生物学

火蚁如何建造非凡的扭动高塔

揭秘火蚁塔的奥秘

火蚁以其适应能力和弹性著称，它们拥有非凡的能力，可以建造用作临时庇护所的高耸扭动塔。这些塔的高度可以达到30多只蚂蚁，是让科学家们困惑了几十年的工程壮举。

偶然的发现：塔的连续运动

佐治亚理工学院的一个研究小组在研究建造塔的火蚁时，偶然有了非凡的发现。他们最初只打算记录两小时的过程，但他们的摄像机无意中捕捉到了三个小时的镜头。

在查看录像时，他们注意到一个意想不到的现象：这座塔处于持续的运动中，尽管很缓慢。蚁群柱缓慢下沉，就像融化的黄油。

X射线录像：阐明塔的动态特性

为了更深入地了解塔的动态特性，研究人员给一些蚂蚁喂食了掺有放射性碘的水。通过X射线录像，他们证实了位于塔外的蚂蚁正在四处爬行，而形状类似埃菲尔铁塔的蚁群则在逐渐下沉。

行为规则：蚂蚁的建造规范

与人类不同，火蚁并不依赖复杂的计划或领导来建造它们的塔。相反，它们遵循一套简单的行为规则，类似于它们用来建造木筏的行为规则。

每只蚂蚁沿着同伴的身体爬行，直到找到一个空位，然后将自己连接到塔中。由于所有蚂蚁都遵循这些规则，因此它们共同形成了这座塔，塔的底部很厚，向上逐渐变窄。

下沉的结构：动态平衡

塔的下沉现象发生在底部的蚂蚁最终屈服于结构重量时。它们放弃自己的位置，爬上侧面，在顶部找到一个新的位置。这个过程不断重复，从底部向上重建这座塔。

“塔的其余部分正在逐渐下沉，而顶部的蚂蚁则在不断地将它建得越来越高，”研究员克雷格·托维说道。“这有点滑稽。”

重量耐受性：蚂蚁作为结构支撑

在另一项实验中，研究人员在蚂蚁身上放置了透明塑料片。他们发现蚂蚁可以承受大约是自己体重750倍的重量。然而，在实践中，蚂蚁更愿意只承受三个同伴的重量。如果重量超过这个阈值，它们就会放弃在塔中的位置。

蚂蚁桥：通过团队合作跨越裂缝

火蚁在建造跨越裂缝的桥梁时也表现出非凡的团队合作精神。这些桥梁使它们能够克服障碍，到达新的区域。

对模块化机器人的启示

研究人员认为，研究火蚁的行为可以为设计模块化机器人提供宝贵的见解。这些机器人可以使用简单的行为规则进行协作，执行诸如在搜救任务期间穿越倒塌建筑物的狭窄空间之类的任务。

就像蚂蚁一样，它们可以组装起来跨越缝隙或形成塔状结构以攀爬障碍物。通过利用火蚁行为的原理，模块化机器人可以在各种应用中变得更加通用和高效。