Uguns skudras no saviem ķermeņiem var veidot miniatūras Eifeļa torņa izskata formas, un kukaiņi mūžīgi atjauno ēkas, lai glābtu tās no sabrukšanas, atklāts jauns pētījums.
Kukaiņi rāpo augšup un lejup pa šīm konstrukcijām parādībā, kas apgrieztā stāvoklī atgādina lēnas kustības ūdens strūklaku, sacīja pētnieki.
Jaunā pētījuma rezultāti varētu palīdzēt radīt robotus, kas var izmantot savus ķermeņus, veidojot sarežģītas 3D struktūras, piebilda zinātnieki.
Celtniecības plosti
Uguns skudras (Solenopsis invicta) attīstījās Pantanāla mitrājos Brazīlijā. 2011. gadā Atlanta Džordžijas Tehnoloģiju institūta biologs Kregs Tovejs un viņa kolēģi atklāja veidu, kā šo kukaiņu kolonijas var pārveidoties par plostiem, kas vairākus mēnešus var palikt virs ūdens.
Uguns skudras var izmantot lipīgus spilventiņus pēdu galos, lai savienotos viens ar otru un veidotu pankūkas formas spāru. 2011. gada pētījumā tika atklāts, ka katras skudras eksoskelets var ieslodzīt gaisa burbuļus un kļūt nedaudz ūdens atgrūdošs. Kolonijas aušana kopā rada vēl jaudīgāku hidroizolācijas efektu, kas spāru notur sausu, peldot ūdenī.
Ja skudru spāres atrod optimālas vietas, kur apmesties, tās var veidot zvanveida formas torņus, kas pēc plūdiem darbojas kā pagaidu patversmes. Šīs struktūras var sastāvēt no simtiem tūkstošu skudru un sasniegt vairāk nekā 30 skudras; līdz šim tas bija noslēpums, kā skudras varēja veidot tik augstas struktūras no saviem ķermeņiem, lai tās netiktu saspiestas, sacīja pētnieki jaunajā pētījumā.
Grimšanas torņi
Tovey un viņa kolēģi nejauši atrada augsto konstrukciju noslēpumu, kamēr viņi eksperimentēja ar uguns skudru kolonijām, kas savākti no ceļmalām netālu no Atlantas. Pētnieki atklāja, kad "mēs nejauši atstājām videokameru darboties papildu stundu pēc tam, kad skudras bija pabeigušas sava torņa celtniecību", Tovey pastāstīja Live Science.
Lai pamudinātu skudras uzcelt torņus, pētnieki ievietoja tos caurspīdīgās kastēs, kurās no to grīdām bija izcēlušies plastmasas stieņi. Šie stieņi kalpoja par balstiem, uz kuriem skudras varēja uzbūvēt konstrukcijas, kas izgatavotas no sevis. Turpmākajos eksperimentos celto skudru torņi bija no 0,28 līdz 1,18 collas (7 līdz 30 milimetriem) augstumā un tika uzbūvēti 17 līdz 33 minūtēs. Pētnieki atzīmēja, ka šādi torņi, iespējams, ieguva zvanu formu, jo šādā formā katrs komponents ir vienāds ar slodzi.
Lielā ātrumā pētnieki varēja redzēt, ka torņi pastāvīgi grimst, jo skudras konstrukciju tuneļa dziļumā atrodas prom no kukaiņu kaudzēm ap tām. Tomēr struktūras tiek nepārtraukti pārbūvētas, jo skudras skraida torņu malas.
"Mani visvairāk pārsteidza tas, ka skudru tornis mūžīgi nogrimst un tiek pārbūvēts," sacīja Tovejs. "Es domāju, ka skudras pārstāja būvēt, kad tornis bija pabeigts. Forma paliek tāda pati - kurš gan uzminēs, ka skudras cirkulē caur nemainīgu struktūru?"
Bezmērķīga konstrukcija
Lai apstiprinātu savus atklājumus, pētnieki dažu kukaiņu dzeramajā ūdenī iejauc krāsvielu, kas satur viegli radioaktīvus jodu, un pēc tam koloniju ievieto rentgena aparātā, lai uzraudzītu skudru kustības. "Reālajā laikā virszemes skudras bloķē skatu," sacīja Tovey. "Turklāt grimšana ir pārāk lēna, lai to atklātu."
Ievietojot caurspīdīgas plastmasas loksnes skudru virspusē, zinātnieki secināja, ka katrs kukainis, kura vidējais svars ir aptuveni 1 miligrams, var izturēt aptuveni 750 reizes lielāku svaru un dzīvot, lai pastāstītu stāstu. Tomēr eksperimenti arī liecināja, ka torņos katra skudra visērtāk jūtas, atbalstot līdz pat trim skudrām to aizmugurē, un viņi vienkārši atsakās un aiziet prom, sacīja Tovejs.
Pētnieki atzīmēja, ka šīs struktūras tika uzceltas bez vadītāja vai saskaņotiem centieniem. Tā vietā katra skudra vienkārši bezmērķīgi klejoja, ievērojot noteiktu noteikumu kopumu, kas varētu palīdzēt tai uzcelt torņus. Pētnieku izstrādātie skaitļošanas modeļi varētu precīzi paredzēt torņu formas un augšanas ātrumu, teikts pētījumā.
"Lai izveidotu savu augsto, cieto, Eifeļa torņa formas struktūru, šķiet, ka skudras ievēro tos pašus vienkāršos uzvedības noteikumus, ko viņi ievēro, lai uz ūdens uzbūvētu pankūkas formas peldošu plostu," sacīja Tovey. "Ir ievērojams, ka divas liela mēroga formas, ko veido skudru grupa, ir dramatiski atšķirīgas un tām ir dažādas funkcijas, tomēr tās rodas no vienas un tās pašas maza mēroga individuālās izturēšanās."
Tagad pētnieki vēlas analizēt "tiltus, ko uguns skudras veido no viņu ķermeņiem, lai šķērsotu spraugas reljefā", sacīja Tovey. "Viņi ir pārsteidzoši. Priekšpusē esošie tur viens otru, noliecas uz leju un uz āru uz otru pusi un stingri satver abos galos. Pārējās skudras staigā pāri tiltam. Tad skudras, kas veido tiltu, to dekonstruē, sākot to. no pirmās puses, tāpēc beigās visas skudras ir sasniegušas otru pusi. "
Šādi pētījumi varētu palīdzēt iedvesmot tādu robotu baru izveidi, kuri no viņu ķermeņiem varētu veidot sarežģītas struktūras, sacīja Tovejs.
"Robotikas pētniekiem ir bijuši zināmi panākumi, iegūstot robotu floti, izveidojot divdimensiju modeli, piemēram, taisnstūri, taču viņi nav izdomājuši, kā panākt, lai roboti veidotu stabilu trīsdimensiju struktūru," sacīja Tovejs. "Šis pētījums var parādīt, kā to izdarīt.
"Piemēram, pieņemsim, ka mēs caur nelielu atveri atveram vairākus simtus mazu robotu sabrukušajā ēkā, lai meklētu izdzīvojušos vai izpētītu nezināmu Marsa reljefu," sacīja Tovejs. "Dažreiz robotiem būs jāstrādā kopā, lai šķērsotu plaisas vai kāptu pāri stāviem šķēršļiem. Citreiz tiem vajadzētu izklīst. Šis pētījums mums var palīdzēt saprast, kā noformēt viņu individuālos kontrolierus, lai viņi varētu sadarbībā veikt dažādus uzdevumus dažādās situācijās. . "
Tomēr joprojām var izrādīties grūti izveidot robotus, kas var darīt visu, ko var darīt skudras, viņš sacīja. "Atkārtoti nometiet skudru no 6 pēdām, un tā netiks ievainota. Simt reizes nometiet robotu no 6 pēdām un lai veicas," sacīja Tovejs.
Zinātnieki savus atklājumus sīki aprakstīja tiešsaistē 12. jūlijā žurnālā Royal Society Open Science.
