خلصت الدراسة إلى تشكل أطواف النمل الناري بسبب تأثير تشيريوس

قد يكون النمل الناري بلاء ولايات جنوبية مثل جورجيا وتكساس ، لكنهم كذلك علميًا رائعة إلى ما لا نهاية كمثال على السلوك الجماعي. عدد قليل من النمل الناري متباعد بشكل جيد يتصرف مثل النمل الفردي. لكن احزم ما يكفي منها معًا بشكل وثيق ، وستعمل بشكل أشبه بوحدة واحدة ، تظهر خصائص صلبة وسائلة. يمكنهم تشكيل أطواف للبقاء على قيد الحياة في الفيضانات المفاجئة ، وترتيب أنفسهم في أبراج ، ويمكنك حتى سكبهم من إبريق الشاي مثل السوائل.

وقال “مجمعة ، يمكن اعتبارها على أنها مادة ، تُعرف باسم” المادة الفعالة ” هانجتانج كو، الآن باحث ما بعد الدكتوراة في جامعة برينستون ، والذي بدأ في دراسة هذه المخلوقات الرائعة عندما كان طالب دراسات عليا في جامعة جورجيا للتكنولوجيا في عام 2018. (ونعم ، لقد تعرض للسع مرات عديدة). طوافات النمل النار. الأول، نشرت في بحثت مجلة Bioinspiration and Biomimetics (B&B) في كيفية تصرف طوافات النمل الناري في المياه المتدفقة مقارنة بظروف المياه الساكنة.

الثاني، مقبولة للنشر في سوائل المراجعة الفيزيائية ، استكشف الآلية التي يجتمع من خلالها النمل الناري معًا لتشكيل الأطواف في المقام الأول. كو وآخرون. فوجئوا إلى حد ما عندما اكتشفوا أن الآلية الأولية تبدو كما لو كانت “تأثير Cheerios“- تم تسميته تكريما لميل آخر ما تبقى من Cheerios العائم في الحليب إلى التكتل معًا في الوعاء ، إما بالانجراف إلى المركز أو إلى الحواف الخارجية.

نملة واحدة لديها قدر معين من رهاب الماء ، أي القدرة على صد الماء. هذه تم تكثيف الممتلكات عندما يرتبطون ببعضهم البعض ، ينسجون أجسادهم مثل نسيج مقاوم للماء. يجمع النمل أي بيض ، ويشق طريقه إلى السطح عبر أنفاقه في العش ، ومع ارتفاع مياه الفيضان ، يقضم النمل على أجساد بعضهم البعض بفكهم السفلي ومخالبهم حتى يتشكل هيكل يشبه الطوافة المسطحة. تتصرف كل نملة مثل جزيء منفرد في مادة ما ، على سبيل المثال ، حبات الرمل في كومة رمل. يمكن للنمل تحقيق ذلك في أقل من 100 ثانية. بالإضافة إلى ذلك ، فإن طوف النمل “يشفي ذاتيًا”: إنه قوي بما يكفي أنه إذا فقد نملة هنا وهناك ، يمكن أن يظل الهيكل العام ثابتًا وسليمًا ، حتى لعدة أشهر في كل مرة.

في عام 2019 ، كو وزملاؤه تم كتابة تقرير بذلك يمكن للنمل الناري أن يشعر بنشاط بالتغيرات في القوى المؤثرة على طوافتهم العائمة. تعرف النمل على ظروف تدفق السوائل المختلفة ويمكنه تكييف سلوكه وفقًا لذلك للحفاظ على استقرار الطوافة. سيخلق المجذاف الذي يتحرك عبر مياه النهر سلسلة من الدوامات الدوامة (المعروفة باسم ذرف الدوامة) ، مما يتسبب في دوران أطواف النمل. يمكن لهذه الدوامات أيضًا أن تمارس قوى إضافية على الطوافة ، كافية لتفكيكها. التغيرات في كل من قوى الطرد المركزي وقوى القص التي تعمل على الطوافة صغيرة جدًا – ربما 2 في المائة إلى 3 في المائة من قوة الجاذبية العادية. ومع ذلك ، بطريقة ما ، يمكن للنمل أن يشعر بهذه التحولات الصغيرة بأجسادهم.

في وقت سابق من هذا العام ، قام الباحثون في جامعة كولورادو ، بولدر ، حددت بعض القواعد البسيطة التي يبدو أنها تتحكم في كيفية تقلص أطواف النمل الناري العائمة وتوسيع شكلها بمرور الوقت. كما أبلغنا في ذلك الوقت ، كانت الهياكل تنضغط أحيانًا في دوائر كثيفة من النمل. في أوقات أخرى ، سيبدأ النمل في الانتشار لتشكيل امتدادات تشبه الجسر (pseudopods) ، وأحيانًا باستخدام الامتدادات للهروب من الحاويات.

كيف حقق النمل تلك التغييرات؟ تتكون الطوافات أساسًا من طبقتين متميزتين. يخدم النمل الموجود في الطبقة السفلية غرضًا هيكليًا ، حيث يشكل القاعدة الثابتة للطوف. لكن النمل الموجود في الطبقة العليا يتحرك بحرية فوق الأجسام المرتبطة لإخوانهم في الطبقة السفلية. في بعض الأحيان ينتقل النمل من الطبقة السفلية إلى الطبقة العليا أو من الطبقة العلوية إلى الطبقة السفلية في دورة تشبه حلقة مفرغة الشكل.

كو وآخرون.ترتبط دراسة B & B إلى حد ما بالتركيز ، باستثناء دراسة Boulder التي نظرت في الديناميكيات الجماعية الواسعة بدلاً من التفاعلات بين النمل الفردي. قال كو لآرس: “هناك الآلاف والآلاف من النمل في البرية ، لكن لا أحد يعرف حقًا كيف سيتفاعل زوج من النمل مع بعضهما البعض ، وكيف يؤثر ذلك على استقرار الطوافة”.

مع هذه الطوافات الكبيرة ، يمكن أن تكون التكرار مشكلة. أراد كو اكتساب المزيد من التحكم في تجاربه وأيضًا دراسة كيفية تكيف النمل مع سيناريوهات التدفق المختلفة في الماء. وجد أن النمل يستخدم استراتيجية تبسيط نشطة ، وتغيير شكل الطوافة لتقليل السحب. وقال كو: “لذلك ربما يتطلب الأمر قوة أقل ، أو تكلفة استقلابية أقل ، للتمسك بالنباتات مما لو تمسكوا بشكل الفطيرة الأصلي الأكبر حجمًا”.