新しい研究によると、火の蟻は自分の体からエッフェル塔のミニチュアのような形を構築でき、昆虫は構造を永久に再構築してそれらを崩壊から救います。
昆虫はスローモーションの噴水と逆の現象でこれらの構造を上下に這うと研究者たちは述べた。
新しい研究の発見は、自分の体を使って複雑な3D構造を形成できるロボットの群れにつながる可能性があると科学者たちは付け加えた。
いかだ作り
火蟻（ソレノプシスインビクタ）ブラジルのパンタナール湿地で進化した。 2011年、ジョージア工科大学（アトランタ）の生物学者であるクレイグトベイ（Craig Tovey）と彼の同僚は、これらの昆虫のコロニーが何ヶ月も浮かぶことのできるいかだに自分自身を形作る方法を発見しました。
火の蟻は、足の端にある粘着性のパッドを使用して互いにリンクし、パンケーキ型のいかだを形成できます。 2011年の研究では、各アリの外骨格が気泡を閉じ込め、わずかに撥水性になることがわかっています。コロニーを一緒に織ると、より強力な防水効果が得られ、水中に浮いている間、いかだを乾いた状態に保ちます。
アリのいかだは、落ち着くのに最適な場所を見つけると、洪水の余波で一時的な避難所として機能する鐘型の塔を形成できます。これらの構造はそれぞれ数十万のアリで構成され、高さで30以上のアリに達する可能性があります。研究者たちは新しい研究で、これまで、アリがどのようにしてそのような高い構造を自分の体から押しつぶさずに構築できるのかは謎でした。
沈没塔
Toveyと彼の同僚は、彼らがアトランタの近くの道端から集められたヒアリのコロニーを実験しているときに偶然に高い構造の秘密を見つけました。研究者たちは、「アリが塔の建設を終えた後、誤ってビデオカメラを1時間以上動かしたままにしていた」ことを発見したとToveyはLive Scienceに語った。
蟻を塔に建てるように誘導するために、研究者たちはプラスチックの棒が床から突き出ている透明な箱にそれらを入れました。これらのロッドは、アリが自分で作られた構造を構築するためのサポートとして機能しました。その後の実験では、アリが建てた塔の高さは0.28〜1.18インチ（7〜30ミリメートル）で、17〜33分で建てられました。研究者は、そのような塔は鐘の形をとった可能性が高いと指摘しました。
研究者たちは高速で、塔が絶えず沈んでいるのを見ることができました。それは、構造の奥にいるアリが周囲の虫の山から遠ざかっているからです。しかし、蟻は塔の側面を急いで急いでいるので、構造は常に再建されます。
「アリの塔が永久に沈み、再建されたことに私は最も驚いた」とトーベイは言った。 「塔が完成したら、蟻は構築を停止したと思いました。形は同じです-蟻が不変の構造を循環していると誰が推測するでしょうか？」
目的のない構造
彼らの発見を確認するために、研究者たちは、いくつかの昆虫の飲料水に穏やかに放射性のヨウ素ベースの染料を混合し、次にコロニーをX線装置に入れて、アリの動きを監視しました。 「リアルタイムで、表面のアリが視界を遮る」とトーベイ氏は語った。 「さらに、沈下は検出するには遅すぎる。」
アリの上にプラスチックの透明なシートを置くことによって、科学者たちは、平均して約1ミリグラムの重さの各昆虫が、その重さの最大750倍を支え、生きて物語を語ることができることを発見しました。しかし、実験はまた、塔では、それぞれの蟻が背中に最大3匹の蟻をサポートするのが最も快適であるように見えることも示唆しました-そして、彼らは単にあきらめて離れて歩くとToveyは言いました。
研究者たちは、これらの構造はリーダーや調整された努力なしに構築されたと指摘しました。代わりに、それぞれのアリは目的を果たせずにさまよっただけで、塔を構築するのに役立つ特定の規則に従っています。研究者らが開発した計算モデルは、塔の形状と成長率を正確に予測できると研究は言った。
「彼らの背が高くて堅固なエッフェル塔型の構造を構築するために、アリは水の上にパンケーキ型の浮遊ラフトを構築するために従うのと同じ単純な行動規則に従っているようだ」とトーベイは言った。 「アリのグループによって形成された2つの大規模な形状は劇的に異なり、異なる機能を達成しますが、同じ小規模の個々の行動から出現することは注目に値します。」
研究者たちは今、「火の蟻が彼らの体から作り出して、地形のギャップを横断するための橋」を分析したいとトービーは言った。 「彼らは素晴らしい。前にいるものはお互いを保持し、反対側に下向きかつ外向きにぶら下がり、両端をしっかりと握ります。残りのアリは橋を渡ります。次に、橋を構成するアリが橋を分解します。最初の側からなので、最後にすべてのアリが反対側に到達しました。」
そのような研究は、彼らの体から複雑な構造を構築することができるロボットの群れの創造を刺激するのに役立つかもしれない、とトーベイは言った。
「ロボット工学の研究者は、ロボットの艦隊が長方形のような2次元パターンを形成するのにある程度成功していますが、ロボットに安定した3次元構造を形成させる方法を理解していません」とTovey氏は述べています。 「この調査はそれをする方法を示すかもしれない。
「たとえば、生存者を探すため、または火星の未知の地形を探索するために、小さな開口部から数百の小さなロボットを倒壊した建物に送り込んだとします」とTovey氏は述べています。 「時々、ロボットは裂け目を横断したり、急な障害物を乗り越えたりするために一緒に作業する必要があります。それ以外の場合は、ロボットが広がるはずです。この調査は、さまざまな状況でさまざまなタスクを協調して達成できるように、個々のコントローラーを設計する方法を理解するのに役立ちます。 」
それでも、アリができることすべてを実行できるロボットを作成することは難しいかもしれないと彼は言った。 「アリを6フィートから繰り返し落としてください。けがを負うことはありません。ロボットを6フィートから100回落としてください。
科学者たちは、調査結果をジャーナルRoyal Society Open Scienceの7月12日オンラインで詳しく説明しました。
