行业动态 科学家捕捉蚂蚁在巢穴中创造安详“隧道”的过程:像人类玩层层叠游玩

2021-09-05

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参考消息网8月17日报道 据香港《南华早报》网站8月15日报道,由于新冠肺炎影响航运业,中非贸易因集装箱短缺而放缓。

参考消息网8月17日报道 反中乱港非法组织“民间人权阵线”(简称“民阵”)15日宣布解散。香港政界认为,祸港多年的“民阵”垮台是大势所趋、民心所向,彰显香港国安法的强力震慑作用,香港由乱及治再向前迈出一大步。但解散不是逃避追责的挡箭牌,除恶务尽,须彻查这个非法组织的累累恶行,彻底铲除乱港“祸根”。

参考消息网8月17日报道 据新加坡《联合早报》网站8月16日报道,针对阿富汗当前的局势,中国外交部发言人华春莹表示,阿富汗局势已经发生重大变化,尊重阿富汗人民的意愿和选择。

参考消息网8月17日报道 据路透社8月16日报道,随着大多数地区控制住最新疫情,中国新增本土病例已连续多日下降。同时部分地区继续保持警惕,开展大规模核酸检测或推迟开学。

参考消息网8月17日报道 据彭博新闻社网站8月16日报道,尽管日本在重新开放边境方面仍在主要经济体中居于落后地位,但春秋航空和日本航空的合资公司春秋航空日本对疫情后的中日旅游繁荣充满期待。

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对群体走为感有趣的科学家们几十年来不息在钻研蚂蚁。这是由于,行为一个群体行业动态,蚂蚁的走为就像一栽颗粒介质。几只相隔最远的蚂蚁的走为就像单个蚂蚁。但是把有余众的蚂蚁紧紧地挤在一首,它们的走为就更像一个单元,同时外现出固体和液体的特性。蚂蚁能够是拥有微弱大脑的幼动物,但是这些社会性昆虫能够整体地将本身布局成一个高效的社区,以确保蚁群的生存。

几年前,法国图卢兹高等钻研所的走为生物学家Guy Theraulaz和几位同事将蚂蚁的实验室实验和计算机建模相结相符,确定了支配蚂蚁隧道走为的三个浅易规则。简而言之。(1) 蚂蚁以恒定的速度拾取谷物(大约每分钟两粒);(2) 蚂蚁优先在其他谷物附近屏舍它们的谷物,以形成支撑;以及(3) 蚂蚁清淡在被其他蚂蚁处理后选择带有化学新闻素的谷物。Theraulaz等人按照这三条规则竖立了一个计算机模拟,并发现一周后,他们的虚拟蚂蚁竖立了一个与实在蚂蚁窝专门相通的结构。他们得出的结论是,这些规则产生于个体蚂蚁之间的片面互动,不必要中央协和。

比来,2020年的一篇论文发现,蚂蚁群中如何展现分工的社会动态相通于人类社会网络中的政治两极化发展。蚂蚁也拿手调节本身的交通流。佐治亚理工学院的 Daniel Goldman领导的钻研幼组在2018年的一项钻研调查了火蚁如何在不造成“交通阻滞”的情况下优化其挖隧道的竭力。该幼组得出结论,当一只蚂蚁遇到其他蚂蚁已经在做事的隧道时,它就会退守往追求另一条隧道。而且在任何时候,只有一幼片面的蚁群在发掘。30%的蚂蚁做了70%的做事。

佐治亚理工学院David Hu的生物活动幼组也对火蚁进走了钻研。2019年,他和他的同事通知说,火蚁能够主动感知作用在其浮筏上的力量转折。蚂蚁能识别流体起伏的差别条件,并能响答地调整它们的走为,以保持筏子的安详性。在河水中移动的桨会产生一系列旋转的涡流(被称为涡流脱落),导致蚂蚁筏子旋转。这些漩涡还能够对蚁筏施添额外的力量,足以使其破碎。作用在蚁筏上的离心力和剪切力的转折都相等幼--能够是平常重力的2%到3%。然而,不知何故,蚂蚁能够用它们的身体感知这些微弱的转折。

这篇最新的论文荟萃于西方收获蚁(Pogonomyrmex occidentalis),由于它们对毫米级的土壤颗粒具有众产的发掘能力而被选中。钻研相符著者José Andrade是添州理工学院的别名死板工程师,在望到蚁穴艺术的例子后,他受到了追求隧道蚂蚁的启发。这些作品是经由过程将某栽熔化的金属、石膏或水泥倒入蚁丘,流经一切的隧道并最后变硬。然后,周围的土壤被移除,展现首先的复杂结构。安德拉德印象专门深切,他最先疑心蚂蚁是否真的"清新"如何发掘这些结构。

Andrade与添州理工学院生物工程师 Joe Parker 配相符开展了这个项现在;Parker的钻研重点是蚂蚁与其他物栽的生态有关。“吾们无法采访任何蚂蚁,问它们是否清新本身在做什么,但吾们实在从倘若最先,它们以一栽有意的手段发掘,"Andrade说。"吾们倘若,能够蚂蚁在玩Jenga游玩。”

换句话说,钻研人员疑心蚂蚁在土壤中追求疏松的谷物来移除,就像人们从Jenga积木塔中追求疏松的积木来移除相通,将关键的承重片面留在原地。这些积木是所谓的"力链"的一片面,用于将积木(或粒状土壤颗粒,在蚁穴的情况下)卡在一首,创造一个安详的结构。

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在他们的实验中,Andrade和他的同事将500毫升Quikrete土壤与20毫升的水同化,并将同化物放在几个幼杯的土壤中。这些杯子的大幼是按照它们能够被安放在CT扫描仪内的方便水平来选择的。经由过程试验和舛讹--从一只蚂蚁最先,逐渐增补数目--钻研人员确定了达到最佳发掘率所需的蚂蚁数目。

钻研幼组在蚂蚁开凿隧道时,每10分钟进走一次4分钟的半分辨率扫描,以监测它们的挺进。从所得到的3D图像中,他们为样品中的每一个颗粒创建了一个"数字头像",捕捉每一个颗粒的形状、位置和倾向--一切这些都能隐微影响土壤样品中的力的分布。钻研人员还能够经由过程比较在差别时间段拍摄的图像,弄清每颗颗粒被蚂蚁消弭的挨次。

在勤苦地发掘隧道时,蚂蚁们并不总是配相符。Andrade说:“它们有点逆复无常。它们想什么时候挖就什么时候挖。吾们会把这些蚂蚁放在一个容器里,有些蚂蚁会立即最先发掘,它们会取得惊人的挺进。但是其他的--这将是几个幼时,它们根本就不挖。还有一些会挖斯须,然后停下来修整一下。”

Andrade和Parker在他们的分析中仔细到一些新展现的模式。例如,蚂蚁清淡沿着杯子的内侧边缘发掘--这是一个有效的策略,由于杯子的侧面能够行为隧道结构的一片面,为蚂蚁撙节了一些精力。蚂蚁们还爱用直线来挖隧道,这是一栽优化效果的策略。而且,蚂蚁们倾向于尽能够崎岖地发掘隧道。在像土壤如许的颗粒状介质中,最崎岖的极限被称为"倾角";超过这个角度,结构就会坍塌。不知何故,蚂蚁能感觉到这个临界点,确保它们的隧道永世不会超过俯抬角。

至于湮没的物理学,钻研幼组发现,当蚂蚁移开土壤颗粒来发掘它们的隧道时,作用在结构上的力链从随机分布中重新排列,在隧道外形成一栽衬垫。这栽力的重新分配强化了隧道现有的墙壁,并缓解了隧道着末的谷物所施添的压力,使蚂蚁更容易移除这些谷物以进一步拉长隧道。

Parker说:“在工程学和蚂蚁生态学中,蚂蚁如何建造这些不息几十年的结构不息是个谜。原形表明,经由过程以吾们不悦目察到的这栽模式移除谷物,蚂蚁在向下发掘时从这些圆周力链中受好。蚂蚁敲击单个谷物以评估施添在它们身上的死板力。”

Parker认为这是一栽走为算法。他说:“这栽算法并不存在于一只蚂蚁之中。这是一切这些‘工人’像一个超级有机体相通走动的这栽新兴的群体走为。这栽走为程序如何在一切这些蚂蚁的幼脑中传播,是吾们无法注释的自然世界的一个稀奇。”