Når vi tenker på maur som byggherrer, forestiller vi oss normalt at de graver inn intrikate tunnelenettverk som en del av underjordiske kolonier.
Men David Hu, Nathan Mlot og et team av andre forskere ved Georgia Tech studerer en veldig annen type bygningsatferd som er spesifikk for en maurart: Solenopsis invictas evne til å konstruere broer, flåter og til og med midlertidige tilfluktsrom som bruker sine egne kropper som bygning materiale.
"Brannmyrer er i stand til å bygge det vi kaller 'selvaggregeringer', " sier Hu. "De kan bygge små båter, små hus som kalles bivuakker og til og med broer for å krysse bekker ved å være byggematerialet, knytte kroppene sammen og danne sterke nettverk."
Maurene regnes nå som en invasiv art i 25 stater, Asia og Australia, men deres uvanlige oppførsel er en overlevelsesstrategi formet av deres opprinnelige miljø: et bestemt område av våtmarker i det vestlige Brasil som ofte oversvømmes. "Myrene lever under jorden, men når det begynner å flomme, må de samle kolonimedlemmene, trekke dem ut av bakken og bygge en flytende flåte, " sier Hu.
Brannmyrer danner en levende bro mellom en kopp og tekanne. Foto med tillatelse av David Hu og Nathon Mlot / Georgia Tech
Når denne flåten treffer land, fortsetter maurene å bygge. For å krysse små bekker under den påfølgende vandringen, lager de levende broer som lar hele kolonien krype seg i sikkerhet. Etterpå bruker de kroppene sine en midlertidig leirplass over bakken for å gi ly de få dagene det tar å grave igjen underjordiske tunneler. Hele tiden beveger maurene som danner det midlertidige ly kontinuerlig, men bevarer likevel strukturen. "Det er virkelig levende arkitektur - det har velkonstruerte, organiserte tunneler, rasende rom, " sier Hu. I det minste for maurene på innsiden gir dette beskyttelse mot fiendtlig vær eller rovdyr.
Hu, ingeniør, er først og fremst interessert i å studere de svermende maurene som et nytt materiale med enestående egenskaper. Som en del av gruppas nylige forskning, presentert i går på et årlig møte i American Physical Society, vurderte han og kollegene maurene i sammenheng med andre “aktive materialer” - stoffer som kan svare på skiftende forhold, som selvhelende sement som kan bruke energien i sollys for å utvide og fylle sine egne brudd.
"Vi ønsket å karakterisere hva slags materiale det er - er det en væske, eller er det et solid stoff, og hvordan reagerer det på stress?" Sier han. "I naturen kan for eksempel disse flåtene flyte nedover en elv og støte i steiner, eller regndråper kan treffe dem."
For å teste disse selvaggregasjonene, brukte Hu sitt team noen få teknikker for å sammenligne levende maurstrukturer med klumpede døde maur som kontroll. Ved å bruke et reometer - en enhet som nøyaktig kan måle stressresponsen og strømmen av en væske, og som ofte brukes i industrielle situasjoner (for eksempel utvikling av en ny sjampo) - fant de ut at maurene kontinuerlig omorganiserer strukturen sin for å opprettholde stabiliteten.
Mange materialer oppfører seg som et fast stoff når de blir stresset av krefter som beveger seg i visse hastigheter, og en væske når de blir stresset av reduserte. Vann, for eksempel, oppfører seg som en væske når du stikker hånden i den, men en solid når den blir truffet av en menneskekropp som hopper av et stupebrett - grunnen til at en mageopplevelse gjør så vondt.
Men maurstrukturene er en kombinasjon av faststoff og væske når de blir stresset av krefter i alle hastigheter, fant forskerne. De deformerer aktivt strukturen sin for å imøtekomme et stress (som en væske), men spretter deretter tilbake på plass etterpå (som et fast stoff). Sjekk hva som skjer når en av strukturene deres komprimeres av en petriskål, for eksempel:
Fra video med tillatelse av David Hu og Nathon Mlot / Georgia Tech
"Dette er fornuftig, basert på deres naturlige miljø, " sier Hu. “Hvis de flyter i en flåte nedover en elv, har de ingen kontroll over hvor den flyter, så hvis det er noe i veien - si, en kvist - ser du reagere og flyte rundt kvisten, litt som en amøbe. ”
Myrenes rene elastisitet og oppdrift er også bemerkelsesverdig. Da forskerne prøvde å skyve de flytende flåtene under vannoverflaten, fant de at de kunne motstå en betydelig mengde kraft og flyte opp igjen:
Fra video med tillatelse av David Hu og Nathon Mlot / Georgia Tech
Dette er delvis aktivert av maurenes eksoskeletter, som er naturlig hydrofobe (dvs. at de kjemisk avviser vann). Når mange maur klumper seg sammen for å danne en struktur, trenger ikke vann å trenge inn i hullene mellom da, så når de blir tvunget under vann, hjelper luften som blir igjen i disse hulrommene dem å flyte.
Det kanskje største mysteriet med disse myrenes bemerkelsesverdige levende strukturer er hvordan skapningene kommuniserer for å bygge dem. Mest myrkommunikasjon er basert på feromoner som er igjen på bakken, men i en slik sammenkoblet form virker den typen kommunikasjon usannsynlig. Mikroskopisk undersøkelse avslører at maurene griper hverandre ved å bruke både kjeve og små klør på enden av bena. Hu legger til dette, legger Hu til, "Vi tror de kommuniserer gjennom berøring, men vi forstår virkelig ikke det ennå."
En maur griper benet av en nabomyr i kjeven. Bilde takket være David Hu og Nathon Mlot / Georgia Tech
