توصلت دراسة جديدة إلى أن النمل الناري يمكن أن يبني أشكالًا شبه مصغرة لبرج إيفل من أجسادهم ، وتقوم الحشرات باستمرار بإعادة بناء الهياكل لإنقاذهم من الانهيار.
وقال الباحثون إن الحشرات تزحف إلى أعلى وأسفل هذه الهياكل في ظاهرة تشبه نافورة مياه بطيئة الحركة في الاتجاه المعاكس.
وأضاف العلماء أن نتائج الدراسة الجديدة يمكن أن تساعد في أن تؤدي إلى أسراب من الروبوتات يمكنها استخدام أجسامها لتشكيل هياكل معقدة ثلاثية الأبعاد.
أطواف البناء
نمل النار (إنقاص Solenopsis) تطورت في الأراضي الرطبة بانتانال في البرازيل. في عام 2011 ، اكتشف كريج توفي ، عالم الأحياء في معهد جورجيا للتكنولوجيا في أتلانتا ، وزملاؤه الطريقة التي يمكن بها لمستعمرات هذه الحشرات تشكيل نفسها في طوف يمكن أن تبقى طافية لأشهر.
يمكن للنمل النار استخدام منصات لزجة في نهايات أقدامهم لربط بعضها البعض وتشكيل طوف على شكل فطيرة. وجدت دراسة 2011 أن الهيكل الخارجي لكل نملة يمكن أن يحجز فقاعات الهواء ويصبح طاردًا للماء قليلاً. يؤدي نسج مستعمرة معًا إلى تأثير مانع لتسرب المياه أكثر قوة يحافظ على جفاف الطوف أثناء طفوه في الماء.
إذا وجدت أطواف النمل بقعًا مثالية للاستقرار ، فيمكنها تشكيل أبراج على شكل جرس تعمل كملاجئ مؤقتة في أعقاب الفيضانات. قد تتكون كل هذه الهياكل من مئات الآلاف من النمل وتصل إلى أكثر من 30 النمل. وقال الباحثون في الدراسة الجديدة إنه حتى الآن كان لغزا كيف يمكن للنمل أن يبني مثل هذه الهياكل العالية من أجسادهم دون أن يتم سحقهم.
أبراج الغرق
توصل توفي وزملاؤه عن غير قصد إلى سر الهياكل العالية بينما كانوا يجربون مستعمرات النمل المتجمعة من جوانب الطرق بالقرب من أتلانتا. قال الباحثون لـ Live Science: "لقد توصل الباحثون إلى هذا الاكتشاف عندما" تركنا عن طريق الخطأ كاميرا الفيديو تعمل لمدة ساعة إضافية بعد أن ينتهي النمل من بناء برجهم.
لحث النمل على بناء الأبراج ، وضعها الباحثون في صناديق شفافة بها قضبان بلاستيكية تلتصق من أرضياتهم. كانت هذه القضبان بمثابة دعامات يمكن للنمل أن يبني عليها هياكل مصنوعة من أنفسهم. في التجارب اللاحقة ، تراوحت الأبراج التي بناها النمل من 0.28 إلى 1.18 بوصة (7 إلى 30 ملم) وتم بناؤها في غضون 17 إلى 33 دقيقة. لاحظ الباحثون أن مثل هذه الأبراج من المحتمل أن تتخذ شكل جرس لأنه في هذا الشكل ، يتحمل كل مكون حمولة متساوية.
وبسرعة عالية ، استطاع الباحثون أن يروا أن الأبراج تغرق باستمرار ، لأن النمل داخل أعماق الهياكل ينفق بعيدًا عن أكوام الحشرات المحيطة بها. ومع ذلك ، يتم إعادة بناء الهياكل باستمرار ، حيث يندفع النمل على جانبي الأبراج.
قال توفي: "لقد فوجئت بشدة أن برج النمل يغرق باستمرار ويعاد بناؤه". "اعتقدت أن النمل توقف عن البناء بمجرد اكتمال البرج. الشكل يبقى كما هو - من سيخمن أن النمل يدور من خلال هيكل لا يتغير؟"
بناء بدون هدف
لتأكيد النتائج التي توصلوا إليها ، قام الباحثون بخلط صبغة مشعة إلى اليود بشكل معتدل في مياه الشرب لبعض الحشرات ثم وضع المستعمرة في آلة أشعة سينية لمراقبة حركات النمل. قال توفي: "في الوقت الحقيقي ، يمنع النمل السطحي الرؤية". "علاوة على ذلك ، الغرق بطيء للغاية لا يمكن كشفه."
من خلال وضع أوراق بلاستيكية شفافة فوق النمل ، وجد العلماء أن كل حشرة ، تزن في المتوسط حوالي 1 ملليجرام ، يمكن أن تدعم ما يصل إلى 750 مرة من وزنها وتعيش لتحكي القصة. ومع ذلك ، اقترحت التجارب أيضًا أنه في الأبراج ، يبدو أن كل نملة تشعر براحة أكبر في دعم ما يصل إلى ثلاث نمل على ظهرها - أي أكثر ، وهم ببساطة يستسلمون ويبتعدون ، على حد قول توفي.
لاحظ الباحثون أن هذه الهياكل بنيت بدون قائد أو جهد منسق. بدلاً من ذلك ، تجولت كل نملة بدون هدف ، باتباع مجموعة معينة من القواعد التي يمكن أن تساعدها في بناء الأبراج. وقالت الدراسة إن النماذج الحسابية التي طورها الباحثون يمكن أن تتنبأ بدقة بأشكال الأبراج ومعدلات النمو.
وقال توفي: "لبناء هيكله القوي المتين على شكل برج إيفل ، يبدو أن النمل يتبع نفس القواعد السلوكية البسيطة التي يتبعونها لبناء طوافة عائمة على شكل فطيرة على الماء". "من الجدير بالملاحظة أن الشكلين اللذين شكلهما مجموعة من النمل يختلفان بشكل كبير ويحققان وظائف مختلفة ، ولكنهما يظهران من نفس السلوكيات الفردية الصغيرة".
وقال توفي إن الباحثين يريدون الآن تحليل "الجسور التي يصنعها النمل الناري من أجسادهم لاجتياز الفجوات في التضاريس". "إنهم مدهشون. من الأمام يمسك بعضهم البعض ، يتدلى لأسفل وإلى الخارج إلى الجانب الآخر ، ويقبض بحزم في كل طرف. بقية النمل يسيرون عبر الجسر. ثم ، النمل الذي يؤلف الجسر يفككه من الجانب الأول ، لذا في النهاية ، وصل كل النمل إلى الجانب الآخر ".
وقال توفي إن مثل هذه الأبحاث يمكن أن تساعد في إلهام إنشاء أسراب من الروبوتات يمكنها بناء هياكل معقدة من أجسامها.
وقال توفي: "لقد حقق باحثو الروبوتات بعض النجاح في الحصول على أسطول من الروبوتات لتشكيل نمط ثنائي الأبعاد مثل المستطيل ، لكنهم لم يتوصلوا إلى كيفية جعل الروبوتات تشكل بنية مستقرة ثلاثية الأبعاد". "قد يظهر هذا البحث كيفية القيام بذلك.
قال توفي "على سبيل المثال ، لنفترض أننا أرسلنا عدة مئات من الروبوتات الصغيرة من خلال فتحة صغيرة إلى مبنى منهار للبحث عن ناجين ، أو لاستكشاف تضاريس مجهولة على كوكب المريخ". "في بعض الأحيان ، سيتعين على الروبوتات العمل معًا لعبور الشقوق أو الصعود فوق عقبات شديدة. في أوقات أخرى ، يجب أن تنتشر. قد يساعدنا هذا البحث على فهم كيفية تصميم وحدات التحكم الفردية الخاصة بهم حتى يتمكنوا بشكل تعاوني من إنجاز مهام مختلفة في مواقف مختلفة ".
ومع ذلك ، قد يكون من الصعب إنشاء روبوتات يمكنها القيام بكل ما يمكن للنمل القيام به ، كما قال. وقال توفي: "أسقط نملة بشكل متكرر من 6 أقدام ، ولن تصاب. أسقط روبوتًا من 6 أقدام مائة مرة وحظًا سعيدًا".
قام العلماء بتفصيل نتائجهم على الإنترنت في 12 يوليو في مجلة Royal Society Open Science.
