Заглядывая внутрь муравьиного плота

Исследователи из Технологического института Джорджии изучили, как огненные муравьи строят водонепроницаемые плоты для выживания. Ранее было обнаружено, что муравьи цепляются друг за друга челюстями и ногами с силой, в 400 раз превышающей их собственный вес.

Теперь учёные заглянули внутрь структуры, заморозив плоты и просканировав их на миниатюрном КТ-сканере.

"Теперь мы видим, как соединён каждый кирпичик", — говорит доцент Дэвид Ху. Он обнаружил, что в среднем каждый муравей в плоту соединён с 4.8 соседями. Используя когти, липкие подушечки и челюсти, каждое насекомое имеет в среднем почти 14 соединений. Крупные муравьи могут иметь до 21. Из 440 просканированных муравьёв 99% имели все ноги, прикреплённые к соседям. Эта связность обеспечивает прочность плота даже в сильном течении.

Натан Млот, аспирант, отметил, что муравьи используют ноги, чтобы увеличивать расстояние между соседями: "Это сохраняет плот пористым и плавучим, позволяя ему всплывать, когда течение погружает его под воду".

Также было обнаружено, что мелкие муравьи заполняют пространства вокруг крупных, предотвращая просачивание воды и слабые места. Насекомые располагаются перпендикулярно, а не параллельно, что добавляет плоту адаптивности, позволяя расширяться и сжиматься. То же самое происходит при строительстве муравьями башен и мостов.

Однако КТ-сканирование не может ответить на вопрос, как муравьи координируют свои действия без лидера. "Огненные муравьи — особые инженеры. Они и строители, и кирпичи. Они строят и ремонтируют свои структуры, не зная общей картины. Они просто реагируют и взаимодействуют", — сказал Ху.

Лучшее понимание этого явления может привести к новым применениям, например, к созданию роботов, способных объединяться в более крупные конструкции, или самовосстанавливающихся материалов.

Исследование опубликовано 11 июня в Journal of Experimental Biology.