Brandmyrer kan bygge miniature look-alikes af Eiffeltårnet fra deres egne kroppe, og insekterne genopbygger altid strukturer for at redde dem fra at kollapse, viser en ny undersøgelse.
Insekterne kravler op og ned i disse strukturer i et fænomen, der ligner en langsom bevægelsesvandvand modsat, siger forskerne.
Den nye undersøgelses fund kunne hjælpe med til at sverme robotter, der kan bruge deres egne kroppe til at danne komplekse 3D-strukturer, tilføjede forskerne.
Bygge flåde
Brandmyrer (Solenopsis invicta) udviklede sig i Pantanal-vådområderne i Brasilien. I 2011 opdagede Craig Tovey, en biolog ved Georgia Institute of Technology i Atlanta, og hans kolleger, hvordan kolonier af disse insekter kan forme sig selv til, som kan forblive flydende i måneder.
Brandmyrer kan bruge klæbrige puder i enderne af deres fødder til at forbinde hinanden og danne en pandekage-formet flåde. Undersøgelsen fra 2011 fandt, at hver myrs eksoskelet kan fange luftbobler og blive lidt vandafvisende. At veje en koloni sammen fører til en mere kraftfuld vandtætningseffekt, der holder flåden tør, mens den flyder i vandet.
Hvis maurfladene finder optimale pletter at sætte sig ned, kan de danne klokkeformede tårne, der fungerer som midlertidige krisecentre i løbet af oversvømmelserne. Disse strukturer kan hver bestå af hundreder af tusinder af myrer og når mere end 30 myrer høje; indtil nu var det et mysterium, hvordan myrer kunne bygge så høje strukturer fra deres egne kroppe uden at blive knust, sagde forskerne i den nye undersøgelse.
Synkende tårne
Tovey og hans kolleger fandt tilfældigt hemmeligheden bag de høje strukturer, mens de eksperimenterede med ildmyrkolonier samlet fra vejkanter i nærheden af Atlanta. Forskerne fandt opdagelsen, da "vi ved et uheld lod videokameraet køre i en ekstra time, efter at myrene var færdige med at bygge deres tårn," fortalte Tovey til Live Science.
For at fremkalde myrerne til at bygge tårne placerede forskerne dem i klare kasser, hvor plaststænger stak op fra deres gulve. Disse stænger tjente som understøtninger, hvor myrerne kunne bygge strukturer, der er lavet af sig selv. I efterfølgende eksperimenter var tårnene, som murerne byggede, mellem 0,28 og 1,18 inches (7 til 30 millimeter) høje og blev bygget inden for 17 til 33 minutter. Forskerne bemærkede, at sådanne tårne sandsynligvis fik en klokkeform, fordi i denne form bærer hver komponent en lige stor belastning.
I høj hastighed kunne forskerne se, at tårnene konstant synker, da myrer inden for dybden af strukturerne tunnel væk fra bunkerne af insekter omkring dem. Strukturerne er dog konstant genopbygget, da myrer skurrer op på tårnets sider.
”Jeg var mest overrasket over, at myretårnet altid synker og bliver genopbygget,” sagde Tovey. "Jeg troede, at myrerne stoppede med at bygge, når tårnet var færdigt. Formen forbliver den samme - hvem skulle gætte på, at myrene cirkulerer gennem en uforanderlig struktur?"
Formålsløs konstruktion
For at bekræfte deres fund blandede forskerne et mildt radioaktivt jodbaseret farvestof i drikkevandet af nogle af insekterne og satte derefter kolonien i en røntgenmaskine for at overvåge myrernes bevægelser. "I realtid blokerer overflademyrer visningen," sagde Tovey. "Desuden er forliset for langsomt at opdage."
Ved at placere gennemsigtige lag plastik på toppen af myrer fandt forskerne, at hvert insekt, der i gennemsnit vejer ca. 1 milligram, kan støtte op til ca. 750 gange sin vægt og leve for at fortælle historien. Eksperimenterne antydede imidlertid også, at i tårne synes hver myr at føle sig mest komfortabel med at støtte op til tre myrer på ryggen - mere, og de giver bare op og går væk, sagde Tovey.
Forskerne bemærkede, at disse strukturer blev bygget uden en leder eller koordineret indsats. I stedet vandrede hver myr bare målløst efter et bestemt sæt regler, der kunne hjælpe den med at konstruere tårne. Beregningsmodeller, som forskerne udviklede, kunne præcist forudsige tårnformer og vækstrater, siger undersøgelsen.
"For at bygge deres høje, solide, Eiffeltårn-formede struktur, synes myrerne at følge de samme enkle adfærdsregler, som de følger for at opbygge en pandekage-formet flydende flåde på vand," sagde Tovey. "Det er bemærkelsesværdigt, at de to storskala-former, der dannes af gruppen af myrer, er dramatisk forskellige og opnår forskellige funktioner, men alligevel fremgår af den samme småskala individuelle adfærd."
Forskerne ønsker nu at analysere "de broer, myrer udgør fra deres kroppe for at krydse huller i terræn," sagde Tovey. "De er fantastiske. De foran holder hinanden, dingler nedad og udad til den anden side og griber fast i hver ende. Resten af myrer går over broen. Derefter dekonstruerer myrerne, der komponerer broen, og starter fra første side, så til sidst er alle myrer nået til den anden side. "
Sådan forskning kan hjælpe med at inspirere til oprettelsen af sverme af robotter, der kunne bygge komplekse strukturer fra deres kroppe, sagde Tovey.
"Robotforskere har haft en vis succes med at få en flåde af robotter til at danne et todimensionelt mønster som et rektangel, men de har ikke fundet ud af, hvordan man får robotter til at danne en stabil tredimensionel struktur," sagde Tovey. ”Denne undersøgelse viser muligvis, hvordan man gør det.
”Antag f.eks. At vi sender flere hundrede små robotter gennem en lille åbning ind i en sammenbrudt bygning for at søge efter overlevende eller for at udforske ukendt terræn på Mars,” sagde Tovey. "Nogle gange er robotterne nødt til at arbejde sammen for at krydse sprekker eller klatre over stejle forhindringer. På andre tidspunkter skulle de sprede sig. Denne forskning kan hjælpe os med at forstå, hvordan vi designer deres individuelle controllere, så de kan samarbejde med forskellige opgaver i forskellige situationer ."
Stadigvis kan det vise sig at være vanskeligt at skabe robotter, der kan gøre alt, hvad myrer kan gøre, sagde han. "Slip gentagne gange en maur fra 6 meter, og den bliver ikke skadet. Slip en robot fra 6 meter hundrede gange og held," sagde Tovey.
Forskerne detaljerede deres fund online 12. juli i tidsskriftet Royal Society Open Science.
