Tuletõrje sipelgad saavad oma kehast ehitada Eiffeli torni miniatuursed ilme ja putukad ehitavad ehitised igavesti ümber, et neid kokku varisemisest päästa, leidis uus uuring.
Putukad indekseerivad neid struktuure üles ja alla nähtuses, mis meenutab tagurpidi aeglaselt liikuvat vee purskkaevu, ütlesid teadlased.
Uue uuringu avastus võib aidata kaasa robotite sülemile, kes saavad kasutada oma keha keerukate 3D-struktuuride moodustamiseks, lisasid teadlased.
Parvede ehitamine
Tuletõrje sipelgad (Solenopsis invicta) arenenud Brasiilia Pantanali märgaladel. 2011. aastal avastasid Atlanta Georgia tehnoloogiainstituudi bioloog Craig Tovey ja tema kolleegid viisi, kuidas nende putukate kolooniad saavad end parveks kujundada, mis võivad kuude kaupa pinnal püsida.
Tuletõrje sipelgad saavad kasutada jalgade otstes kleepuvaid padju, et üksteisega kokku lüüa ja moodustada pannkoogikujuline parv. 2011. aasta uuring leidis, et iga sipelga eksoskelett suudab õhumullid lõksu jätta ja muutuda kergelt vetthülgavaks. Koloonia koos kudumine annab võimsama veekindluse efekti, mis hoiab parve vees hõljudes kuivana.
Kui sipelgate parved leiavad asustamiseks optimaalsed kohad, võivad nad moodustada kellukakujulised tornid, mis toimivad ajutiste varjualustena üleujutuste tagajärjel. Need struktuurid võivad koosneda sadadest tuhandetest sipelgatest ja ulatuda üle 30 sipelga; kui seni oli mõistatus, kuidas sipelgad said oma kehast nii kõrgeid konstruktsioone ilma purustamata üles ehitada, ütlesid teadlased uues uuringus.
Vajumistornid
Tovey ja ta kolleegid leidsid Atlanta lähedal tee äärest kogutud tulekolde kolooniate katsetamise ajal kogemata kõrgete konstruktsioonide saladuse. Teadlased tegid avastuse siis, kui "jätsime videokaamera kogemata lisatunni töötama pärast seda, kui sipelgad olid oma torni ehitamise lõpetanud", rääkis Tovey Live Science'ile.
Sipelgatele tornide ehitamiseks ajendatud panid teadlased need läbipaistvatesse kastidesse, mille plastikvardad olid nende põrandast kinni. Need vardad toimisid tugedena, millele sipelgad said ehitada ise tehtud konstruktsioone. Järgnevates katsetes olid ehitatud sipelgate tornid vahemikus 0,28–1,18 tolli (7–30 millimeetrit) ja need ehitati 17–33 minuti jooksul. Teadlased märkisid, et sellised tornid võtsid tõenäoliselt kellukese kuju, kuna sellisel kujul kannab iga komponent võrdset koormust.
Suurel kiirusel võisid teadlased näha, et tornid vajuvad pidevalt, kuna ehitiste tunneli sügavustes asuvad sipelgad eemale nende ümber olevatest putukahunnikutest. Kuid ehitisi ehitatakse pidevalt ümber, kuna sipelgad kraapivad tornide külgi.
"Mind üllatas kõige rohkem see, et sipelgate torn igaveseks vajub ja ehitatakse uuesti üles," ütles Tovey. "Arvasin, et sipelgad lõpetasid torni ehitamise, kui torn on valmis. Kuju jääb samaks - kes arvaks, et sipelgad tiirlevad muutumatu konstruktsiooni kaudu?"
Mõttetu ehitus
Leiu kinnitamiseks seadsid teadlased mõne putuka joogivette kergelt radioaktiivse joodipõhise värvaine ja panid koloonia sipelgate liikumise jälgimiseks röntgeniseadmesse. "Reaalajas blokeerivad pinnapealsed sipelgad vaate," sõnas Tovey. "Pealegi on uppumine tuvastamiseks liiga aeglane."
Asetades sipelgate peale läbipaistvad plastlehed, leidsid teadlased, et iga putukas, mis kaalub keskmiselt umbes 1 milligrammi, suudab oma massi toetada kuni umbes 750-kordselt ja elada seda lugu. Kuid katsed näitasid ka, et tornides tundub iga sipelgas kõige mugavam olla kuni kolme sipelga seljas - enamgi ja nad lihtsalt loobuvad ning kõnnivad minema, ütles Tovey.
Teadlaste sõnul ehitati need struktuurid ilma juhi või kooskõlastatud jõupingutusteta. Selle asemel kõndis iga sipelgas sihitult, järgides teatud reegleid, mis aitasid tal torne ehitada. Teadlaste väljatöötatud arvutuslikud mudelid suutsid täpselt ennustada torni kuju ja kasvukiirust, väitis uuring.
"Oma kõrge, kindla, Eiffeli torni kujuga konstruktsiooni ehitamiseks näivad sipelgad järgivad samu lihtsaid käitumisreegleid, mida nad järgivad, et ehitada pannkookikujuline ujuv parv veele," ütles Tovey. "On tähelepanuväärne, et sipelgate rühma moodustatud kaks suuremahulist kuju on dramaatiliselt erinevad ja saavutavad erinevaid funktsioone, kuid tulenevad siiski samast väikesemahulisest individuaalsest käitumisest."
Teadlased soovivad nüüd analüüsida "sildasid, mida tuhapealsed sipelgad teevad oma kehast välja, et läbida maapinna lüngad", ütles Tovey. "Need on hämmastavad. Ees olevad hoiavad üksteist, rippuvad allapoole ja väljapoole teisele küljele ning haarduvad kindlalt mõlemast otsast. Ülejäänud sipelgad kõnnivad üle silla. Seejärel silla moodustanud sipelgad dekonstrueerivad selle, alustades sellest. esimesest küljest, nii et lõpuks on kõik sipelgad jõudnud teisele poole. "
Sellised uuringud võiksid aidata inspireerida robotite sülemeid, mis suudaksid nende kehadest ehitada keerulisi struktuure, ütles Tovey.
"Robootikauurijatel on olnud mõningast edu robotite laevastiku moodustamisel kahemõõtmeliseks mustriks, nagu ristkülik, kuid nad pole välja mõelnud, kuidas saada robotid stabiilse kolmemõõtmelise struktuuri moodustamiseks," ütles Tovey. "See uuring võib näidata, kuidas seda teha.
"Oletame näiteks, et saadame mitusada väikest robotit läbi väikese ava varisenud hoonesse ellujäänute otsimiseks või Marsi tundmatu maastiku uurimiseks," ütles Tovey. "Mõnikord peavad robotid lõhede ületamiseks või järskudest takistustest üle ronimiseks tegema koostööd. Muul ajal peaksid need laiali minema. See uuring võib aidata meil mõista, kuidas kujundada nende individuaalseid kontrollereid, et nad saaksid erinevates olukordades ühiselt erinevaid ülesandeid täita. . "
Siiski võib osutuda keeruliseks robotite loomine, mis suudavad teha kõike, mida sipelgad saavad teha, ütles ta. "Langetage korduvalt sipelgapesa 6 jala pealt ja see ei saa vigastada. Tilgake robot 6 jalga sada korda ja õnne," ütles Tovey.
Teadlased täpsustasid oma leide 12. juulil veebis ajakirjas Royal Society Open Science.
