A tűzoltó hangyák saját testükből miniatűr megjelenéseket hozhatnak létre az Eiffel-toronyról, és a rovarok állandóan újjáépítik a szerkezeteket, hogy megóvják őket az összeomlásuktól - talált egy új tanulmány.
A rovarok fel-le megrajzolják ezeket a szerkezeteket egy olyan jelenségben, amely visszafelé egy lassú mozgású vízkúthoz hasonlít - mondta a kutatók.
Az új tanulmány eredményei olyan robotok rajjához vezethetnek, amelyek a saját testükkel képesek összetett 3D struktúrákat képezni - tette hozzá a tudósok.
Tutajok építése
Tűzhangyák (Solenopsis invicta) Brazília Pantanal vizes területein fejlődtek ki. 2011-ben Craig Tovey, az atlanta grúziai Technológiai Intézet biológusa és kollégái felfedezték azt a módot, amellyel ezeknek a rovaroknak a telepei képesek tutajokká alakulni, és amelyek hónapokig felszínen maradhatnak.
A tűz hangyák ragadós párnákat használhatnak a lábuk végén, hogy összekapcsoljanak egymással, és palacsinta alakú tutajot képezzenek. A 2011-es tanulmány megállapította, hogy minden hangya exoskeleton csapdába ejtheti a légbuborékokat, és enyhén víztaszítóvá válhat. A kolónia együttes szövésével egy erősebb vízszigetelő hatás érhető el, amely a tutajt szárazon tartja, miközben a vízben úszik.
Ha a hangya tutajok optimális helyeket találnak a lerakódáshoz, harang alakú tornyokat képezhetnek, amelyek ideiglenes menedékként szolgálnak az árvizek utáni következményeként. Ezek a struktúrák mindegyike több százezer hangyából állhat, és elérheti a 30 hangya magasságát is; eddig rejtély volt, hogy a hangyák hogyan tudnak ilyen magas szerkezeteket saját testükből felépíteni anélkül, hogy összetörnének - mondták a kutatók az új tanulmányban.
Süllyedő tornyok
Tovey és kollégái véletlenül megtalálták a magas szerkezetek titkát, miközben kísérleteket végeztek az Atlanta melletti útszakaszokból összegyűjtött tűz hangya kolóniákkal. A kutatók akkor fedezték fel, amikor "véletlenül elhagytuk a videokamerát további egy órán keresztül, miután a hangyák befejezték a torony építését" - mondta Tovey a Live Sciencenek.
Annak érdekében, hogy a hangyák tornyokat építsenek, a kutatók átlátszó dobozokba helyezték őket, amelyek műanyag rúdjai felragasztottak a padlójukról. Ezek a rudak támaszokként szolgáltak, amelyekre a hangyák magukból készített szerkezeteket építhetnek. A későbbi kísérletekben a beépített hangyák tornyai 0,28-1,18 hüvelyk (7-30 milliméter) magasságban voltak, és 17 és 33 perc alatt épültek fel. A kutatók megjegyezték, hogy az ilyen tornyok valószínűleg harang alakúak, mert ebben az alakban minden egyes elem azonos terheléssel rendelkezik.
Nagy sebességgel a kutatók láthatták, hogy a tornyok folyamatosan süllyednek, mivel a hangyák az alagutak mélységében az alagút mélyén az őket körülvevő rovarok halomától távol helyezkednek el. A szerkezeteket azonban állandóan újjáépítik, ahogy a hangyák a tornyok oldalát súrolják.
"Nagyon meglepett, hogy a hangya torony örökre elsüllyed és újjáépül." - mondta Tovey. "Azt hittem, hogy a hangyák abbahagyták az építkezést, amikor a torony elkészült. Az alak változatlan marad - ki gondolja, hogy a hangyák változatlan szerkezeten keresztül keringnek?"
Cél nélküli építés
Megállapításuk megerősítésére a kutatók enyhén radioaktív jód-alapú festéket kevertek néhány rovar ivóvízébe, majd röntgengépbe helyezték a kolóniát a hangyák mozgásának megfigyelésére. "Valós időben a felszíni hangyák blokkolják a kilátást" - mondta Tovey. "Sőt, a süllyedés túl lassú az észleléshez."
Azáltal, hogy átlátszó műanyag lapokat helyeztek a hangyák tetejére, a tudósok megállapították, hogy minden rovar, amelynek súlya átlagosan körülbelül 1 milligramm, súlya kb. 750-szeresére képes megtartani, és élni tudja a mesét. A kísérletek ugyanakkor azt is sugallták, hogy a tornyokban minden hangya úgy érzi, hogy legkényelmesebben legfeljebb három hangyát támaszt a hátán, és egyszerűen feladják és elmennek, mondta Tovey.
A kutatók megjegyezték, hogy ezeket a struktúrákat vezető vagy összehangolt erőfeszítés nélkül építették. Ehelyett minden hangya csak céltalanul sétált, követve egy bizonyos szabályt, amely segíthet tornyok felépítésében. A kutatók által kidolgozott számítási modellek pontosan meg tudják jósolni a torony alakját és növekedési ütemét - mondta a tanulmány.
"Úgy tűnik, hogy a hangyák magas, szilárd, Eiffel-torony alakú szerkezetük felépítéséhez ugyanazokat az egyszerű viselkedési szabályokat követik, mint amelyeket palacsinta alakú úszó tutaj vízre építéséhez követnek" - mondta Tovey. "Figyelemre méltó, hogy a hangyák által alkotott két nagy méretű alak drámai módon különbözik egymástól és eltérő funkciókat érnek el, ugyanakkor ugyanabból a kis léptékű egyéni viselkedésből fakadnak."
A kutatók most azt akarják elemezni, hogy "a tűz hangyák testéből hidakat képezzenek a terepi rések áthidalására" - mondta Tovey. "Csodálatosak. Az elülsőek tartják egymást, lefelé és kifelé lógnak, és mindkét végükön szorosan tapadnak. A többi hangya sétál a hídon. Ezután a hídot alkotó hangyák megbontják azt, kezdve. az első oldalról, tehát a végén az összes hangya eljutott a másik oldalra. "
Az ilyen kutatások elősegíthetik olyan robot-raj létrehozását, amely testükből összetett szerkezeteket tud felépíteni - mondta Tovey.
"A robotika kutatói sikeresek voltak abban, hogy egy robotparkból egy téglalap alakú kétdimenziós mintát képezzenek, ám még nem gondolkodtak azon, hogyan lehet a robotokat stabil háromdimenziós szerkezet kialakításához" - mondta Tovey. "Ez a kutatás megmutathatja, hogyan lehet ezt megtenni.
"Tegyük fel például, hogy több száz apró robotot küldünk egy kis nyíláson keresztül egy összeomlott épületbe, hogy túlélőket keressünk, vagy ismeretlen terepet fedezzünk fel a Marson" - mondta Tovey. "Időnként a robotoknak együtt kell működniük a repedések átlépésén vagy meredek akadályokon való felmászásukon. Máskor szétszóródniuk kell. Ez a kutatás segíthet megérteni, hogy miként lehet megtervezni az egyes vezérlőiket, hogy együttműködve különböző feladatokat hajtsanak végre különböző helyzetekben. .”
Ennek ellenére nehéznek bizonyulhat olyan robotok létrehozása, amelyek mindent megtehetnek a hangyák által - mondta. "Ismételten dobja le egy hangyát 6 lábból, és az nem fog megsérülni. Dobj el egy robotot 6 lábból százszor, és sok szerencsét" - mondta Tovey.
A tudósok részletesen részletezték eredményeiket online július 12-én a Royal Society Open Science folyóiratban.
