Огненные муравьи создают плоты, чтобы пережить наводнение, но как работают эти связи? И чему мы можем научиться на их примере? Профессор Бингемтонского университета штата Нью-Йорк исследует эти вопросы, чтобы расширить наши знания в области материаловедения. Когда на регион, где живут огненные муравьи, обрушивается наводнение, их реакция на выживание заключается в том, что они сцепляются друг с другом, образуя плавучий «плот», который плывет и удерживает колонию в единстве. Подумайте об этом как о конденсированном, адаптивном материале, где строительные блоки — отдельные муравьи — на самом деле живые. Ассистент профессора Бингемтонского университета Роб Вагнер возглавил исследование в рамках лаборатории механики мягкой материи Вернери в Университете Колорадо Боулдер, в ходе которого они изучали адаптивную реакцию этих живых плотов. Их цель — понять, как они автономно изменяют свои механические свойства, а затем использовать самые простые и полезные открытия в искусственных материалах.
Вагнер считает, что накопление и преобразование энергии необходимо для имитации умного и адаптивного поведения живых систем. В своей последней публикации в Proceedings of the National Academy of Sciences Вагнер и его соавторы из Университета Колорадо исследовали, как плоты огненного муравья реагируют на механическую нагрузку при растяжении, и сравнили реакцию этих плотов с динамическими, самовосстанавливающимися полимерами.
Но Вагнер и его коллеги обнаружили, что с какой бы скоростью они ни тянули муравьиные плоты, их механическая реакция была практически одинаковой, и они никогда не текли. Вагнер предположил, что муравьи рефлекторно сжимают и разжимают свои хватки, когда чувствуют силу, потому что хотят держаться вместе. Они либо уменьшают, либо выключают свое динамическое поведение. Такое явление, когда связи становятся крепче, когда к ним прикладывается сила, называется поведением «ловчих связей», и оно, вероятно, усиливает сплоченность колонии, что имеет смысл для выживания.
Вагнер считает, что имитация таких связей в инженерных системах может привести к созданию искусственных материалов, которые будут демонстрировать автономное, локализованное самоукрепление в областях повышенного механического напряжения. Это может увеличить срок службы биомедицинских имплантатов, клеев, волокнистых композитов, мягких компонентов робототехники и многих других систем. Коллективные скопления насекомых, такие как плоты огненных муравьев, уже вдохновляют исследователей на разработку материалов с чувствительными к стимулам механическими свойствами и поведением. В статье, опубликованной в журнале Nature Materials в начале этого года под руководством лаборатории Ware Responsive Biomaterials Lab в Texas A&M и при участии Вагнера и его бывшего научного руководителя профессора Франка Дж. Вернери, показано, как ленты из специальных гелей или материалов, называемых жидкокристаллическими эластомерами, могут сворачиваться под воздействием нагрева, а затем спутываться друг с другом, образуя конденсированные, твердые структуры, на которые вдохновили муравьи.
15.05.2024 |
Биосфера
Ученые из Новосибирска установили возраст шерсти детеныша саблезубой кошки | |
Ученые провели исследование останков детеныша ... |
Ученые СПбГУ и Сколтеха открыли секрет появления цыпленка | |
Исследование хромосом в клетках, которые ... |
Потолок не царапает: Дафнии для защиты от хищников вырастили короны на голове | |
Два вида маленьких рачков, которых называют во... |
Biology Letters: Размер собачьего мозга зависит от эволюции и дрессуры | |
Ученые обнаружили, что способности и ... |
В СПбГУ исследовали сложности в поведении крыс с СДВГ и их причины | |
Крыс с синдромом дефицита внимания и ... |
IFLScience: Червь, которого ученые не видели с 1956 года, был у всех на виду | |
Иногда ученые открывают новые виды, иногда тер... |
Zoolinnean: Ученые открыли новый вид геккона со сросшимися костями | |
Новый вид маленькой ящерицы нашли ученые ... |
Current Biology: Ученые придумали, как отпугивать акул от серфингистов | |
Серфингисты могут получить долгожданную защиту... |
PeerJ: Выяснилось, как хищники справляются, когда остаются без зубов | |
Как связаны износ зубов и работа челюстей... |
Memoirs of the Queensland Museum — Nature: Открыт новый вид краба-отшельника | |
Поприветствуем новый вид крабов-отшельник... |
Ученые выяснили, как защитить томаты от надвигающейся жары | |
Сорта томатов, которые дают урожай в очен... |
Palaeontology: Птицу ужаса, останки которой нашли в Южной Америке, съел кайман | |
Окаменелость вымершей гигантской плотоядной пт... |
Nature Chemistry: Протоклетки помогут биохимикам понять, как зародилась жизнь | |
Короткие липиды могли стать основой первых кле... |
В Бурятской ГСХА создают добавки в корм для пчел из лекарственных растений | |
Кормовые добавки с лекарственными растени... |
Впервые хлоропласты, внедренные в животные клетки, работали двое суток | |
Ранее считалось, что совместить хлороплас... |
Российские биологи обнаружили бактерий, дышащих кислородом под землей | |
Новые бактерии класса Limnochordia обнаружили,... |
TE&E: Животные потребляют алкоголь чаще, чем мы думаем | |
Есть много анекдотов о том, как дики... |
FCoSc: Гигантские крысы поборются с незаконной торговлей дикими животными | |
Раньше африканские гигантские крысы умели нахо... |
Communications Biology: Ученые впервые зафиксировали многомиллионное хищничество | |
Рыбы, которые в силу эволюционного поведе... |
JVIM: ИИ находит шумы в собачьем сердце с точностью 90% | |
Алгоритм, изначально разработанный для лю... |
PNAS: Эпоху динозавров запустил лед, а вовсе не пламя | |
201,6 миллиона лет назад произошло массов... |
Российские ученые: Моржи на Ямале вышли на лежбище раньше обычного | |
Учёные завершили восьмую экспедицию на се... |
RSTB: Социальные виды, включая людей, живут и размножаются дольше | |
Социальные виды живут дольше и размножают... |
Science: Человечество повлияло на эволюцию сменивших окраску веснянок | |
Новозеландские веснянки изменили цвет в о... |
Science: Водные насекомые заменят пауков и мух в пищевой цепи | |
Животные должны получать достаточное количеств... |
Nature Communications: Новый метод уменьшает количество пор в растениях | |
Химическое соединение, которое регулирует плот... |
Мобильные сети и Bluetooth помогут исследователям улучшить слежение за животными | |
Учёные нашли способ преодолеть ограничения в&n... |
IPS&M: Инвазивные деревья могут приносить владельцам участков доход | |
На брёвнах инвазивных деревьев можно выращиват... |
PRSBBS: Садовые цветы спасают опылителей от голода в межсезонье | |
Сады — это стабильный и н... |
Палеонтологи СПбГУ обнаружили родичей европейского дракона-ольма в Казахстане | |
Ученые из Санкт-Петербургского государств... |