Kui mõtleme sipelgatele kui ehitajatele, siis tavaliselt kujutame neid ette kaevamas keerulisi tunnelivõrgustikke maa-aluste kolooniate osana.
Kuid David Hu, Nathan Mlot ja teiste Georgia Techi teadlaste meeskond uurivad väga erinevat tüüpi käitumist, mis on iseloomulik ühele sipelgaliigile: Solenopsis invicta võime ehitada sildu, parveid ja isegi ajutisi varjualuseid, kasutades hoonetena oma keha materjal.
"Tuletõrje sipelgad on võimelised ehitama seda, mida me nimetame" enese agregatsioonideks ", " ütleb Hu. "Nad saavad ehitada väikeseid paate, väikseid maju, mida nimetatakse bivouacksideks, ja isegi sildu ojade ületamiseks, olles ehitusmaterjal, ühendades oma keha omavahel ja moodustades tugevad võrgud."
Sipelgaid peetakse nüüd invasiivseteks liikideks 25 osariigis, Aasias ja Austraalias, kuid nende ebaharilik käitumine on ellujäämisstrateegia, mille kujundab nende looduskeskkond: Lääne-Brasiilia lääneosa märgalade kindel piirkond, mis on sageli üleujutatud. “Sipelgad elavad maa all, kuid kui see üleujutama hakkab, peavad nad koloonia liikmed kokku koguma, maapinnast välja tõmbama ja ujuva parve üles ehitama, ” räägib Hu.
Tuli sipelgad moodustavad elava silla tassi ja teekannu vahel. David Hu ja Nathon Mlot / Georgia Tech foto viisakalt
Kui see parv maale jõuab, jätkavad sipelgad ehitamist. Väiksemate ojade ületamiseks nende hilisema rände ajal teevad nad elusaid sildu, mis võimaldavad kogu koloonial ohutult rügada. Hiljem ehitavad nad oma keha kasutades ajutise maapealse leeriruumi, et pakkuda peavarju paariks päevaks, mis kulub maa-aluste tunnelite ümberkaevamiseks. Kogu aeg liiguvad ajutist varjualust moodustavad sipelgad pidevalt, kuid säilitavad siiski struktuuri. "See on tõesti elav arhitektuur - sellel on hästi ehitatud, korraldatud tunnelid ja ruumid, " räägib Hu. Vähemalt seest pärinevate sipelgate jaoks pakub see kaitset vaenuliku ilma või röövloomade eest.
Insener Hu on huvitatud peamiselt sülemlevate sipelgate uurimisest enneolematute omadustega uudse materjalina. Oma rühma hiljutise uurimistöö osana, mida tutvustati eile Ameerika füüsilise seltsi aastakoosolekul, arutasid ta koos kolleegidega sipelgaid muude “aktiivsete materjalide” kontekstis - ainetega, mis võivad reageerida muutuvatele tingimustele, näiteks iseparanevad tsemendid mis saavad päikesevalguse energia abil oma luumurrud laieneda ja neid täita.
"Tahtsime iseloomustada, mis tüüpi materjal see on - kas see on vedelik või on tahke aine ja kuidas see reageerib stressile?" Ütleb ta. "Looduses võivad näiteks need parved ujuda jõest mööda ja põrkuda kaljudesse või vihmapiisad võivad neid tabada."
Nende enese agregeerumiste testimiseks kasutas Hu meeskond mõnda tehnikat, võrdledes kontrollina elusaid sipelgate struktuure surnud sipelgate rühmitamiseks. Kasutades reomeetrit - seadet, mis saab täpselt mõõta vedeliku stressitaluvust ja vooluhulka ning mida sageli kasutatakse ka tööstussituatsioonides (näiteks uue šampooni väljatöötamisel) - nad leidsid, et sipelgad korraldavad oma struktuuri stabiilsuse säilitamiseks pidevalt ümber.
Paljud materjalid käituvad kindla kiirusega liikuvate jõudude mõjul tahke materjalina ja aeglustunud materjalide stressimisel vedelad materjalid. Näiteks vesi käitub nagu vedelik, kui te sinna oma kätt kinni panete, aga tahke, kui inimese keha tabas sukeldumislaualt maha hüpates - põhjus, et kõhupesa teeb nii palju haiget.
Kuid sipelgate struktuurid on tahke ja vedela segu, kui neid mõjutavad jõud kõikidel kiirustel, leidsid teadlased. Nad deformeerivad oma struktuuri aktiivselt stressi (nagu vedelik), kuid põrkavad seejärel tagasi oma kohale (nagu tahke aine). Vaadake, mis juhtub, kui mõni nende struktuur on näiteks Petri tassiga kokku pressitud:
Videolt viisakalt David Hu ja Nathon Mlot / Georgia Tech
"See on nende looduskeskkonnast lähtudes mõistlik, " ütleb Hu. „Kui nad ujuvad parves jõe ääres, siis pole neil kontrolli selle üle, kus see ujub, nii et kui midagi on teel, näiteks okas, näete reageerimas ja voolamas ümber oksa, selline nagu amööb. ”
Märkimisväärne on ka sipelgate suur vastupidavus ja ujuvus. Kui teadlased üritasid ujuvaid parve lükata veepinna alla, leidsid nad, et suudavad vastu pidada märkimisväärsele jõule ja hõljuvad tagasi üles:
Videolt viisakalt David Hu ja Nathon Mlot / Georgia Tech
Seda võimaldavad osaliselt sipelgate eksoskeletid, mis on looduslikult hüdrofoobsed (st tõrjuvad vett keemiliselt). Kui paljud sipelgad kogunevad struktuuri moodustamiseks, ei tungi vesi nende vahelistesse tühimikesse, nii et kui nad on vee all sunnitud, aitab neisse õõnsustesse jääv õhk neil hõljuda.
Nende sipelgate tähelepanuväärsete elusstruktuuride suurim mõistatus on võib-olla see, kuidas olendid suhtlevad, et neid üles ehitada. Enamik sipelgate kommunikatsiooni põhineb maapinnale jäetud feromoonide jälgedel, kuid sellises ühendatud vormis tundub seda tüüpi kommunikatsioon ebatõenäoline. Mikroskoopilisel uurimisel selgub, et sipelgad haaravad üksteist, kasutades nii oma lõualuusid kui ka jalgade otsas olevaid väikeseid küüniseid. Hu mainib, et Hu lisab: "Me arvame, et nad suhtlevad puudutuse kaudu, kuid me ei saa sellest veel aru."
Sipelgas haarab naabruses asuva sipelga jalast. Pilt viisakalt David Hu ja Nathon Mlot / Georgia Techilt
