Муравьев уличили в строительстве живых башен



  • Исследователи из Технологического института Джорджии в Атланте выяснили, как красные огненные муравьи (Solenopsis invicta) создают живые «Эйфелевы башни». Такие конструкции насекомые создают, чтобы спастись наводнений. Оказалось, что муравей во время «строительства» несет на себе до трех собратьев. К тому же, насекомые следуют нескольким правилам, которые помогают им самоорганизовываться для создания конструкции и перестраивать ее. Исследование опубликовано в Royal Society Open Science.
    alt text

    Красные огненные муравьи обитают на заболоченных территориях. Во время и после сезона дождей насекомые строят живые плоты, дрейфующие на поверхности воды, и таким образом члены колонии держатся вместе. С помощью клейких подушечек на ногах рабочие особи цепляются друг за друга и распределяют свой вес так, что конструкция из нескольких тысяч муравьев удерживается на поверхности воды. В одной из предыдущих работ ученые исследовали прочность живых плотов и выяснили, что муравьи удерживают вес 2-3 особей. Если же он увеличивается, то насекомые «расцепляются» друг с другом, и начинают ползать по плоту, так что конструкция начинает «течь», как жидкость. Также оказалось, что при строительстве плота муравьи соблюдают несколько правил, которые позволяют им создать стабильную конструкцию:

    • не двигайся, если поверх тебя «стоят» другие муравьи;
    • если ты оказался наверху, совершай движения с небольшой амплитудой в разных направлениях;
    • когда ты окажешься рядом с муравьями, которые не двигаются, останавливайся и хватайся за кого-то из них.

    Во время наблюдений за строительством плота, авторы случайно заметили, что муравьи строят еще и живые «башни», по форме похожие на колокол и достигающие в высоту более чем 30 муравьев. При этом насекомые, находившиеся внизу, не испытывали проблем со здоровьем и не были раздавлены теми, кто находился наверху. Тогда ученые решили разобраться, как муравьи строят «высотные» конструкции.

    Для этого они собрали несколько колоний муравьев (S.invicta обитают, в том числе, и на юге США) и поместили их в пластиковые контейнеры. Также в контейнеры они ставили стержни разного диаметра и высоты, покрытые тефлоном. Так как тефлон скользкий, цепляться за него сложно, поэтому муравьям приходилось полагаться на себя и на «коллег», а не на опору. Чтобы следить за движениями насекомых, исследователи напоили половину каждой колонии водой с растворенным в ней йодсодержащим рентгенконтрастным препаратом. А когда муравьи начали сооружать «башню», ученые делали рентгеновские снимки, чтобы понять, как движется та или иная «радиоактивная» особь (это можно увидеть на видео ниже).
    Youtube Video

    Оказалось, что при сооружении башен муравьи соблюдали те же правила, что и при строительстве плотов. Но к ним еще добавлялось четвертое: верхний слой башни не будет устойчивым, пока насекомые, хватающиеся друг за друга, не образуют замкнутое кольцо. Как и во время строительства плотов, каждое насекомое выдерживало вес максимум трех собратьев, если их было больше, муравей отцеплялся от остальной конструкции и по внутренней стороне башни полз вниз. Затем он снова выбирался на поверхность башни и начинал карабкаться наверх. Исследователи отметили, что независимо от времени строительства конструкции и ее высоты, каждый муравей держал вес не более трех других особей.
    Youtube Video

    Источник: https://nplus1.ru/news/2017/07/13/Solenopsis-invicta

    Ученые предполагают, что муравьи строят структуры высотой порядка десяти сантиметров без участия какого-либо лидера и вообще без какой-либо координации усилий. Каждый муравей придерживается определенного набора правил, находясь рядом с «башней», и в какой-то момент начинает «строить» ее вместе со своими сородичами. Дэвид Ху, автор исследования, рассказал, что за 20 минут без планирования муравьи способны создать колоколообразную структуру, которая помогает им выжить — благодаря башне муравьи исследуют новые территории или ищут пищу.
    Ранее исследователи изучали, как группы муравьев создают с помощью своих тел аналог водонепроницаемого плота, способного держаться на плаву до нескольких месяцев. Для этого они движутся по открытому пространству до тех пор, пока не достигают «плота» и не становятся его строительным блоком. В случае со строительством вертикальных структур насекомые ведут себя так же – авторы сравнивают их поведение с поиском пустого места на автомобильной парковке. Как только один муравей находит вершину башни, он прекращает двигаться и прижимается к сородичам, чтобы далее вся структура могла передвигаться практически вертикально: у основания муравьев больше, и со временем вертикаль принимает вид главной достопримечательности Парижа.
    В ходе текущего исследования было обнаружено, что муравьи способны без травм выдержать массу, превышающую их самих в 750 раз, но наиболее удобная структура – когда у муравья на спине находится еще трое насекомых. Несмотря на то, что муравьи равномерно распределяют свой вес, башня находится в движении: ее основание будто тает, как сливочное масло, а насекомые, покрывающие основание башни, погружаются в ее сердцевину.
    Результат текущего исследования может помочь при проектировании модульных роботов, широко задействованных в строительстве, а также приблизит ученых к пониманию, как муравьи выживают в самых сложных условиях.

    Источник: https://news.rambler.ru/science/37377594-muravi-stroyat-zhivye-eyfelevy-bashni/?updated=news


  • moderator

    Участник @ad-kosmos написал в Муравьев уличили в строительстве живых башен:

    водой с радиоактивным йодом. А когда муравьи начали сооружать «башню», ученые делали рентгеновские снимки

    Йод использовался обычный, а не радиоактивный.



  • Согласен (текст отредактирую). Но давайте разберем, откуда эта фраза появилась в русскоязычном источнике, посмотрим на оригинал:

    To observe ant movement within the tower, we dope 5 g of fire ants with a radiographic contrast medium (GE Omnipaque Ioxehol solution) by mixing it with their drinking water and allowing the ants to drink for at least 2 days before building a tower. Immediately before tower building begins, we mix 5 g (5000 ants) of doped ants thoroughly with 5 g (5000 ants) of undoped ants from the same colony. In total, we use the same number of ants as our other experiments. We place the ants in a 100 mm diameter×55 mm tall container with an 8 mm diameter Teflon rod located in the centre of the dish. We allow the ants to build a tower with the process captured using an imaging system that includes the following: Spelman XRB502 Monoblock X-Ray source and Amorphous Silicon Digital X-Ray Detector PaxScan 2020+ (Varian Medical Systems). We operate the X-ray at a current of 2.5 mA and a voltage of 100 keV. In the resulting images, ants that have ingested a lot of the contrast medium show as dark spots for which we use ‘Tracker’, a free product of Open Source Physics. This program allows us to trace individual paths (dark spots) of ants frame-by-frame throughout the sinking process. Approximately 2% of the doped ants ingest enough radioactive iodine to be visible. Owing to the limited aperture of the X-ray machine, only a fraction of those ants show up in the images. The doped ants sometimes get in each other’s way or disappear from view of the X-ray. Therefore, we only tracked ants that we could observe for at least 10 continuous frames. If an ant were stationary, it would show up as a stationary dark spot. We measure the sinking speed from data points taken at different heights and different distances from the rod.

    Предполагаемую фразу - источник “радиоактивного йода”, выделил жирным.
    Почитал, почитал оригинал, посмотрел на авторов… Sulisay Phonekeo, Nathan Mlot, Daria Monaenkova, David L. Hu, Craig Tovey…


  • moderator

    @ad-kosmos скорее всего опечатка какого-то журналиста. Радиоактивный йод тоже есть, и используется в таком исследовании как радиоизотопная сцинтиграфия.
    А для рентгенографии йод представляет ценность тем, что не пропускает рентгеновские лучи.



  • Участник @whex написал в Муравьев уличили в строительстве живых башен:

    скорее всего опечатка какого-то журналиста

    Не думаю, что удастся списать на журналиста… Это из самой публикации http://rsos.royalsocietypublishing.org/content/4/7/170475 , можно и в самой pdf-ке публикации увидеть “radioactive iodine” http://rsos.royalsocietypublishing.org/content/royopensci/4/7/170475.full.pdf.


  • moderator

    @ad-kosmos

    Из статьи (pdf):

    To observe ant movement within the tower, we dope 5 g of fire ants with a radiographic contrast medium
    (GE Omnipaque Ioxehol solution)

    Фармакологическое описание Йогексола

    Описание фармгруппы на википедии

    Участник @ad-kosmos написал в Муравьев уличили в строительстве живых башен:

    Approximately 2% of the doped ants ingest enough radioactive iodine to be visible

    В данном случае контексте значит рентгенконтрастный.
    Вот радиоактивный в привычном нам смысле препарат, сравните описания.

    Я в своё время потому и начал медстатьи в оригинале читать, потому что редкие переводчики владеют терминологией



  • Участник @whex написал в Муравьев уличили в строительстве живых башен:

    В данном случае контексте значит рентгенконтрастный.

    Просто это для меня было не очевидно. С рентгенографией в англоязычных источниках никогда не сталкивался.
    Согласен, лучше читать статью в оригинале… даже если написали её на английском ребята из солнечной Индии :)


  • moderator

    Участник @ad-kosmos написал в Муравьев уличили в строительстве живых башен:

    никогда не сталкивался

    Я с этими исследованиями плотно знаком, потому и заметил.



Похоже, подключение к forum.antclub.net было разорвано, подождите, пока мы пытаемся восстановить соединение.