توصلت الدراسة إلى تشكل أطواف من النمل الناري بسبب تأثير Cheerios

قد يكون النمل الناري هو لعنة الولايات الجنوبية مثل جورجيا وتكساس ، ولكن من الناحية العلمية فهي رائعة إلى ما لا نهاية كمثال على السلوك الجماعي. يتصرف عدد قليل من النمل الناري المتباعد جيدًا مثل النمل الفردي. لكن قم بتجميعها بإحكام بما فيه الكفاية معًا ، وستعمل بشكل أشبه بوحدة واحدة ، تظهر خصائص صلبة وسائلة. يمكنهم تشكيل أطواف للنجاة من الفيضانات المفاجئة ، وتنظيم أنفسهم في أبراج ، ويمكنك حتى سكبهم من إبريق الشاي مثل السوائل.

قال هونغتانغ كو ، زميل ما بعد الدكتوراه حاليًا في جامعة برينستون ، والذي بدأ دراسة هذه المخلوقات الرائعة عندما كان طالب دراسات عليا في جورجيا للتكنولوجيا 2018 ، "مجمعة ، يمكن اعتبارها تقريبًا مادة ، تُعرف باسم" المادة النشطة ". ونعم ، لقد تعرض للسع مرات عديدة.) شارك في تأليف ورقتين حديثتين عن فيزياء طوافات النمل الناري. الأول ، الذي نُشر في مجلة Bioinspiration and Biomimetics (B&B) ، حقق في سلوك طوافات النمل الناري في المياه الجارية مقابل ظروف المياه الساكنة.

أما الثانية ، التي تم قبولها للنشر في Physical Review Fluids ، فتستكشف الآلية التي يجتمع من خلالها نمل النار معًا لتشكيل الأطواف في المقام الأول. كو وآخرون . فوجئوا إلى حد ما عندما اكتشفوا أن الآلية الرئيسية تبدو وكأنها ما يسمى بـ "تأثير Cheerios" - سمي هذا الاسم نسبة لميل آخر ما تبقى من Cheerios العائم في الحليب للتكتل معًا في الوعاء ، إما الانجراف إلى المركز أو الحواف الخارجية .

تمتلك نملة واحدة درجة معينة من الكراهية للماء ، أي القدرة على صد الماء. تتكثف هذه الخاصية عندما يتحدون ، وينسجون أجسادهم كقطعة قماش غير منفذة. يجمع النمل كل البيض ، ويصعد إلى السطح عبر أنفاقهم في العش ، ومع ارتفاع مياه الفيضان ، يقضمون بعضهم البعض بفكهم السفلي ومخالبهم حتى يتشكل هيكل مسطح يشبه الأسنان. تتصرف كل نملة مثل جزيء فردي في مادة ما ، على سبيل المثال حبات الرمل في كومة من الرمل. يمكن للنمل تحقيق ذلك في أقل من 100 ثانية. بالإضافة إلى ذلك ، فإن طوف النمل "يشفي ذاتيًا": إنه قوي بما يكفي أنه إذا فقد نملة هنا وهناك ، يمكن أن يظل الهيكل العام ثابتًا وسليمًا ، حتى لعدة أشهر في كل مرة.

في عام 2019 ، أفاد كو وزملاؤه أن النمل الناري يمكن أن يشعر بنشاط بالتغيرات في القوى المؤثرة على طوفه العائم. تعرف النمل على ظروف تدفق مائع مختلفة ويمكنه تكييف سلوكه وفقًا لذلك للحفاظ على استقرار الطوافة. سيخلق مجداف يتحرك عبر مياه النهر سلسلة من الدوامات الدوامية (المعروفة باسم ذرف الدوامة) ، مما يتسبب في دوران طوافات النمل. يمكن لهذه الدوامات أيضًا أن تمارس قوى إضافية على الطوافة كافية لكسرها. التغيرات في قوى الطرد المركزي والقص التي تعمل على الطوافة صغيرة جدًا - ربما 2-3٪ من قوة الجاذبية الطبيعية. ومع ذلك ، يمكن للنمل بطريقة ما أن يشعر بهذه التغييرات الصغيرة بأجسادهم.

في وقت سابق من هذا العام ، حدد الباحثون في جامعة كولورادو في بولدر بعض القواعد البسيطة التي يبدو أنها تحكم كيفية تقلص طوافات النمل الناري العائمة وتشكلها بمرور الوقت. كما ذكرنا في ذلك الوقت ، تنضغط الهياكل أحيانًا في دوائر كثيفة من النمل. في أوقات أخرى ، يبدأ النمل في الانتشار لتشكيل امتدادات تشبه الجسور ...