Vatreni mravi mogu izgraditi minijaturni Eiffelov toranj iz vlastitih tijela, a insekti vječno obnavljaju strukture kako bi ih spasili od urušavanja, otkriva novo istraživanje.
Insekti puze gore-dolje po tim strukturama u fenomenu koji podsjeća na vodoskok usporenog gibanja, obrnuto, rekli su istraživači.
Otkriće nove studije moglo bi pomoći dovesti do rojeva robota koji pomoću vlastitih tijela mogu oblikovati složene 3D strukture, dodali su znanstvenici.
Gradnja splavova
Vatreni mravi (Solenopsis invicta) evoluirao u močvarnim područjima Pantanala u Brazilu. Craig Tovey, biolog s Georgia Institute of Technology u Atlanti, zajedno sa svojim kolegama otkrio je 2011. godine način na koji se kolonije ovih insekata mogu oblikovati u splav koji mogu ostati na površini mjesecima.
Vatreni mravi mogu koristiti ljepljive jastučiće na krajevima nogu da se povežu jedni s drugima i formiraju splav u obliku palačinke. Studija iz 2011. otkrila je da svaki mrav egzoskelet može zarobiti mjehuriće zraka i postati malo odbojan od vode. Tkanje kolonije zajedno dovodi do snažnijeg učinka hidroizolacije koji drži splav suhim dok pluta u vodi.
Ako mravlje splavi pronađu optimalna mjesta za naseljavanje, mogu formirati kule u obliku zvona, koje djeluju kao privremena zakloništa nakon poplava. Svaka od ovih struktura može se sastojati od stotina tisuća mrava i dostići više od 30 mrava; do sada je bila misterija kako mravi mogu sagraditi tako visoke strukture od vlastitih tijela, a da se pritom ne uruše, rekli su istraživači u novoj studiji.
Potonske kule
Tovey i njegovi kolege slučajno su otkrili tajnu visokih građevina dok su eksperimentirali s kolonijama vatrenih mrava i okupljenih s cestišta blizu Atlante. Istraživači su otkriće otkrili kada smo "slučajno ostavili da video kamera radi dodatnih sat vremena nakon što su mravi završili izgradnju svog tornja", rekao je Tovey za Live Science.
Kako bi mravi natjerali na izgradnju kula, istraživači su ih postavili u prozirne kutije u koje su se s poda polagali plastični štapovi. Ove su šipke služile kao potpori na kojima su mravi mogli sagraditi građevine izrađene od sebe. U sljedećim eksperimentima, kule koje su izgradili mravi kretali su se u rasponu od 0,28 do 1,18 inča (7 do 30 milimetara), a izgrađene su u roku od 17 do 33 minute. Istraživači su primijetili da su takve kule vjerojatno poprimile oblik zvona, jer u tom obliku svaka komponenta ima jednako opterećenje.
S velikom brzinom, istraživači su mogli vidjeti kako kule neprestano tonu, kao mravi unutar dubina građevina tunelom daleko od gomile insekata oko njih. Međutim, građevine se neprestano obnavljaju, dok mravi jure po bokovima.
"Najviše me iznenadilo da mrav toranj neprestano tone i preuređuje se", rekao je Tovey. "Mislila sam da mravi nisu prestali graditi kad kula bude gotova. Oblik ostaje isti - tko bi pogodio da mravi kruže nepromjenjivom strukturom?"
Besprijekorna gradnja
Kako bi potvrdili svoja otkrića, istraživači su pomiješali blago radioaktivno sredstvo na bazi joda u pitku vodu nekih insekata, a zatim stavili koloniju u rendgenski uređaj kako bi nadzirali kretanja mrava. "U stvarnom vremenu površinski mravi blokiraju pogled", rekao je Tovey. "Štoviše, potonuće se presporo otkriva."
Postavljajući prozirne listove plastike na mrave, znanstvenici su otkrili da svaki insekt, koji prosječno teži oko 1 miligram, može podržati do oko 750 puta veću težinu i živjeti da bi pričao priču. Međutim, eksperimenti također sugeriraju da se čini da se u kulama svaki mrav osjeća najudobnije podržavajući do tri mrava na leđima - i više i oni jednostavno odustanu i hodaju, rekao je Tovey.
Istraživači su primijetili da su ove strukture izgrađene bez napora ili koordiniranog napora. Umjesto toga, svaki je mrav besciljno lutao, slijedeći određeni skup pravila koja bi mu mogla pomoći u izgradnji kula. Računalni modeli koje su istraživači razvili mogli bi precizno predvidjeti oblike kula i stope rasta, navodi se u studiji.
"Kako bi izgradili svoju visoku, čvrstu strukturu u obliku Eiffelovog tornja, mravi izgleda da slijede ista jednostavna pravila ponašanja koja se drže kako bi izgradili plutajući splav u obliku palačinke na vodi", rekao je Tovey. "Znakovito je da su dva oblika velikih mrava formirana u grupi mrava dramatično različita i postižu različite funkcije, ali opet izviru iz istog ponašanja malih razmjera."
Istraživači sada žele analizirati "mostove koje vatrogasni mravi prave iz svojih tijela kako bi prešli praznine na terenu", rekao je Tovey. "Oni su nevjerojatni. Oni ispred drže se, povlače se prema dolje i na drugu stranu, i čvrsto se prianjaju za svaki kraj. Ostali mravi hodaju preko mosta. Zatim, mravi koji sastavljaju most dekonstruiraju ga počevši s prve strane, pa su na kraju svi mravi stigli do druge strane. "
Takva bi istraživanja mogla pomoći nadahnuti stvaranje rojeva robota koji bi od njihovih tijela mogli graditi složene strukture, rekao je Tovey.
"Istraživači robotike imali su određeni uspjeh dobivši flotu robota kako bi formirali dvodimenzionalni uzorak poput pravokutnika, ali nisu smislili kako robote stvoriti u stabilnu trodimenzionalnu strukturu", rekao je Tovey. "Ovo istraživanje može pokazati kako to učiniti.
"Na primjer, pretpostavimo da šaljemo nekoliko stotina malih robota kroz mali otvor u srušenu zgradu kako bi pretražili preživjele ili istražili nepoznati teren na Marsu", rekao je Tovey. "Ponekad će roboti morati zajedno raditi kako bi prešli pukotine ili se prevalili preko strmih prepreka. U drugim vremenima, oni bi se trebali raširiti. Ovo istraživanje može nam pomoći razumjeti kako dizajnirati njihove pojedinačne kontrolere kako bi zajedno mogli obavljati različite zadatke u različitim situacijama. „.
Ipak, može biti teško stvoriti robote koji mogu učiniti sve što mravi mogu, rekao je. "Neprestano spuštajte mrava sa 6 stopa i neće se ozlijediti. Sto puta bacite robota sa 6 stopa i sretno", rekao je Tovey.
Znanstvenici su svoja otkrića detaljno objavili online 12. srpnja u časopisu Royal Society Open Science.
