Jangadas de formigas-de-fogo se formam por causa do efeito Cheerios, conclui estudo

Jangadas de formigas-de-fogo se formam por causa do efeito Cheerios, conclui estudo

Prolongar / Os cientistas da Georgia Tech descobriram que o chamado “efeito Cheerios” é o mecanismo pelo qual as formigas-de-fogo se agrupam para formar jangadas.

Hungtang Ko

As formigas-de-fogo podem ser o flagelo de estados do sul como Geórgia e Texas, mas cientificamente são infinitamente fascinante como exemplo de comportamento coletivo. Algumas formigas de fogo bem espaçadas se comportam como formigas individuais. Mas embale o suficiente deles juntos e eles agem mais como uma única unidade, exibindo propriedades sólidas e líquidas. Eles podem formar jangadas para sobreviver a inundações repentinas, organizar-se em torres e você pode até despejá-los de um bule como um fluido.

“Agregados, eles quase podem ser pensados ​​como um material, conhecido como ‘matéria ativa'”, disse Hungtang Ko, agora um pós-doutorado na Universidade de Princeton, que começou a estudar essas criaturas fascinantes como estudante de pós-graduação da Georgia Tech em 2018. (E sim, ele foi picado muitas e muitas vezes.) Ele é coautor de dois artigos recentes que investigam a física de jangadas de formigas de fogo. o primeiro publicado em a revista Bioinspiration and Biomimetics (B&B), investigou como as jangadas de formigas-de-fogo se comportam na água corrente em comparação com as condições estáticas da água.

o segundo aceito para publicação em Physical Review Fluids, explorou o mecanismo pelo qual as formigas de fogo se juntam para formar as jangadas em primeiro lugar. suprimir e outros. ficaram um pouco surpresos ao descobrir que o mecanismo primário parece ser o chamado “Efeito Cheerios“— nomeado em homenagem à tendência dos últimos Cheerios restantes que flutuam no leite se aglomerarem na tigela, flutuando para o centro ou para as bordas externas.

Uma única formiga tem uma certa quantidade de hidrofobia, ou seja, a capacidade de repelir a água. este propriedade é intensificada quando se unem, tecendo seus corpos como um tecido impermeável. As formigas coletam todos os ovos, chegam à superfície através de seus túneis no ninho e, à medida que as águas da enchente sobem, elas mastigam os corpos umas das outras com suas mandíbulas e garras até formar uma estrutura plana semelhante a uma jangada. Cada formiga se comporta como uma molécula individual em um material – digamos, grãos de areia em uma pilha de areia. As formigas podem fazer isso em menos de 100 segundos. Além disso, a jangada de formigas é “auto-curativa”: é robusta o suficiente para que, se perder uma formiga aqui e ali, a estrutura geral possa permanecer estável e intacta, mesmo por meses a fio.

Em 2019, Ko e colegas reportou que as formigas-de-fogo podiam sentir ativamente as mudanças nas forças que agem sobre sua jangada flutuante. As formigas reconheceram diferentes condições de fluxo de fluido e podem adaptar seu comportamento para preservar a estabilidade da balsa. Um remo movendo-se pela água do rio criará uma série de vórtices rodopiantes (conhecidos como desprendimento de vórtices), fazendo com que as jangadas das formigas girem. Esses vórtices também podem exercer forças extras na balsa, suficientes para separá-la. As mudanças nas forças centrífugas e de cisalhamento que atuam na balsa são bem pequenas – talvez 2% a 3% da força da gravidade normal. No entanto, de alguma forma, as formigas podem sentir essas pequenas mudanças com seus corpos.

No início deste ano, pesquisadores da Universidade do Colorado, Boulder, identificou algumas regras simples que parecem governar como as jangadas flutuantes de formigas-de-fogo se contraem e expandem sua forma ao longo do tempo. ás nós reportamos na época, às vezes as estruturas se comprimiam em densos círculos de formigas. Outras vezes, as formigas começavam a se espalhar para formar extensões semelhantes a pontes (pseudópodes), às vezes usando as extensões para escapar dos recipientes.

Como as formigas conseguiram essas mudanças? As balsas compreendem essencialmente duas camadas distintas. As formigas na camada inferior servem a um propósito estrutural, constituindo a base estável da balsa. Mas as formigas da camada superior se movem livremente sobre os corpos ligados de seus irmãos da camada inferior. Às vezes, as formigas se movem da camada inferior para a camada superior ou da camada superior para a inferior em um ciclo semelhante a uma esteira em forma de rosquinha.

suprimir et ai.O estudo de B&B de B&B é um pouco relacionado em foco, exceto que o estudo de Boulder analisou a ampla dinâmica coletiva em vez de interações entre formigas individuais. “Existem milhares e milhares de formigas na natureza, mas ninguém sabe realmente como um par de formigas interage entre si e como isso afeta a estabilidade da jangada”, disse Ko à Ars.

Com balsas tão grandes, a repetibilidade pode ser um problema. Ko queria ganhar um pouco mais de controle sobre seus experimentos e também estudar como as formigas se adaptaram a diferentes cenários de fluxo na água. Ele descobriu que as formigas empregam uma estratégia ativa de racionalização, alterando a forma da balsa para reduzir o arrasto. “Então, talvez seja preciso menos força, ou menos custo metabólico, para manter a vegetação do que se eles ficassem com a forma original de panqueca maior”, disse Ko.