GIF-Credit: D. Hu et al., 2017
Ameisen, die durch Ihre Borg-like powers, die fähig sind, die Durchführung kooperativen und komplexen Leistungen, die machen solitären Insekten Blick nutzlos. In ein außergewöhnliches Beispiel für das kollektive Verhalten haben Forscher gezeigt, wie sich Feuerameisen, die, wenn konfrontiert mit einem Hindernis, Schwarm zusammen zu erstellen, die Türme mit Ihren Körpern, sodass die wenigen glücklichen an der Spitze der Struktur, um zu entkommen.
Feuerameisen sind berühmt für den Bau der massiven ant Türme, die es Ihnen erlauben, zu fliehen oder migrieren, in sonst unzugänglichen Bereichen. Neue Forschung veröffentlicht in der Royal Society Open Science, details, wie genau die Ameisen bauen und pflegen diese ständig sinkende Strukturen. Sie tun dies autonom, in Ermangelung einer zentralen Koordination. Stattdessen verlassen Sie sich auf einen einfachen Satz von Regeln, auf der Ebene der Gruppe, die Ergebnisse in den Bau eines Turms. Das hive-mind Verhalten kann nicht jedem helfen und jedem ant beteiligt, aber es ist ein klassischer Fall, wo die Bedürfnisse der Kolonie überwiegt die Bedürfnisse des einen.
Rettungsinseln, Die Ausschließlich Aus Ameisen Sind Überraschend Anspruchsvoll
Ameisen sind erstaunlich in Zusammenarbeit mit Ihrem Körper zu bilden Teile von Ketten, Leitern, Wänden und…
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Diese neueste Studie ist ein follow-up bis 2014 die Forschung, in der die Georgia-Tech-Wissenschaftler haben gezeigt, wie Ameisen benutzen Ihre Körper zu bauen Rettungsboote. Der Turm-Gebäude-Feuer-Ameisen, die etwas ähnliches tun, auf der Suche nach eine leere Stelle in der Struktur zu bewohnen. Sobald eine Ameise sucht sich einen Platz—in der Regel in der Nähe der Spitze des Turms—es sich nicht mehr bewegt, so dass eine andere Ameise zu klettern oben auf. Und so weiter und so Fort, der Turm wächst vertikal. Die Georgia Tech-Forscher dokumentiert werden diese Verhaltensweisen durch die Einrichtung eines Labor-experiment, in dem eine Kolonie Feuerameisen wurden platziert in einer Schale, und gezwungen, um zu versuchen eine Flucht auf eine Stange (die Seiten der Schale wurden geschnürt in Talk macht es unmöglich, dass die Ameisen klettern).
Der Turm wächst höher, es wird auch breiter. Das Gewicht der Struktur wird unterstützt durch einen breiteren Querschnitt an der Basis, so dass die Ameisen intelligent verteilen Ihr Gewicht. Jede Ameise widerstehen kann, über 750-mal sein Körpergewicht ohne Verletzungen, so die Forscher, und Sie sind die meisten komfortabel unterstützt drei Ameisen auf Ihrem Rücken. Mehr als das, und Sie geben auf, brechen Ihr hält und Versenkung entfernt.
Georgia Tech David Hu, der Erstautor der Studie, zusammen mit co-Autor Craig Tovey, professor in der Stewart School of Industrial & Systems Engineering, entdeckt—durch Zufall—, dass die Spalte versinkt, wie die Insekten arbeiten.
“Wir versehentlich hielt die video-Kamera laufen lassen für eine Stunde nach dem Turms wurde komplett aufgebaut,” Tovey sagte Gizmodo. “Sie wollen nicht wegwerfen, diese Daten, aber Sie wollen nicht zu verschwenden eine Stunde starrte auf die gleiche Sache, wir sahen Sie bei zehn-facher Geschwindigkeit.”
Bei dieser Geschwindigkeit, die Bewegung der Ameisen, die sah ganz anders aus.
“Bei der realen Geschwindigkeit, Sie sehen eine Menge von Ameisen huschen über in verschiedenen Richtungen auf der Oberfläche des Turms scheinbar stationären Ameisen,” Tovey sagte. “Aber mit zehn, mal Geschwindigkeit der Ameisen auf der Oberfläche bewegen sich so schnell, Sie sind verschwommen. Durch die Unschärfe, können Sie sehen, dass der gesamte Turm ist langsam sinkt.”
Um zu bestätigen, das sinkende Verhalten, Tovey und Hu kontaktiert Experten in den Lawrence Livermore Labs und anderen Instituten. Sie sagte, dass die Technologie nicht vorhanden ist, verfolgen die einzelnen Teilchen im inneren eines dreidimensionalen Objekts, bei der Zeit-und Größenskalen von ant-aus Türmen, ohne zu töten die Insekten. Aber wenn Sie Sprach mit einem Experten an der Georgia Tech, Sie wurden nach Daria Monaenkova, ein Postdoc-Forscher arbeitet in Dan Goldman Physik-lab. Monaenkova, wer würde später werden ein co-Autor der neuen Studie, war die Arbeit auf einem x-ray-Technologie, die es ermöglichen würde, dass die Forscher um peer in der ant-tower selbst.
Monaenkova arbeitete mit den Forschern, um die richtige Menge an radioaktivem JOD, die könnten aufgenommen werden, indem die Ameisen besser sichtbar zu machen, um die x-ray-Gerät, aber nicht genug, um ernsthaft giftig.
“Ich sollte betonen, dass diese Forschung war der erste, Daria-Roman-Techniken”, sagte Tovey. “Nebenbei, viele Professoren in der Goldman’ s position würde sich geweigert haben, die Nutzung Ihrer Laborgeräte.”
Mit dem Untergang Verhalten bestätigt Monaenkova Methode, Hu und Tovey suchte zu entdecken, eine Erklärung. Unerwartet, scheint es der Untergang ist eigentlich notwendig, um den Unterhalt der gesamten Struktur.
GIF, das ungute Gefühl: X-ray-Ansicht, in der der Untergang der Ameisen. (Bild: Hu et al., 2017)“Denken Sie daran, die Ameisen sind dezentrale,” sagte Tovey. “Es ist niemand verantwortlich für die anderen. Und Sie können nicht “sehen”, die Allgemeine Form des Eiffelturms oder was passiert außerhalb Ihrer unmittelbaren Nähe. So, die Ameisen an der Spitze haben keine Möglichkeit zu wissen, dass der tower-Gebäude ist abgeschlossen. Sie halten zu versuchen, es zu bauen, höher. Aber es gibt nicht genügend Ameisen unter die Unterstützung einer höheren Turm. Einen höheren Turm zwingen würde, die einzelnen Ameisen unten zu tragen, zu viel Gewicht—das ist, warum die Ameisen, desto höher der Turm, die Sie erstellen. Also der Turm wird physisch instabil, die Ameisen auf der unteren Ebene des Turms verlassen, und der rest der Turm sinkt, füllen Sie die fehlenden Raum.”
Mit dieser Methode, eine einzelne Ameise kann sich ausruhen für die nach oben von einer Stunde, und dann wieder seine Kameraden in der Struktur, sobald es fertig ist. Daher die ständig wechselnden Turm können für die letzten Stunden und vielleicht sogar Tage, wenn es sein muss.
Tovey vergleicht das Verhalten zu Fischen, die Schule in Flüsse, wie Sie stromaufwärts schwimmen. Diese Fische tun, was ein team von Fahrrad-Fahrer zu tun: Sie dreht sich an der Vorderseite der Schule und die volle Wucht der aktuellen. Dann diejenigen, die auf der Vorderseite abziehen und gehen Sie auf die Rückseite der Schule, und so weiter. Tovey spekuliert, dass die Ameisen sind im Grunde das gleiche tun.
Es ist noch vorläufig, aber Tovey spekuliert, dass dieses Verhalten vielleicht übersetzbar, kleine, sich selbst organisierende Roboter. “Sehr wenig bekannt ist bislang darüber, wie man eine Flotte von Roboter-cluster zusammen in einer dreidimensionalen Struktur”, sagte er. “In search-and-rescue-Anwendungen und Forschungsanwendungen, dies kann notwendig sein. Wenn eine Flotte von Roboter in einem eingestürzten Gebäude muss nach oben fahren, die Sie möglicherweise haben, um einen Turm bilden, wenn die Fläche ist zu steil für Sie zu erklimmen individuell. Ähnlich, Roboter erkunden unebenem Gelände können, müssen cluster dreidimensional zu durchqueren, Hindernisse. Diese Studie zeigt, dass sehr einfache Regeln, die der individuellen Bewegung kann zu produzieren eine sinnvolle Struktur.”
Denken Sie daran, dies das nächste mal sehen Sie eine Ameise ziellos umher. Seine scheinbar kleine Handlungen, ohne Ihr wissen, einen Beitrag für das wohl des Bienenstocks.
[Royal Society Open Science]