Rakit semut api terbentuk kerana kesan Cheerios, kajian menyimpulkan

Besarkan / Para saintis Georgia Tech mendapati bahawa apa yang dipanggil “kesan Cheerios” ialah mekanisme di mana semut api berkumpul untuk membentuk rakit.

Hungtang Ko

Semut api mungkin menjadi momok di negeri-negeri selatan seperti Georgia dan Texas, tetapi secara saintifik, mereka adalah menarik tanpa henti sebagai contoh tingkah laku kolektif. Beberapa semut api dijarakkan dengan baik berkelakuan seperti semut individu. Tetapi bungkusnya dengan cukup rapat, dan ia bertindak lebih seperti satu unit, mempamerkan kedua-dua sifat pepejal dan cecair. Mereka boleh membentuk rakit untuk bertahan dalam banjir kilat, menyusun diri mereka ke dalam menara, dan anda juga boleh menuangkannya dari teko seperti cecair.

“Agregat, mereka hampir boleh dianggap sebagai bahan, yang dikenali sebagai ‘bahan aktif,'” kata Hungtang Ko, kini postdoc di Princeton University, yang mula mengkaji makhluk yang menarik ini sebagai pelajar siswazah Georgia Tech pada 2018. (Dan ya, dia telah disengat berkali-kali.) Dia adalah pengarang bersama dua kertas kerja baru-baru ini yang menyiasat fizik rakit semut api. Yang pertama, diterbitkan di jurnal Bioinspiration and Biomimetics (B&B), menyiasat bagaimana rakit semut api berkelakuan dalam air yang mengalir berbanding dengan keadaan air statik.

Yang kedua, diterima untuk diterbitkan dalam Physical Review Fluids, meneroka mekanisme di mana semut api berkumpul untuk membentuk rakit di tempat pertama. Ko et al. agak terkejut apabila mendapati mekanisme utama nampaknya adalah apa yang dipanggil “Kesan Cheerios“—dinamakan sebagai penghormatan kepada kecenderungan untuk Cheerios yang tinggal terakhir terapung dalam susu untuk berkumpul bersama dalam mangkuk, sama ada hanyut ke tengah, atau ke tepi luar.

Semut tunggal mempunyai jumlah hidrofobia tertentu, iaitu, keupayaan untuk menangkis air. ini harta benda dipergiatkan apabila mereka bersambung, menenun badan mereka seperti kain kalis air. Semut mengumpul sebarang telur, pergi ke permukaan melalui terowong mereka di dalam sarang, dan apabila air banjir naik, mereka mengunyah badan satu sama lain dengan rahang dan kuku mereka sehingga struktur seperti rakit rata terbentuk. Setiap semut berkelakuan seperti molekul individu dalam bahan—katakan, butiran pasir dalam longgokan pasir. Semut boleh mencapai ini dalam masa kurang daripada 100 saat. Selain itu, rakit semut adalah “penyembuhan diri”: ia cukup teguh sehingga jika ia kehilangan seekor semut di sana sini, struktur keseluruhan boleh kekal stabil dan utuh, walaupun selama berbulan-bulan pada satu-satu masa.

Pada 2019, Ko dan rakan sekerja melaporkan bahawa semut api secara aktif dapat merasakan perubahan daya yang bertindak ke atas rakit terapung mereka. Semut mengenali keadaan aliran bendalir yang berbeza dan boleh menyesuaikan tingkah laku mereka dengan sewajarnya untuk mengekalkan kestabilan rakit. Dayung yang bergerak melalui air sungai akan menghasilkan satu siri pusaran pusaran (dikenali sebagai vorteks penumpahan), menyebabkan rakit semut berputar. Pusaran ini juga boleh memberikan daya tambahan pada rakit, cukup untuk memecahkannya. Perubahan dalam kedua-dua daya emparan dan ricih yang bertindak pada rakit adalah agak kecil—mungkin 2 peratus hingga 3 peratus daya graviti biasa. Namun entah bagaimana, semut dapat merasakan perubahan kecil ini dengan badan mereka.

Awal tahun ini, penyelidik di University of Colorado, Boulder, mengenal pasti beberapa peraturan mudah yang seolah-olah mengawal bagaimana rakit terapung semut api mengecut dan mengembangkan bentuknya dari semasa ke semasa. Sebagai kami melaporkan pada masa itu, kadang-kadang struktur akan memampat menjadi bulatan semut yang padat. Pada masa lain, semut akan mula mengipas untuk membentuk sambungan seperti jambatan (pseudopod), kadangkala menggunakan sambungan untuk melarikan diri dari bekas.

Bagaimanakah semut mencapai perubahan tersebut? Rakit pada dasarnya terdiri daripada dua lapisan yang berbeza. Semut di lapisan bawah berfungsi untuk tujuan struktur, membentuk pangkalan rakit yang stabil. Tetapi semut di lapisan atas bergerak bebas di atas badan berkait saudara-saudara lapisan bawah mereka. Kadangkala semut bergerak dari lapisan bawah ke lapisan atas atau dari lapisan atas ke bawah dalam kitaran yang menyerupai treadmill berbentuk donat.

Ko et al.Kajian B&B agak berkaitan dalam fokus, kecuali kajian Boulder melihat kepada dinamik kolektif yang luas dan bukannya interaksi antara semut individu. “Terdapat beribu-ribu semut di alam liar, tetapi tiada siapa yang benar-benar tahu bagaimana sepasang semut akan berinteraksi antara satu sama lain, dan bagaimana ia mempengaruhi kestabilan rakit,” kata Ko kepada Ars.

Dengan rakit yang begitu besar, kebolehulangan boleh menjadi isu. Ko ingin mendapatkan lebih sedikit kawalan ke atas eksperimennya dan juga mengkaji cara semut menyesuaikan diri dengan senario aliran yang berbeza dalam air. Dia mendapati bahawa semut menggunakan strategi penyelarasan aktif, mengubah bentuk rakit untuk mengurangkan seretan. “Jadi mungkin ia memerlukan lebih sedikit tenaga, atau kurang kos metabolik, untuk memegang tumbuh-tumbuhan berbanding jika mereka melekat dengan bentuk pancake yang lebih besar asal,” kata Ko.

We would like to thank the author of this article for this incredible material

Rakit semut api terbentuk kerana kesan Cheerios, kajian menyimpulkan


You can find our social media profiles here as well as additional related pages here.https://paw6.info/related-pages/