Kad mislimo o mravima kao graditeljima, obično ih zamišljamo kako kopaju zamršene tunele kao dio podzemnih kolonija.
No David Hu, Nathan Mlot i tim drugih istraživača iz Georgia Tech-a proučavaju vrlo različit tip građevinskih ponašanja specifičnih za jednu vrstu mrava: Sposobnost Solenopsis invicta da izgradi mostove, splavove i čak privremena skloništa koristeći svoja tijela kao zgradu materijal.
"Vatreni mravi sposobni su izgraditi ono što nazivamo" samojedinjavanjem ", kaže Hu. "Oni mogu graditi male brodice, kućice koje se zovu bivaci, pa čak i mostove kako bi prešli potoke jer su bili građevinski materijal, povezujući njihova tijela zajedno i tvoreći čvrstu mrežu."
Mravi se danas smatraju invazivnom vrstom u 25 država, Aziji i Australiji, ali njihovo neobično ponašanje je strategija preživljavanja oblikovana u njihovom rodnom okruženju: posebno područje močvarnih područja u zapadnom Brazilu koje su često poplavljene. "Mravi žive pod zemljom, ali kad počne poplaviti, oni moraju okupiti članove kolonije, izvući ih iz zemlje i izgraditi plutajući splav", kaže Hu.
Vatreni mravi tvore živi most između šalice i čajnika. Fotografiju su pružili David Hu i Nathon Mlot / Georgia Tech
Kad ovaj splav pogodi zemlju, mravi nastave graditi. Kako bi prešli male potoke tijekom svojih sljedećih migracija, oni čine žive mostove koji omogućuju čitavoj koloniji da se uspne na sigurno. Nakon toga, koristeći svoja tijela, grade privremeni nadzemni prostor za pružanje zaklon za nekoliko dana potrebnih za ponovno kopanje podzemnih tunela. Sve to vrijeme mravi koji tvore privremeno sklonište se neprekidno kreću, ali i dalje čuvaju strukturu. „Stvarno je živa arhitektura - ima dobro izgrađene, organizirane tunele, prostorije za pomicanje“, kaže Hu. Barem za mrave iznutra, to pruža zaštitu od neprijateljskog vremena ili grabežljivaca.
Hu, inženjera, prvenstveno je zainteresiran za proučavanje mravinjaka kao novog materijala s do sad neviđenim karakteristikama. Kao dio nedavnog istraživanja njegove skupine, predstavljenog jučer na godišnjem sastanku Američkog fizičkog društva, on i kolege razmatrali su mrave u kontekstu drugih "aktivnih materijala" - tvari koje mogu odgovoriti na promjenjive uvjete, poput cementa za samoliječenje koji energiju mogu koristiti na sunčevoj svjetlosti za širenje i popunjavanje vlastitih lomova.
"Željeli smo okarakterizirati o kakvom se materijalu radi - je li to fluid ili je čvrst i kako reagira na stres?", Kaže on. "Na primjer, u prirodi bi ovi splavovi mogli plutati niz rijeku i naletjeti na stijene ili bi ih kapljice mogle pogoditi."
Da bi testirao ove samojedinice, Huov tim koristio je nekoliko tehnika, uspoređujući žive mravlje strukture sa skupljenim mrtvim mravima kao kontrolu. Koristeći reometar - uređaj koji može precizno mjeriti reakciju na stres i protok tekućine, a često se primjenjuje u industrijskim situacijama (poput razvoja novog šampona) - otkrili su da mravi kontinuirano reorganiziraju svoju strukturu kako bi održali stabilnost.
Mnogi se materijali ponašaju poput krute tvari kada su pod utjecajem sila koje se kreću određenim brzinama, a fluidni kao pri usporenim. Voda se, na primjer, ponaša poput tekućine kad uvučete ruku u nju, ali čvrsta kada je pogođeno ljudsko tijelo koje skače s ronilačke daske - razlog zbog kojeg trbušni pluć toliko boli.
Međutim, mravlje strukture su kombinacija krute i tekuće sile pod utjecajem sila pri svim brzinama, otkrili su istraživači. Oni aktivno deformiraju svoju strukturu kako bi se prilagodili stresu (poput tekućine), ali se nakon toga vraćaju na mjesto (poput krute tvari). Provjerite što se događa, primjerice, kada se jedna od njihovih struktura komprimira petrijevom posudom:
Iz video ljubaznosti Davida Hua i Nathona Mlota / Georgia Tech
"To ima smisla, temeljeno na njihovom prirodnom okruženju", kaže Hu. "Ako lebde u splavu niz rijeku, nemaju kontrolu gdje pliva, pa ako je nešto na putu - recimo, grančica - vidjet ćete odziv i strujanje oko grančice, nalik na amebu. ”
Čudesna otpornost i uzdržljivost mrava također je nevjerojatna. Kada su istraživači pokušali gurnuti plutajuće splavove ispod površine vode, otkrili su da se mogu oduprijeti značajnoj količini sile i plutati natrag gore:
Iz video ljubaznosti Davida Hua i Nathona Mlota / Georgia Tech
To dijelom omogućuju egzoskeleti mrava, koji su prirodno hidrofobni (tj. Kemijski odbijaju vodu). Kada se mnogi mravi skupe u tvorbu strukture, voda ne prodire u praznine između tada, pa kad ih prisilno pod vodom, zrak koji ostaje u tim šupljinama pomaže im da lebde.
Možda je najveća misterija izvanrednih životnih struktura ovih mrava ta kako bića komuniciraju kako bi ih izgradila. Većina komunikacija s mravima temelji se na tragovima feromona ostavljenih na terenu, ali u takvom međusobno povezanom obliku takva vrsta komunikacije čini se malo vjerojatnom. Mikroskopski pregled otkriva da mravi hvataju jedni druge koristeći čeljusti i male kandže na kraju nogu. Primjećujući to, Hu dodaje: "Mislimo da komuniciraju dodirom, ali to još uvijek ne razumijemo."
Mrav hvata nogu susjednog mrava u čeljusti. Ljubaznošću Davida Hua i Nathona Mlota / Georgia Tech
