Экстремальная экскавация: в стиле огненных муравьев
Исследователей из Технологического института Джорджии Дэна Голдмана и Майкла Гудисмана заинтересовало, как огненные муравьи совместно строят гнезда в почвах разного типа — от влажной глины до крупного песка. Их открытие опубликовано в The Journal of Experimental Biology.
Универсальные строители
- Чтобы создать стабильные условия, ученые использовали однородные образцы почвы с разным размером зерен (от мельчайших, как глина, до крупных, с размером с голову муравья) и разной влажностью (от полного насыщения до абсолютно сухой).
- Мини-колонии из 100 муравьев оставляли на 20 часов для рытья в 14.5-сантиметровых столбиках грунта.
- Для визуализации готовых гнезд без их разрушения использовали рентгеновское сканирование (по 400 снимков на гнездо) и последующую 3D-реконструкцию.
Ключевые результаты
- Муравьи способны рыть туннели в грунте любого размера зерен.
- Влажность почвы почти не влияла на строительство при насыщении выше 5%. Однако в сухих почвах муравьи копали с большим трудом.
- Даже скромные туннели в сухом грунте были стабильны. Когда ученые попытались повторить это, вдавливая стальной стержень, даже короткие ходы обрушились. Предполагается, что муравьи стабилизируют структуры, выстраивая их как головоломку Jenga.
- В среднем, туннели строились быстрее в крупнозернистых почвах, хотя в оптимально увлажненных мелкозернистых на ранних этапах скорость достигала впечатляющих 0.3 см³ в час.
- С ростом влажности в мелкозернистых почвах муравьи рыли глубже, а во влажных крупнозернистых — создавали более разветвленные структуры.
- Наиболее прочные туннели формировались при среднем уровне увлажнения, где капиллярные силы капель воды связывали частицы, не мешая при этом рытью.
Механика раскопок
Наблюдения за муравьями, копавшими у стенки стеклянного цилиндра, показали две тактики удаления грунта:
- В крупнозернистой почве: муравей хватал одно зерно и, пятясь назад, тащил его вверх по туннелю.
- В мелкозернистой почве: муравей формировал из множества зерен комок-пеллет, используя передние лапы, мандибулы и даже усики, и затем выносил его.
Голдман поражен изобретательностью муравьев, работающих в полной темноте и тесноте, постоянно сталкиваясь с сородичами: «Просто потрясающе, как хорошо они умеют копать».