GIF Kredit: D. Hu et al., 2017
Myrer, gennem deres Borg-lignende beføjelser, er i stand til at udføre komplekse samarbejdende bedrifter, der gør ensom insekter se ubrugelig. I et usædvanligt eksempel på dette kollektive adfærd, forskere har vist, hvordan brand myrer, når man konfronteres med en barriere, sværm sammen om at skabe tårne med deres kroppe, så de heldige få, på spidsen af struktur til at flygte.
Brand myrer er berømt for bygning massive ant tårne, som giver dem mulighed for at flygte eller flytte til ellers utilgængelige områder. Ny forskning offentliggjort i Royal Society Åben Videnskab detaljer, præcis hvordan myrer opbygge og vedligeholde disse til stadighed at synke strukturer. De gør så selvstændigt, i mangel af nogen centraliseret koordinering. I stedet, de er afhængige af et simpelt sæt af regler, som på gruppe-niveau, resulterer i opførelsen af et tårn. Denne hive-mind problem kan ikke hjælpe hver og hver myre, der er involveret, men det er et klassisk tilfælde, hvor brug af kolonien, vejer tungere end det behov den ene.
Redningsflåder Lavet Helt Fra Myrer Er Overraskende Sofistikerede
Myrer er fantastiske til at samarbejde, og bruge deres organer til at danne dele af kæder, stiger, vægge og…
Læs mere
Denne seneste undersøgelse er en opfølgning til 2014 forskning, hvor Georgia Tech forskere vist, hvordan myrer bruge deres krop til at opbygge redningsflåder. Tower-building, brand myrer gøre en lignende ting, der søger efter et tomt sted i strukturen til at bebo. Når en myre finder en plads—typisk i nærheden af toppen af tårnet—det stopper med at bevæge sig, så en anden myren til at kravle op på toppen. Og så videre og så videre, tårnet vokser lodret. Georgia Tech forskere dokumenteret, at disse former for adfærd ved at etablere et laboratorium eksperiment, hvor en koloni af brand myrer blev lagt i en skål, og tvunget til at forsøge en flugt op af en pæl (siderne af skålen var snøret i talkum magt til at gøre det umuligt for myrerne til at kravle ud).
Da tårnet vokser højere, det også bliver bredere. Vægten af den struktur, som er støttet af et bredt udsnit i bunden, så de myrer smart distribuere deres vægt. Hver myre kan modstå omkring 750 gange sin kropsvægt uden at tage skade, ifølge forskerne, og de er mest behagelig støtte tre myrer på ryggen. Noget mere end det, og de giver op, bryde deres holder og pilede væk.
Georgia Tech ‘ s David Hu, den ledende forfatter af undersøgelsen, sammen med co-forfatter Craig Tovey, en professor i Stewart School of Industrial & systemudvikling, opdaget—ved et uheld—at kolonnen dræn, som insekter arbejde.
“Vi ved et uheld holdt den video, kamera, der kører for en time, efter at tårnet var blevet helt bygget,” Tovey fortalte Gizmodo. “Ønsker ikke at smide disse data, men ikke ønsker at spilde en time på at se på de samme ting, som vi har set det på ti-gange hastighed.”
Ved denne hastighed, er den bevægelse af myrer set helt anderledes.
“På reelle hastighed, du ser en flok myrer smutter om i forskellige retninger på overfladen af tower of tilsyneladende stationær myrer,” Tovey sagde. “Men på ti-gange hastighed, myrer på overfladen bevæger sig så hurtigt, at de er en sløring. Gennem sløring, kan du se, at hele tårnet er langsomt synkende.”
For at bekræfte den synkende adfærd, Tovey og Hu kontaktet eksperter på Lawrence Livermore Laboratorier og andre institutter. De fik at vide, at teknologien ikke eksisterer til at spore de enkelte partikler i det indre af et tre-dimensionelt objekt, på det tidspunkt og størrelse skalaer af ant-lavet tårne, uden at dræbe insekter. Men når de talte til en ekspert på Georgia Tech, de blev henvist til Daria Monaenkova, en postdoc forsker, der arbejder i Dan Goldman ‘ s physics lab. Monaenkova, der ville efterfølgende blive medforfatter på den nye undersøgelse, der skete til at arbejde på en x-ray teknologi, der ville gøre det muligt for forskere at peer inde i ant tower selv.
Monaenkova arbejdet med forskerne for at få den rigtige mængde af radioaktivt jod, der kunne indtages af myrer til at gøre dem mere synlige for de x-ray enhed, men ikke nok til at være alvorligt giftige.
“Jeg skal understrege, at denne forskning var først til at bruge Daria’ s nye teknikker,” sagde Tovey. “Som en sidebemærkning, at mange professorer i Goldman’ s position ville have afslået brug af deres laboratorieudstyr.”
Med den synkende adfærd bekræftes af Monaenkova ‘ s metode, Hu og Tovey søgt at afdække en forklaring. Uventet, det ser ud til forliset er faktisk nødvendigt til vedligeholdelse af de overordnede struktur.
GIF-Det synkende følelse: X-ray udsigt viser den synkende myrer. (Billede: Hu et al., 2017)“Husk, at myrerne er decentraliseret,” sagde Tovey. “Der er ingen, der har ansvaret for de andre. Og de kan ikke “se” den overordnede form af tårnet, eller hvad der sker uden for deres umiddelbare nærhed. Så, myrer øverst har ingen måde at vide, at hovedbygningen er færdig. De holde forsøger at bygge det højere. Men der er ikke nok myrer nedenfor for at understøtte et højere tårn. Et højere tårn ville tvinge de enkelte myrer nedenfor til at bære for meget på i vægt—det er derfor mere myrer, jo højere tårn, de bygger. Så tårnet bliver fysisk ustabilt, myrer på de nederste lag af tårnet orlov og resten af tårnet dræn for at udfylde den manglende plads.”
Ved hjælp af denne metode, er en individuel ant kan hvile i op mod en time, og derefter vende sine kammerater i den struktur, når den er klar. Derfor stadigt skiftende tårn kan vare i flere timer og måske endda dage, hvis det er nødvendigt.
Tovey sammenligner adfærd til en fisk, der skole i floder, som de svømme opstrøms. Disse fisk gør, hvad et team af cykel ryttere gøre: de skiftes til at være på forsiden af skolen og tage hovedparten af den nuværende. Så dem på forsiden skalle og gå til bagsiden af skolen, og så videre. Tovey gætter på, at myrerne er dybest set at gøre det samme.
Det er stadig foreløbige, men Tovey gætter på, at dette problem kan oversættes til små, selvstændige organisering af robotter. “Meget lidt er kendt om, hvordan man får en flåde af robotter til at klumpe sammen til en tre-dimensional struktur,” sagde han. “I search-and-rescue-applikationer og i exploration applikationer, dette kan være nødvendigt. Hvis en flåde af robotter i en sammenstyrtet bygning behov for at rejse opad, de måtte have til at danne et tårn, hvis overfladen er alt for stejl for dem at klatre individuelt. På samme måde, robotter udforske uregelmæssigt terræn, kan behovet for at klynge tre-dimensionelt til at krydse forhindringer. Denne undersøgelse viser, at meget simple regler for de enkelte bevægelse kan producere en nyttig struktur.”
Husk det næste gang du ser en myre planløst vandrer rundt. Dens tilsyneladende små aktioner, ukendt for dig, er at bidrage til større gavn af bikuben.
[Royal Society Åben Videnskab]