Når vi tænker på myrer som bygherrer, forestiller vi os normalt, at de graver indviklede tunnelnetværk som en del af underjordiske kolonier.
Men David Hu, Nathan Mlot og et team af andre forskere ved Georgia Tech studerer en meget anden type bygningsadfærd, der er specifik for en myreart: Solenopsis invicta 's evne til at konstruere broer, flåde og endda midlertidige krisecentre ved hjælp af deres egne kroppe som bygning materiale.
”Brandmyrer er i stand til at opbygge det, vi kalder” selvaggregeringer, ”siger Hu. "De kan bygge små både, små huse kaldet bivakker og endda broer til at krydse vandløb ved at være byggematerialet, forbinde deres kroppe og danne stærke netværk."
Myrerne betragtes nu som en invasiv art i 25 stater, Asien og Australien, men deres usædvanlige opførsel er en overlevelsesstrategi formet af deres oprindelige miljø: et bestemt område af vådområder i det vestlige Brasilien, der ofte oversvømmes. ”Myrene lever under jorden, men når det begynder at oversvømme, er de nødt til at samle kolonimedlemmerne, trække dem ud af jorden og bygge en flydende flåde, ” siger Hu.
Brandmyrer danner en levende bro mellem en kop og tekande. Foto med tilladelse fra David Hu og Nathon Mlot / Georgia Tech
Når denne flåde rammer land, fortsætter myrerne med at bygge. For at krydse små vandløb under deres efterfølgende migration laver de levende broer, der gør det muligt for hele kolonien at krympe til sikkerhed. Bagefter bygger de ved hjælp af deres kroppe en midlertidig campingplads over jorden for at skabe ly i de få dage, det tager at grave igen underjordiske tunneler. Hele tiden bevæger myrer, der udgør det midlertidige husly, konstant bevægelse, men bevarer stadig strukturen. ”Det er virkelig levende arkitektur - det har velkonstruerede, organiserede tunneler, opvoksende værelser, ” siger Hu. I det mindste for myrer på indersiden giver dette beskyttelse mod fjendtligt vejr eller rovdyr.
Hu, ingeniør, er primært interesseret i at studere de sværmende myrer som et nyt materiale med hidtil uset karakteristika. Som en del af sin gruppes nyere forskning, der blev præsenteret i går på et årligt møde i American Physical Society, overvejede han og kolleger myrerne i sammenhæng med andre "aktive materialer" - stoffer, der kan reagere på skiftende forhold, såsom selvhelende cement der kan bruge energien i sollys til at udvide og fylde deres egne brud.
”Vi ønskede at karakterisere, hvilken type materiale det er - er det en væske, eller er det et fast stof, og hvordan reagerer det på stress?” Siger han. "I naturen kan f.eks. Disse flåde flyde ned ad en flod og støde i klipper, eller regndråber kan ramme dem."
For at teste disse selvaggregeringer brugte Hu's team et par teknikker og sammenlignede levende myrstrukturer med klumpede døde myrer som kontrol. Ved hjælp af et rheometer - en enhed, der nøjagtigt kan måle spændingsreaktionen og strømmen af en væske, og som ofte anvendes i industrielle situationer (såsom udvikling af en ny shampoo) - fandt de, at myrerne kontinuerligt omorganiserer deres struktur for at opretholde stabilitet.
Mange materialer opfører sig som et fast stof, når de bliver stresset af kræfter, der bevæger sig i bestemte hastigheder, og en væske, når de er stresset af langsomme. Vand, for eksempel, opfører sig som en væske, når du stikker hånden i den, men et solidt, når det rammes af en menneskelig krop, der springer ud af et dykkerbræt - grunden til, at en maveflop gør så ondt.
Men myrestrukturerne er en kombination af faststof og væske, når de stresses af kræfter i alle hastigheder, fandt forskerne. De deformerer aktivt deres struktur for at rumme en stress (som en væske) men hopper derefter tilbage på plads bagefter (som et fast stof). Tjek hvad der sker, når en af deres strukturer komprimeres af en petriskål, for eksempel:
Fra video høflighed af David Hu og Nathon Mlot / Georgia Tech
”Dette giver mening, baseret på deres naturlige miljø, ” siger Hu. ”Hvis de flyder i en flåde ned ad en flod, har de ingen kontrol over, hvor den flyder, så hvis der er noget i vejen - sig, en kvist - ser du reagere og flyde rundt om kvisten, lidt som en amøbe. ”
Myrenes rene elasticitet og opdrift er også bemærkelsesværdig. Da forskerne forsøgte at skubbe de flydende flåder under vandoverfladen, fandt de, at de kunne modstå en betydelig mængde kraft og flyde op igen:
Fra video høflighed af David Hu og Nathon Mlot / Georgia Tech
Dette aktiveres delvis af myrenes eksoskeletter, som naturligt er hydrofobe (dvs. de kemisk frastøder vand). Når mange myrer klumper sig sammen for at danne en struktur, trænger vand ikke ind i hullerne imellem, så når de tvinges under vand, hjælper luften, der forbliver i disse hulrum, dem med at flyde.
Det største mysterium med disse myrer 'bemærkelsesværdige levende strukturer er måske, hvordan væsnerne kommunikerer for at opbygge dem. De fleste ant kommunikation er baseret på spor af feromoner, der er tilbage på jorden, men i en sådan sammenkoblet form synes den type kommunikation usandsynlig. Mikroskopisk undersøgelse afslører, at myrerne griber hinanden ved hjælp af både deres kæber og små kløer i enden af deres ben. Han bemærker dette, tilføjer Hu, "Vi tror, de kommunikerer gennem berøring, men vi forstår virkelig ikke det endnu."
En maur griber benet af en nabomyr i kæben. Billedet er tilladt af David Hu og Nathon Mlot / Georgia Tech
