plazí nahoru a dolů těmito strukturami ve jevu, který se podobá pomalé vodní fontáně obráceně, uvedli vědci.
Zjištění nové studie by mohlo pomoci vést k rojům robotů, které mohou používat vlastní těla k vytváření složitých 3D struktur, dodali vědci.
Stavební vory
Požární mravenci (Solenopsis invicta) se vyvinula v brazilských mokřadech v Pantanalu. V roce 2011 Craig Tovey, biolog na Georgijském technologickém institutu v Atlantě, a jeho kolegové objevili způsob, jakým se kolonie těchto hmyzů mohou přetvořit na rafty, které mohou zůstat nad vodou měsíce.
Požární mravenci mohou používat lepivé podložky na koncích nohou, aby se navzájem spojili a vytvořili palačinka ve tvaru člunu. Studie z roku 2011 zjistila, že exoskelet každého mravence dokáže zachytit vzduchové bubliny a mírně odpudit vodu. Tkaní kolonie spolu vede k silnějšímu hydroizolačnímu efektu, který udržuje vor v suchu, zatímco se ve vodě plete.
Pokud mravenci najdou optimální místa k usazení, mohou vytvořit zvonovité věže, které fungují jako dočasné úkryty před povodněmi. Každá z těchto struktur se může skládat ze stovek tisíc mravenců a dosahovat více než 30 mravenců; Až dosud bylo tajemstvím, jak mohou mravenci stavět takové vysoké struktury ze svých těl, aniž by se rozdrvili, uvedli vědci v nové studii.
Potápěčské věže
Tovey a jeho kolegové náhodou našli tajemství vysokých struktur, zatímco experimentovali s koloniemi ohně a mravenců shromážděných ze silnic poblíž Atlanty. Vědci zjistili, že „náhodou jsme nechali videokameru běžet další hodinu poté, co mravenci dokončili stavbu věže,“ řekl Tovey Live Science.
Aby přiměli mravence, aby stavěli věže, umístili je vědci do průhledných krabic, v nichž z jejich podlah stály plastové tyče. Tyto pruty sloužily jako podpěry, na kterých mravenci mohli stavět struktury vyrobené z nich. V následných experimentech se věže, které postavili mravenci, pohybovali v rozmezí od 0,28 do 1,18 palce (7 až 30 milimetrů) a byly postaveny během 17 až 33 minut. Vědci poznamenali, že takové věže pravděpodobně nabíraly tvar zvonku, protože v této podobě každá komponenta nese stejné zatížení.
Při vysoké rychlosti vědci viděli, že se věže neustále potápí, protože mravenci v hloubkách struktur tunel od hromady hmyzu kolem nich. Struktury jsou však neustále přestavovány, protože mravenci šplhají po stranách věží.
"Byl jsem velmi překvapen, že mravenecká věž neustále klesá a přestavuje se," řekla Tovey. „Myslel jsem, že mravenci přestali stavět, jakmile bude věž kompletní. Tvar zůstane stejný - kdo by hádal, že mravenci obíhají neměnnou strukturou?“
Bezcílová konstrukce
Aby potvrdili svá zjištění, vědci namíchali mírně radioaktivní barvivo na bázi jódu do pitné vody některých hmyzů a poté kolonii vložili do rentgenového zařízení, aby sledovali pohyby mravenců. "V reálném čase, mravenci povrchu blokují výhled," řekl Tovey. "Navíc je potopení příliš pomalé na to, aby bylo možné detekovat."
Umístěním průhledných fólií z umělých hmot na mravence vědci zjistili, že každý hmyz, který v průměru váží asi 1 miligram, může nést až asi 750násobek své hmotnosti a žít, aby vyprávěl příběh. Experimenty však také naznačovaly, že ve věžích se každý mravenec cítí nejpohodlněji a podporuje až tři mravence na zádech - nic víc a jednoduše se vzdají a odejdou, řekla Tovey.
Vědci poznamenali, že tyto struktury byly postaveny bez vůdce nebo koordinovaného úsilí. Místo toho se každý mravenec bezcílně bloudil a řídil se určitými pravidly, která mu mohla pomoci postavit věže. Výpočtové modely, které vědci vyvinuli, dokázali přesně předpovědět tvary věží a míry růstu, uvedla studie.
"Aby si vybudovali svou vysokou, pevnou strukturu ve tvaru Eiffelovy věže, mravenci podle všeho dodržují stejná jednoduchá pravidla chování, která dodržují, aby postavili plovoucí vor ve tvaru palačinky na vodě," řekl Tovey. "Je pozoruhodné, že dva velké tvary vytvořené skupinou mravenců jsou dramaticky odlišné a dosahují různých funkcí, ale vycházejí ze stejného malého individuálního chování."
Vědci nyní chtějí analyzovat „mosty, které mravenci vytvářejí ze svých těl, aby překonali mezery v terénu,“ řekl Tovey. "Jsou úžasní. Ti v přední části se drží navzájem, visí dolů a ven na druhou stranu a pevně sevřou na obou koncích. Ostatní mravenci procházejí přes most. Potom mravenci, kteří tvoří most, jej rozebírají z první strany, takže na konci se všichni mravenci dostali na druhou stranu. “
Takový výzkum by mohl pomoci inspirovat vytvoření rojů robotů, které by z jejich těl mohly vytvářet složité struktury, řekl Tovey.
"Vědci robotiky dosáhli úspěchu tím, že flotilu robotů vytvořili dvourozměrný vzor jako obdélník, ale nepřišli na to, jak přimět roboty, aby vytvořili stabilní trojrozměrnou strukturu," řekl Tovey. „Tento výzkum může ukázat, jak to udělat.
"Předpokládejme například, že posíláme několik stovek malých robotů malým otvorem do zhroucené budovy, aby hledali pozůstalé nebo prozkoumali neznámý terén na Marsu," řekl Tovey. „Někdy budou muset roboti spolupracovat, aby překřížili štěrbiny nebo šplhali přes strmé překážky. Jindy by se měli rozprostřít. Tento výzkum nám může pomoci pochopit, jak navrhnout své jednotlivé ovladače, aby mohli společně plnit různé úkoly v různých situacích. . “
Přesto může být obtížné vytvořit roboty, kteří dokážou dělat vše, co mravenci dokážou, řekl. "Opakovaně upusťte mravence ze 6 stop a nebude zraněn. Vypusťte robota ze 6 stop stokrát a hodně štěstí," řekl Tovey.
Vědci podrobně popsali svá zjištění online 12. července v časopise Royal Society Open Science.
