Se forman balsas de hormigas rojas debido al efecto Cheerios, concluye un estudio

Las hormigas de fuego pueden ser el flagelo de los estados del sur como Georgia y Texas, pero científicamente, son infinitamente atractivo como ejemplo de comportamiento colectivo. Varias hormigas bravas bien separadas entre sí se comportan como hormigas individuales. Pero se empaquetan lo suficientemente juntos como para actuar más como una unidad, exhibiendo propiedades tanto sólidas como líquidas. Pueden formar balsas para sobrevivir a las inundaciones, organizarse en torres e incluso puedes verterlas de una tetera como líquido.

«Agregados, casi pueden considerarse una sustancia conocida como ‘materia activa'», dijo. Hungtang Co., ahora un posdoctorado en la Universidad de Princeton, que comenzó a estudiar estas fascinantes criaturas como estudiante graduado en Georgia Tech en 2018. (Y sí, lo han picado muchas, muchas veces). Es coautor de dos artículos recientes que examinan la física. las hormigas de fuego. el primero Esta publicado La revista Bioinspiration and Biomimetics (B&B) estudió cómo se comportan las hormigas de fuego en el agua que fluye en comparación con el agua estática.

Segundo, aceptado para publicación en Physical Review Fluids investigó el mecanismo por el cual las hormigas de fuego se unen para formar balsas en primer lugar. Co y otros. se sorprendieron un poco al descubrir que el mecanismo principal parece ser el llamado «efecto Cheerios– llamado así por la tendencia de los últimos Cheerios restantes a flotar en la leche, formando un charco en el tazón, ya sea moviéndose hacia el centro o hacia los bordes exteriores.

Una hormiga solitaria tiene cierta cantidad de hidrofobicidad, es decir, la capacidad de repeler el agua. Este se mejora la propiedad mientras se unen, entretejiendo sus cuerpos como una tela impermeable. Las hormigas recolectan todos los huevos, se abren camino hacia la superficie a través de túneles en el nido y, cuando aumenta la inundación, usan sus mandíbulas y garras para rebotar en los cuerpos de las demás hasta que se forma una estructura plana similar a una balsa. Cada hormiga se comporta como una molécula individual en la materia, digamos granos de arena en un montón de arena. Las hormigas pueden hacer esto en menos de 100 segundos. Además, la balsa de hormigas es «autocurativa». es lo suficientemente fuerte como para que, si pierde una hormiga aquí y allá, la estructura general pueda permanecer estable e intacta, incluso durante meses.

En 2019, Koh y colegas Informes que las hormigas de fuego podían sentir activamente cambios en las fuerzas que actuaban sobre su balsa flotante. Las hormigas reconocieron diferentes condiciones de flujo de fluidos y pudieron ajustar su comportamiento en consecuencia para mantener la estabilidad de la balsa. Una paleta que se mueve a través del agua del río creará una serie de remolinos giratorios (conocidos como remolinos), lo que hará que las balsas de hormigas giren. Estas rotaciones también pueden ejercer fuerzas adicionales sobre la balsa suficientes para romperla. Los cambios en las fuerzas centrífugas y de cizallamiento que actúan sobre la balsa son bastante pequeños, quizás del 2 al 3 por ciento de la gravedad normal. Sin embargo, de alguna manera las hormigas pueden sentir estos pequeños movimientos con sus cuerpos.

A principios de este año, científicos de la Universidad de Colorado, Boulder, reveló algunas reglas simples parece controlar cómo las balsas de natación de las hormigas de fuego se contraen y expanden en forma con el tiempo. cómo hemos informado en ese momento, a veces las estructuras se comprimían en densos círculos de hormigas. En otras ocasiones, las hormigas saldrían volando para formar extensiones en forma de puente (pseudópodos), a veces usando las extensiones para escapar de los contenedores.

¿Cómo lograron las hormigas estos cambios? Las balsas generalmente constan de dos capas diferentes. Las hormigas de la capa inferior tienen un propósito estructural, formando una base estable para la balsa. Pero las hormigas de la capa superior se mueven libremente sobre los cuerpos conectados de sus hermanas de la capa inferior. A veces, las hormigas se mueven de la capa inferior a la superior o de arriba a abajo en un ciclo de cinta rodante en forma de dona.

Co et al.El estudio de B&B tiene un enfoque algo relacionado, con la excepción del estudio de Boulder, que examinó la dinámica colectiva general en lugar de las interacciones entre hormigas individuales. «Hay miles y miles de hormigas en la naturaleza, pero nadie sabe realmente cómo interactúan los pares de hormigas entre sí y cómo eso afecta la estabilidad de la balsa», dijo Cohn Arci.

Con balsas tan grandes, la repetibilidad puede ser un problema. Koh quería tener un poco más de control sobre sus experimentos y también estudiar cómo las hormigas se adaptan a diferentes escenarios de flujo de agua. Descubrió que las hormigas utilizan una estrategia de racionalización activa, cambiando la forma de la balsa para reducir la resistencia. «Entonces, tal vez se necesita menos energía o menos costo metabólico para aferrarse a la vegetación que si se mantuvieran en la forma original de panqueque más grande», dijo Ko.