Муравьи тонут или нет

Сайт о нанотехнологиях #1 в России

Попадая в воду, колония огненных муравьёв образует что-то вроде живого плота. В таком состоянии насекомые могут более или менее в целости и сохранности добраться до суши. «Плот» держат на воде физические характеристики и поведенческие особенности муравьёв.

Если бросить муравья в воду, он не утонет: его тело покрыто водоотталкивающим воскоподобным веществом, он весь окружён пузырьками воздуха, «прикреплёнными» к его экзоскелету, к тому же насекомое спасает поверхностное натяжение воды. Один муравей может свободно разгуливать по водной глади. Но что будет, если в воде окажется целый ком из тысяч муравьёв, сцепившихся друг с другом? Здравый смысл подсказывает, что колония пойдёт на дно — никакое поверхностное натяжение не сможет противостоять общему весу насекомых.

Между тем на протяжении многих лет людям удаётся наблюдать колонии огненных муравьёв, перемещающихся по рекам Южной Америки в сезон дождей. Исследователи из Технологического института Джорджии (США) попытались раскрыть секрет «водоплавающих» муравьиных колоний, использовав для этого огненного муравья Solenopsis invicta.

Рис. 1. Утопить муравьиный плот не так-то просто. (Здесь и ниже фото Ant Laboratory, Georgia Institute of Technology).

Попадая в воду, эти насекомые хватают друг друга за мандибулы и ноги, причём сила захвата в 400 раз превышает вес муравьиного тельца. Сцепившись так, муравьи удерживают множество маленьких пузырьков воздуха, «захваченных» отдельными особями и попавших между ними. В результате вода не может просочиться между муравьями. То есть воздух, «собранный» множеством насекомых, объединяется и переходит как бы в коллективное владение, удерживая на плаву всех.

Дальше — больше. Другие члены колонии взгромождаются на тех, кто лежит на воде. Когда конструкция начинает погружаться, муравьи синхронно напрягают мышцы, чтобы ещё сильнее уплотнить «дно» и воспрепятствовать всякой возможности «течи». Если вам захочется утопить колонию, то намного проще будет добавить в воду мыло — оно ослабит поверхностное натяжение, и муравьёв не спасут никакие воздушные пузыри и водоотталкивающее покрытие.

Поток муравьёв и муравьи как жидкость:

Но спасательная физика муравьиного плота подкреплена поведенческими механизмами. У колонии на воде поддерживается постоянная толщина — а значит, насекомые «с умом» распределяются по поверхности своего ковчега — так, чтобы не утонуть от перегруза. На плоту плывут все члены колонии, при этом матка и яйца находятся в центре, окружённые дополнительной плотной оболочкой из муравьёв-рабочих.

В то же время, как пишут исследователи в журнале PNAS, каждый муравей выполняет, в сущности, простую работу. Когда насекомое тонет, оно пытается выбраться наружу, когда видит над собой не другого муравья, а открытое пространство — стремится выползти в образовавшийся просвет. При попадании колонии в воду она ведёт себя, словно огромная капля масла (вернее, капля очень вязкого масла — см. видео!), — расползаясь по поверхности воды, но не смешиваясь с ней.

Поведенческие особенности муравьёв можно было бы взять на вооружение в робототехнике: скорее всего, конструкторам стоит сосредоточиться на создании не индивидуального супермозга, а на моделировании множества мелких, просто устроенных элементов, каждый из которых выполняет маленькую, элементарную задачу, зато при их объединении получается сверхумное устройство. Да, ни в чём не уступающее вот такой муравьиной колонии…

Источник

15 удивительных фактов о муравьях

Они хоть и маленькие, но очень сложные существа.

Муравьи способны создать сложные дома с туалетом для себя, использовать лекарства для борьбы с инфекцией, а также учить друг друга новым навыкам.

Вот 15 очень интересных и удивительных фактов про этих насекомых:

1. Муравьи не всегда трудолюбивы.

Несмотря на свою репутацию преданных рабочих, не все муравьи в семье тягают груз, превышающий свой собственный вес.

В одном исследовании одного муравейника в Северной Америке, ученные следили за муравьями из рода Temnothorax. Они обнаружили, что почти четверть муравьев вели себя довольно пассивно за весь период исследования. Пока ученные не могут сказать, почему некоторые муравьи бездействуют.

2. Муравью с удовольствием едят фаст фуд.

В 2014-м году ученные оставили на тротуаре Нью-Йорка хот-доги, картофельные чипсы и другие продукты из фаст фуда, чтобы понаблюдать, сколько человеческой еды муравьи захотят съесть.

Спустя сутки они вернулись на место и взвесили оставшуюся еду, чтобы понять, сколько съели муравьи. Они посчитали, что за год муравьи (и другие насекомые) съедают почти 1 000 кг выброшенной еды.

3. Иногда муравьи выращивают личинок бабочек. Голубянка и мирмик.

Голубянка алькон, дневная бабочка из семейства голубянок, иногда обманывает мирмиков — род мелких земляных муравьев — чтобы те выращивали за них детенышей.

Муравьи порой путают запах личинки гусеницы с запахом своего муравейника, считая, что личинка является частью их семьи. Они забирают личинку с собой в муравейник, снабжают ее нужной пищей и охраняют ее для чужеродных видов.

4. Муравьи делают туалеты в своих муравейниках.

Муравьи не просто ходят туда-сюда. Некоторые справляют нужду вне муравейника в кучу, называемую мусорной ямой.

Другие, как обнаружили недавно ученые, облегчаются в специальных местах внутри своего дома.

Как пример можно взять черных садовых муравьев, которые, несмотря на то, что оставляют мусор и мертвых насекомых вне муравейника, держат свои отходы жизнедеятельности в углах своих домов — месте, которое похоже на маленькую уборную.

5. Муравьи принимают лекарства, когда болеют.

В недавнем исследовании ученые обнаружили, что, когда муравьи сталкиваются со смертельным грибком, они начинают употреблять пищу богатую свободными радикалами, которая помогает бороться с инфекцией.

6. Муравьи могут напасть на добычу во множество раз больше и тяжелее их самих.

Кусачие муравьи из рода Leptogenys, подсемейства Понерины, в основном питаются многоножками, которые во много раз превышают размер самих муравьев. Нужно около дюжины этих насекомых, чтобы сразить многоножку, а сам процесс нападения довольно интересно наблюдать.

Муравьи нападают на многоножку (видео)

7. Муравьи могут чувствовать неуверенность в себе.

Исследование черных садовых муравьев, проведенное в 2015-м году, показало, что муравьи могут понимать, что они чего-то не знают.

Когда ученые поставили муравьев в непредсказуемую ситуацию, вероятность, что насекомые оставят феромонный след для своих сородичей, чтобы те пошли за ними, существенно снижалась.

По словам ученых это означает, что насекомые понимают, что они не уверены, в правильном ли направлении идут.

8. Почему муравьи ходят по воде?

Вы замечали, что во время дождя муравьи не тонут? Они настолько легкие, что даже не могут разорвать поверхностное натяжение воды. Муравьи просто ходят по ней.

9. У муравьев самые быстрые рефлексы во всем животном королевстве.

Муравьи рода Odontomachus («сражающийся зубами») являются хищниками и обитают в Южной и Центральной Америке. Они могут захлопнуть свою челюсть со скоростью 233 км/час.

10. У самцов муравьев нет отца.

Самцы появляются из неоплодотворенных яиц и имеют только один набор хромосом, который они получают от своей матери. Самки муравьев, с другой стороны, появляются из оплодотворенных яиц и имеют два набора хромосом: один от матери, другой от отца.

11. Муравьи считают свои шаги.

В ветряных пустынных просторах муравьи после поиска пищи идут домой, считая свои шаги, чтобы вернутся обратно в муравейник.

В 2006-м году было проведено исследование, которое доказало, что муравьи делают одинаковые шаги, даже если им удлинить или укоротить ноги.

12. Муравьи побывали в космосе.

В 2014-м году группа муравьев прибыла на Международную космическую станцию для исследования того, как насекомые ведут себя в условиях микрогравитации. Несмотря на непривычную окружающую обстановку, муравьи продолжали работать вместе, исследуя свою территорию.

13. Муравьи — единственные нечеловекообразные животные, способные учить.

В исследовании 2006-го года, ученные обнаружили, что мелкие муравьи из вида Temnothorax albipennis ведут других муравьев своего вида к еде, тем самым показывая им путь, чтобы те запомнили. По словам ученых, это первый случай, когда одно нечеловекообразнее животное обучает другого.

14. Муравьи могут играть роль пестицидов.

Ученые провели детальный обзор более 70-ти исследований, в которых анализировалась возможность использования муравьев-портных для защиты сельхозугодий. Они обнаружили, что эти насекомые отгоняют вредителей от цитрусовых и других плодовых культур.

Муравьи-портные живут в гнездах, которые строят в деревьях. Исследование показало, что сады с деревьями, в которых живут муравьи-портные, имели меньше повреждений, что в свою очередь приводило к богатым урожаям.

15. Муравьи могут клонировать друг друга.

Муравьи-амазонки размножаются с помощью клонирования. В колонии муравьев нет самцов, и ученые так и не нашли их, но вместо этого они обнаружили, что вся колония этих муравьев состоит из клонов королевы.

Источник

Могут ли муравьи жить под водой ?

Австралийский ученый-энтомолог из Университета имени Джорджа Кука в городе Таунсвиль Саймон Робсон открыл муравьев, способных плавать кролем.

Это единственный из известных на сегодняшний день видов муравьев, способных не только плавать, но и длительное время находиться под водой, спасаясь, таким образом, от хищников. Уникальное насекомое, длина туловища которого составляет всего один сантиметр, гнездится в затопленных районах среди мангровых зарослей.
По его словам, примечателен тот факт, что открытие было сделано не в результате целенаправленного и длительного исследования, а совершенно случайно. «Я работал со съемочной группой на севере штата Квинсленд, где мы готовили научно-популярный фильм о насекомых, обитающих в мангровых зарослях. В процессе съемки колонии муравьев мною было замечено необычное поведение отдельных экземпляров, которые не только спокойно передвигались в воде, но и погружались на значительную глубину. Дальнейшее изучение этих особей и привело к неожиданному открытию», — отметил ученый. По его словам, они с коллегами решили заснять муравья и, чтобы он не убежал, его поместили на камушек в воде. Удивлению их не было предела, когда муравей неожиданно нырнул под воду и уплыл, причем в его движениях угадывался кроль. «Они вытягивают заднике лапки, а передние двигаются так, будто они плывут кролем».
Согласно теории доктора Робсона, способность плавать и длительное время пребывать в подводном состоянии серые мангровые муравьи polyrhachis sokolova приобрели в процессе эволюции, защищаясь, таким образом, от многочисленных хищников-земноводных, живущих на берегах.

«Науке известно, что в случае возникновения опасности отдельные виды муравьев способны некоторое время искать спасения в воде, как например, насекомые, живущие на побережье Амазонки. Однако новый вид муравьев — единственный, чьи представители используют водный и подводный способы перемещения в естественных условиях. При этом они способны переносить на значительные расстояния пищу для себя и своих сородичей. Манера их передвижения по воде напоминает лягушек», — добавил Саймон Робсон.

В настоящее время ученый-энтомолог в сотрудничестве со специалистами из Школы тропической биологии Таунсвильского университета планирует провести серию исследований новых представителей мира насекомых. «Как показывает практика, для открытия не требуется ехать в дальние страны и другие континенты. Удивительное и непознанное — рядом с нами, надо только суметь его рассмотреть», — заключил ученый.

Источник

почему муравьи боятся воды?

Для некоторых видов муравьев вода-родная стихия.

Попадая в воду, колония огненных муравьёв образует что-то вроде живого плота.

В таком состоянии насекомые могут более или менее в целости и сохранности добраться до суши. «Плот» держат на воде физические характеристики и поведенческие особенности муравьёв.

Если бросить муравья в воду, он не утонет: его тело покрыто водоотталкивающим воскоподобным веществом, он весь окружён пузырьками воздуха, «прикреплёнными» к его экзоскелету, к тому же насекомое спасает поверхностное натяжение воды. Один муравей может свободно разгуливать по водной глади. Но что будет, если в воде окажется целый ком из тысяч муравьёв, сцепившихся друг с другом?

На протяжении многих лет людям удаётся наблюдать колонии огненных муравьёв, перемещающихся по рекам Южной Америки в сезон дождей. Исследователи из Технологического института Джорджии (США) попытались раскрыть секрет «водоплавающих» муравьиных колоний, использовав для этого огненного муравья Solenopsis invicta.

Попадая в воду, эти насекомые хватают друг друга за мандибулы и ноги, причём сила захвата в 400 раз превышает вес муравьиного тельца. Сцепившись так, муравьи удерживают множество маленьких пузырьков воздуха, «захваченных» отдельными особями и попавших между ними. В результате вода не может просочиться между муравьями. То есть воздух, «собранный» множеством насекомых, объединяется и переходит как бы в коллективное владение, удерживая на плаву всех.

Дальше — больше. Другие члены колонии взгромождаются на тех, кто лежит на воде. Когда конструкция начинает погружаться, муравьи синхронно напрягают мышцы, чтобы ещё сильнее уплотнить «дно» и воспрепятствовать всякой возможности «течи» . Если вам захочется утопить колонию, то намного проще будет добавить в воду мыло — оно ослабит поверхностное натяжение, и муравьёв не спасут никакие воздушные пузыри и водоотталкивающее покрытие.

Но спасательная физика муравьиного плота подкреплена поведенческими механизмами. У колонии на воде поддерживается постоянная толщина — а значит, насекомые «с умом» распределяются по поверхности своего ковчега — так, чтобы не утонуть от перегруза. На плоту плывут все члены колонии, при этом матка и яйца находятся в центре, окружённые дополнительной плотной оболочкой из муравьёв-рабочих.

А вот для мангровых муравьев Polyrhachis sokolova плавание это просто необходимость.

Эти муравьи живут в мангровых лесах на севере Австралии в некоторых регионах юго-восточной Азии. Их гнезда часто оказываются под водой, и такая способность необходима им, чтобы выживать в подобной неблагоприятной среде. Они даже могут переправлять по поверхности воды пищу, умеют ориентироваться в пространстве и по воде находить дорогу обратно.

Источник