Как муравьи образуют из своих тел сложнейшие мосты

Кочевые муравьи способны создавать настоящие мегаструктуры без командиров, чертежей и сложной системы команд — нашим роботам есть чему у них поучиться

Успех колонии муравьев — это заслуга невероятного уровня сотрудничества между насекомыми, которые, как известно, разделяют всевозможные обязанности, от создания цепочек для транспортировки еды до строительства и ухода за потомством. Ученые обнаружили, что кочевые муравьи пошли еще дальше и буквально соединяются вместе, образуя живые мосты и вытаскивая товарищей из безнадежных ситуаций.

Открытие было сделано международной группой ученых из Института поведения животных Макса Планка, Университета Маккуори, Технологического института Нью-Джерси и Института Санта-Фе, которые прочесывали дно панамского леса в поисках кочевых муравьев. Эти насекомые преодолевают пересеченную местность, сцепляясь друг с другом и образуя импровизированные мосты. Благодаря экспериментам в полевых условиях авторы обнаружили еще один тип подобной самособирающейся мегаструктуры.

Перенаправив движение кочевых муравьев, команда создала сценарий, при котором насекомых заставляли ползать по платформе, которую можно было наклонять под любым углом в диапазоне от 20 до 90 градусов от горизонтали. Ученые наблюдали, как муравьи образуют своими телами каркас, который действует как страховочная сетка, предотвращая падение других муравьев с платформы.

«Эти импровизированные "леса" редко образуются на склонах менее 40 градусов, в то время как более крутые склоны приводят к формированию все более быстрорастущих и массивных конструкций», — отметил со-ведущий автор исследования, доктор Мэтью Лутц из Института поведения животных Макса Планка. Мост собирается, когда нужно обеспечить дорогу большому количеству муравьев-рабочих, несущих тяжелую добычу. Как только живые леса установлены, количество падающих насекомых сокращается почти до нуля, даже когда муравьи вынуждены пересекать полностью вертикальные склоны», — пишут авторы.

Та самая платформа, устраивающая муравьям подлянку во имя наукиMacquarie University

Ученые построили теоретическую модель, чтобы объяснить, как устроены «леса» и что заставляет муравьев предпринимать сложные действия, в основе которых лежит их индивидуальная реакция на местность. Команда говорит, что, когда муравьи чувствуют, что начинают скользить, они буквально становятся частью мегаструктуры, и происходит это тем быстрее, чем выше скорость их скольжения.

«Наша модель соответствует экспериментальным результатам и не требует от муравьев общения друг с другом или оценки размера структуры», — объясняет доктор Крис Рид из факультета биологических наук Университета Маккуори. «Кочевые муравьи маленькие, слепые и не имеют ни лидеров, ни чертежей. Но их способность генерировать сложное поведение на групповом уровне из простых правил локального уровня может стать чрезвычайно ценным примером для многих инженерных областей, включая роевую робототехнику».

Исследователи говорят, что самособирающиеся конструкции также могут помочь в разработке самовосстанавливающихся материалов и биотехнологий, которые полагаются на минимум зондирования и обработки информации.