Όταν σκεφτόμαστε τα μυρμήγκια ως οικοδόμοι, τους φαντάζουμε συνήθως ότι σκάβουν περίπλοκα δίκτυα σήραγγας ως μέρος των υπόγειων αποικιών.
Αλλά ο David Hu, Nathan Mlot και μια ομάδα άλλων ερευνητών στη Georgia Tech μελετούν έναν πολύ διαφορετικό τύπο συμπεριφοράς κτιρίου ειδικά για ένα είδος μυρμηγκιού: Η ικανότητα του Solenopsis invicta να κατασκευάσει γέφυρες, σχεδίες και ακόμη και προσωρινά καταφύγια χρησιμοποιώντας το σώμα τους ως κτίριο υλικό.
"Τα μυρμήγκια πυρκαγιάς είναι ικανά να δημιουργήσουν αυτό που αποκαλούμε" αυτοσυσχέτιση ", λέει ο Hu. "Μπορούν να κατασκευάσουν μικρά σκάφη, μικρά σπίτια που ονομάζονται bivouacs και ακόμη και γέφυρες για να διασχίσουν ρέματα, αποτελώντας το οικοδομικό υλικό, συνδέοντας το σώμα τους μαζί και σχηματίζοντας ισχυρά δίκτυα".
Τα μυρμήγκια θεωρούνται τώρα ένα είδος εισβολής σε 25 κράτη, την Ασία και την Αυστραλία, αλλά η ασυνήθιστη συμπεριφορά τους είναι μια στρατηγική επιβίωσης που διαμορφώνεται από το εγγενές περιβάλλον τους: μια συγκεκριμένη περιοχή υγροτόπων στη δυτική Βραζιλία που πλημμυρίζουν συχνά. "Τα μυρμήγκια ζουν υπόγεια, αλλά όταν αρχίζει να πλημμυρίζει, πρέπει να συγκεντρώσουν τα μέλη των αποικιών, να τα βγάλουν από το έδαφος και να χτίσουν μια πλωτή σχεδία", λέει ο Hu.
Τα μυρμήγκια φωτιάς σχηματίζουν μια ζωντανή γέφυρα ανάμεσα σε ένα φλιτζάνι και μια τσαγιέρα Φωτογραφία ευγενική προσφορά του David Hu και Nathon Mlot / Georgia Tech
Όταν αυτή η σχεδία χτυπά τη γη, τα μυρμήγκια συνεχίζουν να οικοδομούνται. Για να διασχίσουν μικρές ροές κατά τη μετέπειτα μετανάστευσή τους, κάνουν ζωντανές γέφυρες που επιτρέπουν σε ολόκληρη την αποικία να ανακατευτεί στην ασφάλεια. Στη συνέχεια, χρησιμοποιώντας τα σώματά τους, κατασκευάζουν ένα προσωρινό υπόγειο καταφύγιο για να παράσχουν καταφύγιο για τις λίγες μέρες που χρειάζεται για να ξανακτίσουν τις υπόγειες σήραγγες. Όλο το διάστημα, τα μυρμήγκια που αποτελούν το προσωρινό καταφύγιο κινούνται συνεχώς, διατηρώντας όμως τη δομή. "Είναι πραγματικά ζωντανή αρχιτεκτονική-έχει καλά κατασκευασμένες, οργανωμένες σήραγγες, αίθουσες περιποιήσεων", λέει ο Hu. Τουλάχιστον για τα μυρμήγκια στο εσωτερικό, αυτό παρέχει προστασία από τον εχθρικό καιρό ή τους θηρευτές.
Ο Χου, μηχανικός, ενδιαφέρεται πρωτίστως να μελετήσει τα μυρμηγκιές ως ένα νέο υλικό με πρωτοφανή χαρακτηριστικά. Ως μέρος της πρόσφατης έρευνας της ομάδας του, που παρουσιάστηκε χθες σε ετήσια συνάντηση της Αμερικανικής Φυσικής Εταιρείας, ο ίδιος και οι συνάδελφοί του εξέτασαν τα μυρμήγκια στο πλαίσιο άλλων «ενεργών υλικών» - ουσιών που μπορούν να ανταποκριθούν σε μεταβαλλόμενες συνθήκες, όπως τα αυτοελαστικά τσιμέντα που μπορούν να χρησιμοποιήσουν την ενέργεια στο φως του ήλιου για να επεκταθούν και να γεμίσουν τα δικά τους κατάγματα.
"Θέλαμε να χαρακτηρίσουμε το είδος του υλικού - είναι ένα υγρό, ή είναι ένα στερεό, και πώς αντιδρά στο άγχος", λέει. "Στη φύση, για παράδειγμα, αυτές οι σχεδίες μπορεί να επιπλέουν σε ένα ποτάμι και να χτυπήσουν σε βράχους, ή θα μπορούσαν να τους χτυπήσουν οι σταγόνες βροχής".
Για να δοκιμάσει αυτές τις αυτο-συσσωρεύσεις, η ομάδα του Χου χρησιμοποίησε μερικές τεχνικές, συγκρίνοντας τις ζωντανές δομές μυρμηγκιών με τα συσσωρευμένα νεκρά μυρμήγκια ως έλεγχο. Χρησιμοποιώντας ένα ροόμετρο - μια συσκευή που μπορεί να μετρήσει με ακρίβεια την απόκριση και τη ροή ενός υγρού και συχνά εφαρμόζεται σε βιομηχανικές καταστάσεις (όπως η ανάπτυξη ενός νέου σαμπουάν) - διαπίστωσαν ότι τα μυρμήγκια αναδιοργανώνουν συνεχώς τη δομή τους για να διατηρούν σταθερότητα.
Πολλά υλικά συμπεριφέρονται σαν ένα στερεό όταν καταπονούνται από δυνάμεις που κινούνται με ορισμένες ταχύτητες και ένα ρευστό όταν τονίζονται από επιβραδυνόμενα. Το νερό, για παράδειγμα, συμπεριφέρεται σαν υγρό όταν κολλάτε το χέρι σας μέσα σε αυτό, αλλά ένα στερεό όταν χτυπηθεί από ένα ανθρώπινο σώμα που πηδάει από ένα σκάφος καταδύσεων - ο λόγος που ένα flop της κοιλιάς πονάει τόσο πολύ.
Όμως, οι δομές των μυρμηγκιών είναι ένας συνδυασμός στερεών και υγρών όταν καταπονούνται από δυνάμεις σε όλες τις ταχύτητες, οι ερευνητές βρήκαν. Ενεργοποιούν ενεργά τη δομή τους για να δέχονται ένα άγχος (όπως ένα ρευστό), αλλά στη συνέχεια αναπήδησαν πίσω στη θέση τους (σαν ένα στερεό). Ελέγξτε τι συμβαίνει όταν μία από τις δομές τους συμπιέζεται από ένα πιάτο Petri, για παράδειγμα:
Από την ευγένεια του David Hu και Nathon Mlot / Georgia Tech
"Αυτό έχει νόημα, με βάση το φυσικό περιβάλλον τους", λέει ο Hu. "Εάν επιπλέουν σε μια σχεδία κάτω από ένα ποτάμι, δεν έχουν κανέναν έλεγχο για το πού φτάνει, οπότε αν υπάρχει κάτι στο δρόμο-πούμε, ένα κλαδί-βλέπετε να ανταποκρίνεται και να ρέει γύρω από το κλαδί, σαν μια αμοιβάδα. "
Η απόλυτη ανθεκτικότητα και η πλευστότητα των μυρμηγκιών είναι επίσης αξιοσημείωτη. Όταν οι ερευνητές προσπάθησαν να σπρώξουν τις επιπλέουσες σχεδίες κάτω από την επιφάνεια του νερού, βρήκαν ότι θα μπορούσαν να αντισταθούν σε μια σημαντική δύναμη και να επιπλέουν:
Από την ευγένεια του David Hu και Nathon Mlot / Georgia Tech
Αυτό επιτρέπεται, εν μέρει, από τα εξωσκελετά των μυρμηγκιών, τα οποία είναι φυσικά υδρόφοβα (δηλαδή απωθούν χημικά το νερό). Όταν πολλά μυρμήγκια συσσωρεύονται μαζί για να σχηματίσουν μια δομή, το νερό δεν διεισδύει στα κενά μεταξύ τότε, οπότε όταν αναγκάζονται να υποβρύχιο, ο αέρας που παραμένει σε αυτές τις κοιλότητες τους βοηθά να επιπλέουν.
Ίσως το μεγαλύτερο μυστήριο των αξιοθαύματων ζωντανών δομών αυτών των μυρμηγκιών είναι το πώς τα πλάσματα επικοινωνούν για να τα κατασκευάσουν. Η περισσότερη επικοινωνία των μυρμηγκιών βασίζεται σε ίχνη φερομονών που έχουν απομείνει στο έδαφος, αλλά σε μια τέτοια αλληλένδετη μορφή, αυτός ο τύπος επικοινωνίας φαίνεται απίθανος. Μικροσκοπική εξέταση αποκαλύπτει ότι τα μυρμήγκια πιάνονται μεταξύ τους χρησιμοποιώντας τόσο τα σαγόνια τους όσο και τα μικρά νύχια στο τέλος των ποδιών τους. Σημειώνοντας αυτό, ο Hu προσθέτει: "Νομίζουμε ότι επικοινωνούν μέσω της επαφής, αλλά δεν το καταλαβαίνουμε ακόμα".
Ένα μυρμήγκι πιάζει το πόδι ενός γείτονα μυρμηγκιού στο σαγόνι του. Η εικόνα προσφέρθηκε από τους David Hu και Nathon Mlot / Georgia Tech
