Муравьиный ковчег
Прекрасный шанс увидеть кадры о том, как колония огненных муравьев приспособилась к наводнениям в джунглях Амазонки. Их коллективная тактика поведения в воде с целью защиты своей королевы просто поражает.Наглядная модель поведения в воде огненных муравьев.
Американские учёные всесторонне изучили способность огненных муравьёв образовывать живые плоты, которые могут дрейфовать на поверхности воды месяцами. Выживать в непростых условиях насекомых «обучили» влажные леса. Отчасти благодаря этому умению оккупанты распространились по всему миру.
Казалось бы, тысячи муравьёв просто обязаны утонуть под тяжестью своего суммарного веса. Однако этого не происходит, и биологи из года в год наблюдают, как порою целые колонии мурашей передвигаются по затопленным территориям и сплавляются вниз по рекам родной Южной Америки. Исследователи из технологического института Джорджии выяснили, как им это удаётся.
В серии экспериментов энтомологи бросали в воду кучки муравьёв и смотрели, сколько особей создают плот, как он изменяется во времени, измеряли скорость передвижения кусачих насекомых по головам сородичей, замораживали плоты в жидком азоте, чтобы тщательно изучить, какие структуры образуют мураши.
(фото Ant Laboratory/Georgia Institute of Technology)
Экзоскелет мурашей является гидрофобным, попросту говоря, не намокает при соприкосновении с водой. Отдельный муравей не тонет в воде за счёт подъёмной силы пузырька, который образуется на волосках туловища насекомого, и поверхностного натяжения жидкости.
Чтобы лучше изучить этот процесс, учёным пришлось привязывать мурашей к ниткам, погружать в воду и подвешивать груз.
Попадая в воду, муравьи быстро рассредоточиваются по поверхности, крепко зацепляясь друга за друга. Образуется нечто вроде плотно сплетённого блина. Получается самосборка в макромасштабе. При этом те насекомые, что частично опускаются под воду, не тонут (они также могут дышать воздухом из пузырьков).
(фото Mlot et al./PNAS Early Edition, T. Nowack)
Потопить живой плот, порой состоящий из тысяч насекомых, не так-то просто. Поэтому на нём мураши часто спасают свой выводок и королев. Внизу справа: захват двух мурашей, отснятый сканирующим электронным микроскопом.
В другом опыте учёные приклеили одного муравья к стеклянной подложке, вокруг талии другого обвязали нить и дали насекомым уцепиться друг за друга, а затем потянули их в разные стороны, чтобы измерить силу сцепления. Оказалось, что передние лапки и мандибулы огненных мурашей выдерживают вес, превышающий их собственный в 400 раз.
(фото David Hu, Nathan J. Mlot)
Под названием «огненные муравьи» объединяются несколько видов мурашей. Эти насекомые единственные среди своих сородичей в ходе эволюции научились формировать живые плоты. Впрочем, некоторые другие виды могут похвастаться умением создавать из своих тел подобия башен и мостов .
В статье, опубликованной в PNAS, американские инженеры рассказывают о создании моделей живых плотов. Эти компьютерные расчёты могут пригодиться при создании новых водоотталкивающих материалов и самостоятельно восстанавливающихся спасательных плотов, а также самосборных автономных роботов.
Кстати, если вам вдруг понадобится потопить такую «флотилию», просто долейте в воду мыльный раствор, советуют биологи. Это приведёт к изменению поверхностного натяжения, и, как следствие, живой плот пойдёт ко дну в течение нескольких секунд.
(фото Ant Laboratory, Georgia Institute of Technology).
Исследователи также обнаружили, что группы муравьёв могут вести себя не только как макроорганизм, но и как жидкость, например перетекать из одного сосуда в другой. Плотность такой «жидкости» — как у воды, а поверхностное натяжение выше в десять раз, вязкость же больше во все 10 миллионов раз
Юлия Рудый
