Как муравьи роют тоннели

Муравьи научили роботов не создавать пробок

Ant-Man / Marvel Studios, 2015

Ученые выяснили, что для увеличения скорости рытья узких туннелей в земле муравьи готовы отступить назад и переждать, пока их сородичи с частичками грунта выберутся наружу. Такая схема поведения позволяет не создавать в туннелях заторов и значительно повышает эффективность работы. Описав эту модель поведения математически, ученые запрограммировали на подобное поведение небольших роботов, что помогло увеличить скорость транспортировки грузов с помощью них. В будущем аналогичные схемы можно использовать для предотвращения пробок и на автомобильных дорогах, пишут ученые в Science.

Часто для решения повседневных проблем ученые прибегают к физическому моделированию или поиску неожиданных научных аналогий. Типичный пример такого подхода — описание пробок на дорогах. Например, известно, что при определенной концентрации движущихся машин иногда пробки начинают возникать там, где их в принципе быть не должно. Чтобы понять, из-за чего возникают такие ситуации и как с ними бороться, физики предлагают использовать гидродинамические и статистические модели. Другие ученые предлагают следить за тем, как в условиях большой плотности ведут себя рои роботов, которые по определенным правилам двигаются по поверхности, не управляясь при этом из центра, а договариваясь между собой.

Ученые из США и Германии под руководством Дэниэла Голдмана (Daniel I. Goldman) из Технологического института Джорджии обнаружили, что помочь в этой ситуации могут не только искусственные модели и теоретические оценки из других наук, но и наблюдение за животными, которые успешно решают аналогичные проблемы в естественной среде. В исследовании авторы работы наблюдали за колониями муравьев, которым регулярно требуется переползать из одного места в другое через довольно узкие проходы или туннели (например при строительстве муравейника).

Ученые провели эксперимент с огненными муравьями вида Solenopsis invicta, колонии которых (численностью до 30 особей) помещали в контейнер с модельной почвой, состоящей из стеклянных частиц диаметром от 200 до 300 микрометров. В этой «почве» насекомые начинали рыть муравейник, состоящий из системы туннелей. Во время рытья муравьям нужно было все время выносить твердые частицы наружу, поэтому им приходилось постоянно меняться местами, создавая в конце туннелей пробки.

Трехмерная модель прорытых муравьями туннелей (слева) и фотография одного из них (справа)

Источник

Технику строительства муравьев изучили при помощи рентгена

Ученые из Калифорнийского технологического института (Caltech) выяснили, как муравьи строят жилища. Исследования показали, что они создают целые подземные «города» на глубине до 7,5 метров, сообщает Proceedings of the National Academy of Sciences.

Ученые стремились выяснить, насколько осознанно действуют муравьи при прокладке туннелей. Известно, что в их гнездах существует разветвленная система проходов и специализированные помещения – «ясли» для малышей, места для складирования отходов и так далее.

В ходе эксперимента ученые посадили муравьев в чашки с землей и наблюдали за их передвижениями при помощи рентгеновской установки. Оказалось, что муравьи предпочитали копать туннели у стенок чашки, так как это было наименее трудоемким, и выбирали как можно более прямой путь.

Ученые установили, что муравьи строят туннели с учетом законов физики. Так, они удаляют из почвы самые рыхлые зерна и создают своего рода защитную «арку» в земле, чей диаметр превышает диаметр самого хода. Она снижает давление на стенки и позволяет предотвратить обвалы.

Но, как отметили авторы исследования, эти действия муравья производят не сознательно, а повинуясь инстинкту. Они добавили, что понимание технологии муравьев может помочь людям строить прочные туннели или разработать эффективную модель робота для земляных работ.

Ранее новый вид муравьев обнаружили на острове Борнео. В случае опасности они самоуничтожаются.

Источник

Учёные раскрыли секреты строительства тоннелей муравьями

Учёные из США раскрыли секрет успеха агрессивного инвазивного вида муравьёв. Насекомые вида Solenopsis invicta, или муравьи огненные импортные красные, способны проложить туннели в любом типе почвы, подстраиваясь к условиям и меняя свои методы «бурения».

Муравей огненный импортный красный, или Solenopsis invicta (фото BBC).

«Люди создают подземные ходы с помощью бульдозеров и тяжёлой техники, – говорит профессор Дэн Голдман (Dan Goldman) из Технологического института Джорджии. – Муравьи же используют свои острые маленькие придатки, которыми они захватывают землю и песок и манипулируют ими. И это получается у них лучше, чем у любой рукотворной машины».

Муравьи вида S. invicta особенно хороши в этом виде работ. Они являются «уроженцами» Южной Америки, однако тысячи колоний этих трудолюбивых и весьма агрессивных насекомых распространились за последние годы по всей территории США, Австралии и Китая. В Северную Америку они попали 80 лет назад. Неудивительно, что с «иноземными захватчиками» учёные всячески пытаются бороться.

Учёные заставили муравьёв рыть тоннели в массе из стеклянных шариков, чтобы заснять процесс на видеокамеру (фото Laura Danielle Wagner).

Профессор Голдман и его коллеги протестировали копательные способности муравьёв, наблюдая за тем, как группа из сотни особей в прозрачных цилиндрах бурит три различных типа почвы – слабой, средней и высокой зернистости. Также они проверили работу насекомых в почвах с различными уровнями влажности.

Учёные придумали эксперимент, который позволил с помощью рентгена наблюдать за развитием муравьиных гнёзд в течение 40 часов.

В целом у муравьёв получалось быстрее прокладывать туннели в более зернистой почве, а более сложные разветвлённые структуры они создавали в более влажных зернистых почвах. Это объясняется тем, что водные частицы создают силы, склеивающие гранулы земли вместе, что делает структуры более надёжными.

«Для того чтобы успешно копать туннели, муравьям нужны почвы, влажность которых выше 5%», – объясняет Голдман.

Учёные из Шеффилдского университета создали рой роботов, вдохновившись колониями насекомых (фото University of Sheffield).

Во второй части эксперимента команда постаралась зафиксировать действия каждой отдельной особи. Исследователь Дарья Монаенкова (Daria Monaenkova) сделала видеозаписи того, как муравьи копают ходы в прозрачных цилиндрах, наполненных стеклянными шариками различных размеров (очевидно, животные приняли стекло за почву).

Визуальные наблюдения показали: муравьи используют два различных метода копания. Если им попадаются крупные гранулы, они поднимают одну частицу и перемещаются назад по туннелю вместе с ней. Однако если им попадаются мелкие гранулы (мелкозернистая почва), то муравьи захватывают и сжимают вместе несколько гранул, а сами отходят к боковым стенкам туннеля. Затем они собирают гранулы, разворачиваются и двигаются наверх, вынося шарики на поверхность.

Муравей огненный импортный красный, или Solenopsis invicta (фото BBC).

Профессор Голдман отметил, что изобретательность муравьёв удивила его. В особенности учёных поразило то, как насекомые лепили что-то вроде «снежка» из этих гранул с помощью своих передних конечностей, челюстей и даже иногда усиков, причём всегда «снежки» получались одинакового размера.

Голдман добавил, что исследования подобного рода могут помочь в разработке поисковых и аварийно-спасательных роботов. Они смогут работать большой командой и будут манипулировать предметами в нестабильных условиях (например, в разрушенных зданиях). Также рой роботов с такими навыками манипулирования может найти применение в строительстве, ликвидации последствий стихийных бедствий и горнодобывающей промышленности.

Научная статья американских исследователей была опубликована в издании Journal of Experimental Biology.

Источник

Как муравьи роют тоннели

Возможно, скрепляют жидкостями своего организма

хотя))) ну и похер)

1 минус получил и сразу отступил?

Муравейник упадка: Деградировавшие муравьи поразитируют на здоровом рое и разрушают его. Это очень похоже на поведение людей

Муравейник — это настоящая цитадель. Тысячи рабочих и охранников готовы предупредить о малейшем намёке на опасность из вне. Для насекомых нет места безопаснее, чем центр этой несокрушимой крепости. И всё же, проникнуть в неё возможно. И никто не справляется с проникновением в муравейник лучше, чем другие муравьи.

Хитрозадых насекомых насчитывается более 200 с лишним видов, но мы назовём их общим словом — тунеядцы. Появились муравьи-нахлебники независимо друг от друга — они из самых разных родов и живут во всех уголках света. Паразиты давно осознали, что нужды бороться за выживание самостоятельно нет, поэтому переложили эту почётную обязанность на плечи более сильных собратьев. Они селятся в чужих муравейниках и живут на всём готовеньком.

Внешне дармоеды ведут себя как обычные муравьи: ходят туда-сюда, просят у «сородичей» еду. Чтобы попасть внутрь и не погибнуть, паразитам пришлось выучить язык своих невольных хозяев — любая ошибка выдаст в тебе пришельца. Только на благо общественности они не работают — их интересует лишь личная выгода.

Чтобы незаметно от других работяг отсиживать пятую точку, муравьи-нахлебники научились создавать муравейник внутри муравейника. Их камеры отдыха и размножения спрятаны прямо в стенах мегаполиса. Несанкционированные постройки теряются в гигантских сооружениях хозяев, но очередная перепланировка жилища, коей работяги занимаются постоянно, может обнажить тайное убежище. И тогда халявщикам настанет каюк.

На бумаге план кажется надёжным, как швейцарские часы: воруй крошки с барского стола и свежие яйца из камеры размножения. Прекрасная и простая жизнь. Но на деле муравьи-паразиты лишь оттягивают неизбежное.

Чем больше дармоеды будут приспосабливаться к халявной жизни, тем более беспомощными они станут — это путь всех паразитов. А без хозяев они уже не выживут: рабочих у них нет, а деградировавшие тела не способны на работу. Выкачивая ресурсы из муравейника, они сами доводят до коллапса всю систему, утягивая на дно как своих сородичей, так и весь муравейник. Как хорошо, что у людей нет таких паразитов. Нет же?

Ответ на пост «Замена железнодорожного моста за четыре дня»

А вот такой туннель под мостом делали летом 2020-го в эстонском городе Тарту.

Ситуация: одна из главных улиц города с практически непрекращающимся (днём, по крайней мере) движением. Перпендикулярно ей — железнодорожный виадук с тоже довольно активным движением. Следующие места, где можно пересечь железную дорогу, далеко — поток туда не перенаправишь.

Задача: сделать по обе стороны существующего узенького тоннеля (на две машины в каждую сторону, плюс пешеходу боком просочиться) надо построить удобные, широкие пешеходно-велосипедные проходы.

Туннели строятся отдельно на бетонном заводе, привозятся и примеряются к насыпи. Затем каждый из них по очереди продавливается сквозь насыпь — земля откапывается по мере толкания туннеля. Всё это без полной остановки ни автомобильного движения (перекрывали по одной стороне за раз, сужая туннель до одной полосы в каждую сторону), ни железнодорожного (как пассажирские поезда, так и длинные составы с цистернами российской нефти на экспорт).

Ну тут, конечно, не четыре дня, а по неделе на каждую сторону ушло. Продавливали туннели по три-четыре метра в день.

Плюс ещё строят удобный вело-мост, чтобы можно было переехать с одной стороны дороги на другую, не мешая машинам.

Креативный муравьед

Проход запрещен!

Этот муравей использует свою до жопы большую голову, чтобы блокировать вход в гнездо.

Комментарий: «Представьте, что вы родились и вы буквально — просто дверь.»

Муравьи едят сладкую росу

Муравьи пытаются украсть посылку прямо на пороге дома

Предупреждение

Фото сделано подругой сегодня
Лен. область

ПЕРВЫЕ МУРАВЬИНЫЕ ФЕРМЫ

По факту это хобби родилось в 1950-х годах благодаря американцу Милтону Левайне.

Он родился в Питтсбурге, штат Пенсильвания, 3 ноября 1913 года в семье Гарри и Мэри Левайн.

В детстве Левайн собирал муравьев в банку на ферме своего дяди в Пенсильвании.

После второй мировой войны они с партнёрами создали компанию по производству пластиковых игрушек. Так как это был быстрорастущий рынок,

игрушки имели компактные габариты и специально проектировались для почтовых заказов.

В 1956 году, во время пикника у бассейна своей сестры, он заметил кучку муравьев. Это вдохновило его на создание игрушки «дяди Милтона», которая больше всего известна своей «муравьиной фермой дяди Милтона».

Вспомнив свою детскую коллекцию муравьев, он сказал: «Мы должны сделать Антариум»

Первые муравьиные фермы были проданы за 1,29 доллара и имели размер 15 на 23 сантиметров.

Бизнес процветал после того, как рекламные объявления в школах вызвали тысячи заказов в неделю.

Левайн придумал новое название компании, сказав: «Кто-то сказал, что если у меня есть все эти муравьи, то я должен быть дядей.»

В то время ферма не включала в состав матку (королеву) по юридическим причинам, т.к. федеральный закон США запрещал перевозить живых маток (они попадали под категорию вредителей).

После того, как ребенок купил муравьиную ферму, он должен был отправить запрос на отправку 25 муравьев, которые доставлялись во флаконе через несколько недель.

Муравьи, содержащиеся в ферме, относятся к виду Pogonomyrmex californicus, обитающие на юго-западе США, этот вид обладал полигинией, поэтому в матке не было необходимости.

На момент его смерти было продано более 20 миллионов позиций, причем темп роста составлял 30 000 в месяц.

Источник