Ученые выяснили, что при различных воздействиях скопления муравьев ведут себя подобно жидкостям или твердым телам.
Исследование, проведенное американскими учеными, опубликовано в журнале Nature Materials.
В своей работе ученые рассматривали колонии жалящих огненных муравьев Solenopsidini, способных формировать сложные агрегаты из своих тел. При необходимости они могут строить плоты для избежания наводнений или мосты, чтобы преодолевать препятствия. В экспериментах ученые сжимали группу муравьев между двумя чашками Петри и наблюдали за тем, как колония быстро возвращается к исходной форме — точно так же ведет себя упругое твердое тело. В другой серии опытов исследователи бросали в трубку, наполненную насекомыми, монетки и следили за тем, как муравьи «обтекают» их подобно жидкости.
Для количественных оценок ученые помещали тысячи муравьев в реометр — устройство, предназначенное для исследования упругих свойств жидкостей и твердых тел. Насекомые находились между двумя плоскостями, расстояние между которыми было достаточно малым (3 мм) по сравнению с длиной муравья (около 2 мм), чтобы считать плотность одинаковой по всему слою. Верхний слой вращался с разной скоростью, подвергая агрегат из муравьев деформации сдвига.
Оказалось, что чем больше прикладываемая сила, тем быстрее движется «поток» муравьев. Исследовали отметили, что в некоторый момент живые насекомые «расслаблялись» и вели себя как мертвые: как будто у них есть определенный «переключатель», регулирующий стремление оставаться в агрегате и способность расцепиться во избежание повреждений и смерти. При этом вязкость муравьиной «жидкости» резко уменьшалась, минимизируя возможные повреждения от деформации.
Видеозаписи и фотографии экспериментов доступны онлайн.
«Если вы разрежете кучу муравьев, то они просто пропустят нож, снова смыкаясь сразу после прохода лезвия. Они словно жидкий металл — как в той сцене из фильма про Терминатора», — поясняют авторы исследования. Они также считают, что изучение свойств муравьев поможет в разработке самовосстанавливающихся материалов.
Иллюстрация к статье:
Обсуждение