Вогняні мурахи

Як вогняні мурахи будують неймовірні звивисті вежі

Розкриваємо секрети веж вогняних мурах

Вогняні мурахи, відомі своєю стійкістю та адаптивністю, мають надзвичайну здатність будувати звивисті вежі, які слугують тимчасовими укриттями. Ці вежі, висота яких сягає понад 30 мурах, є інженерними подвигами, які ось вже кілька десятиліть спантеличують учених.

Випадкове відкриття: Безперервний рух вежі

Група дослідників з Georgia Tech натрапила на незвичайне відкриття, досліджуючи вогняних мурах під час будівництва вежі. Спочатку вони мали намір записати лише дві години процесу, але їх камера випадково зафіксувала три години відеоматеріалів.

Переглядаючи запис, вони помітили несподіване явище: вежа постійно рухалася, хоча й повільно. Колонка мурах повільно опускалася, нагадуючи розтоплене масло.

Рентгенівська відеозйомка: Прояснення динаміки вежі

Щоб детальніше вивчити динаміку вежі, дослідники нагодували деяких мурах водою, змішаною з радіоактивним йодом. За допомогою рентгенівської відеозйомки вони підтвердили, що мурахи на зовнішній стороні вежі пересувалися, тоді як маса у формі Ейфелевої вежі поступово опускалася.

Правила поведінки: Будівельний кодекс мурах

На відміну від людей, вогняні мурахи не покладаються на складні плани чи лідерство при будівництві своїх веж. Замість цього вони дотримуються набору простих правил поведінки, схожих на ті, які вони використовують для будівництва плотів.

Кожна мураха повзає по тілах своїх товаришів, доки не знайде вільне місце, а потім приєднується до вежі. Оскільки всі мурахи дотримуються цих правил, вони разом формують вежу з товстою основою, яка поступово звужується до вершини.

Осідаюча структура: Динамічна рівновага

Осідання вежі відбувається тому, що мурахи внизу зрештою піддаються вазі конструкції. Вони залишають свої позиції, піднімаються вгору по боках і знаходять нове місце на вершині. Цей процес постійно повторюється, відновлюючи вежу знизу доверху.

«Інша частина вежі поступово опускається, тоді як мурахи на вершині продовжують будувати її все вище і вище, — сказав дослідник Крейг Тові. — Це досить кумедно».

Стійкість до ваги: Мурахи як структурні опори

В іншому експерименті дослідники розмістили прозорі пластикові листи на мурахах. Вони виявили, що мурахи могли витримувати приблизно в 750 разів більшу вагу, ніж їх власна вага тіла. Однак на практиці мурахи воліли нести вагу лише трьох товаришів. Якщо вага перевищувала цей поріг, вони залишали свої позиції у вежі.

Мурашині мости: Подолання прірв завдяки командній роботі

Вогняні мурахи також демонструють чудову командну роботу під час будівництва мостів для подолання прірв. Ці мости дозволяють їм долати перешкоди та досягати нових територій.

Наслідки для модульних роботів

Дослідники вважають, що вивчення поведінки вогняних мурах може надати цінні відомості для проектування модульних роботів. Ці роботи могли б використовувати прості правила поведінки для співпраці, виконуючи такі завдання, як переміщення в обмеженому просторі зруйнованих будівель під час пошуково-рятувальних місій.

Подібно до мурах, вони могли б збиратися разом, щоб перетинати прогалини або будувати вежі, щоб долати перешкоди. Використовуючи принципи поведінки вогняних мурах, модульні роботи могли б стати більш універсальними та ефективними в різних сферах застосування.

Формування та структура

Водяні плоти вогняних мурах – це захопливі плаваючі мати, які формуються під час злив та повеней. Ці плоти складаються з тисяч окремих мурах, які чіпляються одна за одну за допомогою усіх шести своїх лап. Одна мураха може утримувати на своєму тілі до 20 лап своїх побратимів. Ця взаємопов’язана мережа створює надзвичайно міцну та стійку структуру.

Плавучість та еластичність

Водяні плоти мурах мають унікальні матеріальні властивості, які дозволяють їм плавати та протистояти зовнішнім силам. Лапи мурах діють як крихітні амортизатори, дозволяючи плоту поглинати вхідні сили та залишатися стабільним. Крім того, мурахи можуть активно контролювати форму та щільність своїх плотів, згинаючи або розтягуючи ноги. Ця еластичність дозволяє плотам адаптуватися до змінних умов та підтримувати свою плавучість.

Активний контроль

Вогняні мурахи не просто нагромаджуються одна на одну, утворюючи плоти. Замість цього вони активно контролюють природу своїх конструкцій. Зазвичай вони прикріплюються до ніг і лап своїх сусідів, а не до їхніх тіл. Це з’єднання від ноги до ноги дозволяє їм змінювати форму своїх плотів та створювати повітряні кишені, які утримують їх на плаву.

З’єднання від ноги до ноги

З’єднання від ноги до ноги між мурахами є вирішальними для стабільності та функціональності плотів. Комп’ютерна томографія показала, що 99% ніг мурах утримують іншу мураху, що свідчить про те, що немає “даремних їдців”, коли справа доходить до поїздки на плотах. Ця мережа, що переплітається, рівномірно розподіляє вагу та запобігає знесенню окремих мурах.

Складність та інтелект

Хоча будівництво плотів вогняних мурах не пов’язане зі свідомим інтелектом, природа цих структур набагато складніша, ніж очікували вчені спочатку. Мурахи активно контролюють форму, щільність та плавучість своїх плотів, демонструючи надзвичайний рівень колективного інтелекту.

Важливість повітряних кишень

Повітряні кишені відіграють важливу роль у підтримці плавучості плотів мурах. Мурахи активно відштовхують своїх сусідів, щоб створити ці кишені, які утримують повітря та знижують загальну щільність плоту. Це дозволяє плоту плавати навіть у глибокій воді.

Інженерні наслідки

Архітектурні секрети плотів вогняних мурах надихнули інженерів на розробку нових матеріалів та конструкцій. З’єднання від ноги до ноги та здатність контролювати форму та щільність плотів мають потенційне застосування у таких галузях, як робототехніка, м’які матеріали та ліквідація наслідків стихійних лих.

Висновок

Водяні плоти вогняних мурах є чудовими прикладами колективного інтелекту та інженерної майстерності. Здатність мурах утворювати плавучі структури за допомогою власних тіл демонструє силу співпраці та складність природних систем.

Вежі вогняних мурах: Неймовірна співпраця та інженерія