Ohnivé mravce sa cielene prepájajú a vytvárajú zosieťovanú štruktúru, ktorá sa správa ako kompaktný materiál pripomínajúci gumu.
Pri zatopení hniezda vodou ohnivé mravce zo svojich tiel vytvoria plte plávajúce na vode. Ilustračný obrázok. Zdroj: Wikimedia Commons
Ohnivé mravce dokážu svojimi telami vytvoriť niečo ako zosieťovaný materiál. Pripomína gumu, má však aj ďalšie, oveľa nezvyčajnejšie mechanické vlastnosti, ktoré vedci nedokážu umelo napodobniť.
Ohnivý mravec (Solenopsis invicta) využíva mimoriadnu stratégiu prežitia. Pri zatopení hniezda vodou mravce zo svojich tiel vytvoria plte plávajúce na vode. Tieto plte majú, ako sa teraz ukázalo, mimoriadne vlastnosti, ktoré sa dajú umelo vytvorenými technickými materiálmi len ťažko napodobniť.
Mravce sa zoskupujú cielene
Ako uvádza výskumná skupina pod vedením Chung-Hao Chena z Národnej univerzity Tsing Hua na Taiwane, mravčie plte sa dajú roztiahnuť v jednom smere bez toho, aby sa zúžili alebo stenčili. V štúdii uverejnenej v časopise Physical Review E tím skúmal a testoval teóriu o tom, na základe čoho mravce tieto plte formujú. Vedci porovnávali ohnivé mravce s inými druhmi mravcov a analyzovali ich správanie a vlastnosti.
Ohnivé mravce sú známe tým, že za určitých podmienok vytvárajú zvláštne zhluky. Nelozia len tak náhodne jeden po druhom. Cielene sa prepájajú a vytvárajú zosieťovanú štruktúru, ktorá sa správa ako kompaktný materiál pripomínajúci gumu, ktorá navyše veľmi bolestivo štípe.
Môžu za to feromóny?
Pozoruhodné je, že zatiaľ nikto nevie, na základe čoho a ako sa mravce zhlukujú. Doteraz sa predpokladalo, že úlohu zohráva takzvaný Cheerio efekt, pomenovaný podľa raňajkových cereálií, ktoré sa vďaka povrchovému napätiu zhlukujú na povrchu mlieka.
Tím však dokázal, že v tomto prípade to tak nie je. Keď vedci hodili do vody mravce iného druhu, nezhlukovali sa. Fyzikálny efekt teda nie je tým, čo spôsobuje zhlukovanie mravcov.
Podľa tímu vedcov okolo Chena môžu za zhlukovanie feromóny. Pokusy na vibračnom stole potiahnutom teflónom ukázali, že sa mravce pod vplyvom otrasov začali zhlukovať. Horizontálne a vertikálne otrasy mali na ne teda rovnaký efekt ako voda.
Pružný a odolný biomateriál
Zhlukovaním mravce vytvoria biomateriál, ktorý pozostáva výlučne z ich poprepájaných tiel. Možno ho analyzovať rovnakými metódami ako gumu alebo drevo, ideálne vo vhodnom ochrannom odeve, ktorý chráni pred uštipnutím.
Keďže mravce dokážu individuálne reagovať na vonkajšie podnety (sily a napätia), mravčí materiál vykazuje nezvyčajné vlastnosti, ktoré majú len exotické materiály. Ešte v roku 2016 tím pod vedením Michaela Tennenbauma z Technickej univerzity v Georgii v Atlante pri experimentoch zistil, že mravčie zhluky sú elastické ako guma a zároveň pružné ako žuvačka. Čím viac mravcov zhluk obsahuje, tým sú tieto vlastnosti výraznejšie.
Nulový Poissonov pomer
Plte, ktoré mravce vytvárajú vo vode, sú v podstate membrány pozostávajúce z dvoch vrstiev mravcov. Chenov tím nechal zvieratá postaviť plte medzi dvoma plávajúcimi drevenými palicami. Jedna z nich bola napojená na senzor, ktorý meral silu mravčej membrány. Ukázalo sa, že hoci sa plť mohla roztrhnúť, mravce trhliny v plti cielene zaplátali, takže membrána bola samoregeneračná.
Najpozoruhodnejšie na mravčích pltiach bolo zistenie, že sa plť nestenčila ani nezúžila, keď ju výskumná skupina natiahla. Mravce sa jednoducho preskupili.
Z hľadiska materiálových vlastností má plť nulový Poissonov pomer: napätie v jednom priestorovom smere nespôsobuje nijaké napätie v ostatných priestorových smeroch. Pre väčšinu materiálov totiž platí, že sa pri naťahovaní v priečnom smere zužujú.
Zdroj: Spektrum, Physical Review E
(zh)
