Как огненные муравьи строят замечательные башни, извиваясь
Раскрывая секреты башен огненных муравьев
Огненные муравьи, известные своей устойчивостью и адаптивностью, обладают необычайной способностью строить извивающиеся башни, которые служат временными укрытиями. Эти башни, которые могут достигать высоты более 30 муравьев, являются инженерными подвигами, которые десятилетиями интригуют ученых.
Случайное открытие: постоянное движение башни
Группа исследователей из Технологического института Джорджии наткнулась на замечательное открытие, изучая огненных муравьев, строящих башню. Первоначально намереваясь записать всего два часа процесса, их камера непреднамеренно запечатлела три часа отснятого материала.
Просматривая отснятый материал, они заметили неожиданное явление: башня находилась в постоянном, хотя и медленном, движении. Колонна муравьев медленно опускалась, напоминая тающее масло.
Рентгеновская видеосъемка: освещение динамики башни
Чтобы глубже изучить динамику башни, исследователи напоили некоторых муравьев водой, смешанной с радиоактивным йодом. Используя рентгеновскую видеосъемку, они подтвердили, что муравьи снаружи башни лазали вокруг, в то время как масса в форме Эйфелевой башни постепенно опускалась.
Правила поведения: строительный кодекс муравьев
В отличие от людей, огненные муравьи не полагаются на сложные планы или руководство, чтобы строить свои башни. Вместо этого они следуют набору простых правил поведения, аналогичных тем, которые они используют для строительства плотов.
Каждый муравей ползет по телам своих собратьев, пока не найдет свободное место, затем присоединяется к башне. Поскольку все муравьи следуют этим правилам, они коллективно образуют башню с толстым основанием, которое постепенно сужается к вершине.
Тонущая структура: динамическое равновесие
Оседание башни происходит потому, что муравьи внизу в конечном итоге поддаются весу конструкции. Они покидают свои позиции, взбираются по сторонам и находят новое место наверху. Этот процесс повторяется непрерывно, перестраивая башню снизу вверх.
«Остальная часть башни постепенно опускается, в то время как муравьи наверху продолжают строить ее все выше и выше», — сказал исследователь Крейг Тови. «Это своего рода веселье».
Допустимый вес: муравьи как структурные опоры
В другом эксперименте исследователи поместили прозрачные пластиковые листы на муравьев. Они обнаружили, что муравьи могут выдержать примерно в 750 раз больше собственного веса. Однако на практике муравьи предпочитали брать на себя вес только трех товарищей. Если вес превышал этот порог, они покидали свои позиции в башне.
Мосты для муравьев: преодоление пропастей с помощью командной работы
Огненные муравьи также проявляют замечательную командную работу при строительстве мостов для пересечения пропастей. Эти мосты позволяют им преодолевать препятствия и достигать новых территорий.
Последствия для модульных роботов
Исследователи полагают, что изучение поведения огненных муравьев может дать ценную информацию для проектирования модульных роботов. Эти роботы могут использовать простые правила поведения для совместной работы, выполняя такие задачи, как перемещение в узких пространствах в разрушенных зданиях во время поисково-спасательных операций.
Подобно муравьям, они могли бы собираться вместе, чтобы пересекать пропасти или формировать башни для преодоления препятствий. Используя принципы поведения огненных муравьев, модульные роботы могут стать более универсальными и эффективными в различных областях применения.