Śledząc zachowanie mrówek ogniowych, możemy zaprojektować lepsze roboty – twierdzą naukowcy

W tym artykule:

1. Jak mrówki bronią się przed utonięciem?
2. Mrówki zbudowały tratwy i wypustki
3. Po co bada się inteligencję roju?

Wyobraźmy sobie, że nadchodzi potop. Ludzie budują wówczas arki, jednak owady nie mają takich możliwości. Jak się ratują przed utonięciem? Naukowcy z Uniwersytetu Kolorado w Boulder odkrywają, że działania, jakie w chwili próby podejmują mrówki, są złożone i zaskakujące.

Gatunkiem, którego dotyczą badania, jest mrówka ogniowa (Solenopsis invicta). Nazwę zawdzięcza bolesnym użądleniom, jakie zadaje. W skali bólu Schmidta ten gatunek osiąga wynik 1,2. Co prawda to sporo mniej niż rekordowe 4 przypisywane mrówkom Paraponera clavata. Jednak i tak konfrontacja z mrówką ogniową skutkuje nagłym i ostrym bólem, jak po dotknięciu naelektryzowanego przedmiotu.

Mrówki ogniowe pochodzą z Ameryki Południowej. Rozprzestrzeniły się również w Ameryce Północnej oraz w Azji. Ekspansję umożliwiają im wyjątkowe zdolności przetrwania, które szczegółowo bada zespół Roberta Wagnera i Francka Vernereya. Ich najnowszy artykuł został opublikowany w czasopiśmie naukowym „PLOS Computational Biology”.

Jak mrówki bronią się przed utonięciem?

– Zachowanie mrówek rządzi się prostymi regułami – mówi Franck Vernerey. – Pojedyncze owady nie są specjalnie bystre. Jednak razem zamieniają się w inteligentne i odporne społeczności.

Ta zadziwiająca plama na wodzie to mrówki. Dużo mrówek

Gdy podczas powodzi władze Południowej Karoliny w Stanach Zjednoczonych ostrzegały mieszkańców przez aligatorami i wężami, ci zwrócili uwagę na inne zjawisko.

Jeszcze w połowie zeszłego roku naukowcy przeprowadzili badania, które dla mrówek były niczym biblijny potop. Najpierw przygotowali ogromny zbiornik z wodą, w środku którego znajdował się plastikowy pręt.

Następnie wrzucili do niego tysiące mrówek. – Zostawiliśmy je tam na osiem godzin i obserwowaliśmy, co się stanie – mówi Wagner.

Mrówki zbudowały tratwy i wypustki

Jak można się domyśleć, mrówki zgromadziły się w środku zbiornika. Tam zbudowały ze swoich własnych ciał coś na kształt tratwy, szczelnie otaczającej pręt.

Tratwa składała się z dwóch części. Na spodzie znajdowała mocna podstawa zbudowana z mrówek, które po prostu sczepiły się ze sobą, tworząc nieruchomą płaszczyznę. Nad nimi utworzyła się druga, ruchoma warstwa swobodnie poruszających się owadów. Co jakiś czas mrówki z góry zamieniały się z tymi z dołu. – Cała struktura przypomina kręcącą się karuzelę – mówi Wagner.

Roślinożerne mrówki mają „zęby” jak noże. Ludzie są bez szans w tej konkurencji

Biolodzy już wcześniej wiedzieli o tym, że szczęki mrówek zawierają atomy cynku. Nie wiadomo było jednak, jak to wpływa na siłę ich ugryzień.

To jednak nie koniec. Naukowcy zaobserwowali również inne niezwykłe zjawisko. Co pewien czas mrówki formowały ogromną wypustkę, która wybiegała daleko z tratwy. Wyglądało to tak, jakby kolonia zamieniała się w rozgwiazdę. Pojawianie się takich macek sprawiało wrażenie uporządkowanego i celowego działania, mającego na celu zbadanie terenu i znalezienie drogi na bezpieczny ląd.

Po co bada się inteligencję roju?

Jak to się dzieje, że mrówki ogniowe są w stanie w warunkach niebezpieczeństwa działać jak jeden inteligentny organizm? By odpowiedzieć na to pytanie, naukowcy sięgnęli po symulacje komputerowe.

Ich najnowszy artykuł opisuje, jak zaprogramowali 2 tys. okrągłych cząsteczek – „agentów” – które miały zachowywać się jak wrzucone do wody mrówki. A więc np. nie wpadać na siebie i uniknąć utonięcia.

Jak się okazało, po pewnym czasie symulowane mrówki zaczęły zachowywać się jak ich żywe odpowiedniki. Czym bardziej były ruchliwe, tym częściej formowały wypustki, szukając drogi do bezpiecznego lądu.

Owady znikają w alarmującym tempie. To wbrew pozorom bardzo zła dla nas wiadomość

Owady mogą nas żądlić lub przestraszać, ale dzięki nim planeta nadaje się do życia. Niektóre ich populacje gwałtownie maleją, a naukowcy próbują zrozumieć, dlaczego tak się dzieje €..

Do czego mogą przydać się tego rodzaju badania? – Nasza praca może pomóc zrozumieć, jak tworzyć zestawy prostych zasad decydujących o interakcjach robotów. Tak, by były w stanie naśladować mrówki, podejmując celowe i inteligentne działania jako grupa – mówi Wagner.

Można sobie również wyobrazić, że analiza amerykańskich naukowców może pomóc stworzyć inteligentne materiały. Ich poszczególne molekuły będą w stanie migrować, by np. naprawić zniszczone miejsca.

Źródła: PLOS Computational Biology, Journal of Royal Society Interface.