Плоти, які утворили червоні вогняні мурахи своїми тілами, виявилися здатними розтягуватися горизонтально без втрати при цьому товщини. Подібної властивості дуже важко відтворити у штучних матеріалах, тому вивчення поведінки мурах може допомогти у створенні нових матеріалів, пише New Scientist. Стаття тайванських науковців оприлюднена у журналі Physical Review E.
Плавучий пліт із червоних вогняних мурах. Doris Ratchford / Flickr
Чим зацікавили вчених мурашині плоти?
Червоні вогняні мурахи (Solenopsis invicta) пристосувалися виживати в умовах сильних дощів, коли їхні гнізда затоплює вода. У таких випадках комахи об'єднуються, буквально зчеплюючись одне з одним, та формують свого роду плавучі плоти із власних тіл. Явище цікаве не лише для біологів, а й для фізиків, оскільки у формуванні плотів важлива роль належить фізичним закономірностям. Зокрема, попередні дослідження показали, що плоти утворюються відповідно до ефекту Чіріос (Cheerios effect), який описує притягування невеликих об'єктів на поверхні рідини, як-от пластівців сухого сніданку Cheerios у молоці, одне до одного силою поверхневого натягу. Але фізики Національного університету Цінхуа припустили, що ефект Чіріос не єдиний відповідає за формування плотів, позаяк не всі види мурах настільки притягуються при потраплянні у воду. Щоб розібратися у явищі, вчені провели експерименти з різними видами мурах.
Щоб з'ясувати, як ще червоні вогняні мурахи можуть формувати плоти, науковці взяли близько 500 комах та помістили на суху пластину, що вібрує. Відтак стали трясти мурах вертикально або горизонтально. Для порівняння такі ж досліди провели з мурахами Monomorium chinense, які не утворюють плавучі плоти на воді.
Як повелися мурахи?
Усього за п'ять секунд вертикального струшування червоні вогняні мурахи утворили кулясте скупчення, а за три секунди горизонтального — плоску пластину. Натомість M. chinense не об'єднувалися при жодному струшуванні. Результати засвідчили, що для формування плотів не обов'язкова наявність ефекту Чіріос. На думку дослідників, червоні вогняні мурахи натомість виділяють пахучі речовини, які слугують інструкцією для комах гуртуватися та зчіплюватися.
Іншим неочікуваним відкриттям у дослідах стало те, що пліт із мурах може розтягуватися горизонтально, але при цьому не змінює товщини вертикально, хоч за очікуваннями, мав би стоншуватися. Комахи реагували на зміну площі переміщенням, постійно виправляючи форму структури. Наразі досягти подібного у штучних еластичних матеріалах вкрай важко, тому вивчення червоних вогняних мурах може надихнути інженерів на створення нових типів матеріалів.
- Створити нові матеріали може допомогти і вивчення зубів мурах. Досліди показали, що цинк вкрай рівномірно зв'язується із чвертю білків у зубах комах та робить їх міцнішими й стійкішими до затуплення. Це може згодитися при створенні медичних інструментів.