Apabila kita memikirkan semut sebagai pembina, kita biasanya membayangkan mereka menggali rangkaian terowong rumit sebagai sebahagian daripada koloni bawah tanah.
Tetapi David Hu, Nathan Mlot dan sekumpulan penyelidik lain di Georgia Tech sedang mempelajari jenis tingkah laku bangunan yang sangat spesifik untuk spesies semut: Kemampuan Solenopsis invicta untuk membina jambatan, rakit dan juga tempat perlindungan sementara menggunakan badan mereka sendiri sebagai bangunan bahan.
"Semut kebakaran mampu membina apa yang kita panggil 'agregasi diri, '" kata Hu. "Mereka boleh membina perahu kecil, rumah kecil yang disebut bivouacs dan bahkan jambatan untuk menyeberang sungai dengan menjadi bahan binaan, menghubungkan badan mereka bersama-sama dan membentuk rangkaian yang kuat."
Semut sekarang dianggap sebagai spesies invasif di 25 buah negara, Asia dan Australia, tetapi tingkah laku mereka yang luar biasa adalah strategi survival yang dibentuk oleh persekitaran asli mereka: kawasan tanah basah di Brazil Barat yang sering dibanjiri. "Semut hidup di bawah tanah, tetapi apabila ia mula banjir, mereka perlu mengumpul anggota koloni, menarik mereka keluar dari tanah dan membina rakit terapung, " kata Hu.
Semut api membentuk jambatan hidup antara cawan dan teko. Gambar oleh David Hu dan Nathon Mlot / Georgia Tech
Apabila rakit ini memasuki tanah, semut terus membina. Untuk menyeberangi aliran kecil semasa penghijrahan seterusnya, mereka membuat jambatan hidup yang membolehkan keseluruhan tanah jajahan berebut untuk keselamatan. Selepas itu, menggunakan mayat mereka, mereka membina sebuah perkampungan di atas tanah sementara untuk memberikan perlindungan untuk beberapa hari yang diperlukan untuk menggali semula terowong bawah tanah. Sementara itu, semut yang membentuk tempat perlindungan sementara terus bergerak, tetapi masih mengekalkan strukturnya. "Ia benar-benar seni bina hidup-ia telah dibina dengan baik, terowong teratur, bilik yang merendahkan, " kata Hu. Sekurang-kurangnya untuk semut di bahagian dalam, ini memberikan perlindungan terhadap cuaca atau pemangsa yang bermusuhan.
Hu, seorang jurutera, terutamanya tertarik untuk mengkaji semut-semut yang bergemuruh sebagai bahan novel dengan ciri-ciri yang belum pernah terjadi sebelumnya. Sebagai sebahagian daripada penyelidikan kumpulannya yang baru-baru ini, yang dikemukakan semalam di mesyuarat tahunan Persatuan Fizikal Amerika, beliau dan rakannya menganggap semut dalam konteks "bahan aktif" yang lain - yang dapat merespon keadaan berubah, seperti semen penyembuhan diri yang boleh menggunakan tenaga dalam cahaya matahari untuk mengembangkan dan mengisi patah mereka sendiri.
"Kami mahu mencirikan apa jenis bahan itu-adakah ia cecair, atau adakah ia pepejal, dan bagaimana ia bertindak balas kepada tekanan?" Katanya. "Secara semulajadi, rakit ini mungkin terapung di sungai dan bertemu dengan batu, atau hujan mungkin melanda mereka."
Untuk menguji agregat diri ini, pasukan Hu menggunakan beberapa teknik, membandingkan struktur semut hidup hingga menumpuk semut mati sebagai kawalan. Menggunakan rheometer-alat yang tepat dapat mengukur tindak balas stres dan aliran bendalir, dan sering digunakan dalam keadaan perindustrian (seperti pembangunan syampu baru) -ukah mereka mendapati semut terus menyusun semula struktur mereka untuk mengekalkan kestabilan.
Banyak bahan berkelakuan seperti pepejal apabila ditekankan oleh daya bergerak pada kelajuan tertentu, dan cecair apabila ditekankan oleh yang perlahan. Air, misalnya, berkelakuan seperti cairan apabila anda melekatkan tangan anda di dalamnya, tetapi pepejal apabila dilanda oleh tubuh manusia melompat dari papan menyelam-sebab bahawa flop perut menyakitkan begitu banyak.
Tetapi struktur semut adalah gabungan pepejal dan bendalir apabila ditekankan oleh kekuatan pada semua kelajuan, penyelidik mendapati. Mereka secara aktif mengubah struktur mereka untuk menampung tekanan (seperti bendalir) tetapi kemudian melantun semula ke tempat selepasnya (seperti pepejal). Semak apa yang berlaku apabila salah satu strukturnya dimampatkan oleh hidangan petri, contohnya:
Dari kesungguhan video David Hu dan Nathon Mlot / Georgia Tech
"Ini masuk akal, berdasarkan persekitaran semulajadi mereka, " kata Hu. "Sekiranya mereka terapung di rakit ke sungai, mereka tidak dapat mengawal di mana ia mengapung, jadi jika ada sesuatu di jalan-kata, satu ranting-anda melihat tindak balas dan mengalir di sekitar ranting, sejenis seperti amuba. "
Ketegangan semangat dan semangat juga sememangnya luar biasa. Apabila para penyelidik cuba untuk menolak rakit terapung di bawah permukaan air, mereka mendapati mereka dapat menahan sejumlah besar daya dan mengapungkan kembali:
Dari kesungguhan video David Hu dan Nathon Mlot / Georgia Tech
Hal ini dibolehkan, sebahagiannya, oleh ekosistem semut, yang secara semulajadi hidrofobik (iaitu mereka menguras air secara kimia). Apabila banyak semut berkumpul bersama untuk membentuk struktur, air tidak menembusi jurang antara ketika itu, jadi apabila mereka dipaksa di bawah air, udara yang kekal dalam rongga ini membantu mereka terapung.
Mungkin misteri terbesar dalam struktur hidup semut ini adalah bagaimana makhluk berkomunikasi untuk membina mereka. Kebanyakan komunikasi semut adalah berdasarkan laluan feromon yang ditinggalkan di atas tanah, tetapi dalam bentuk yang saling berkait, jenis komunikasi itu nampaknya tidak mungkin. Peperiksaan mikroskopik mendedahkan bahawa semut-semut genggam antara satu sama lain menggunakan kedua-dua rahang mereka dan kuku kecil di hujung kaki mereka. Mengingat ini, Hu menambah, "Kami fikir mereka berkomunikasi melalui sentuhan, tetapi kami benar-benar tidak faham lagi."
Semut menangkap kaki semut jiran di rahangnya. Gambar ihsan David Hu dan Nathon Mlot / Georgia Tech
