Cuando pensamos en las hormigas como constructores, normalmente las imaginamos cavando intrincadas redes de túneles como parte de colonias subterráneas.
Pero David Hu, Nathan Mlot y un equipo de otros investigadores de Georgia Tech están estudiando un tipo muy diferente de comportamiento de construcción específico para una especie de hormiga: la capacidad de Solenopsis invicta para construir puentes, balsas e incluso refugios temporales utilizando sus propios cuerpos como construcción. material.
"Las hormigas de fuego son capaces de construir lo que llamamos 'autoagregaciones'", dice Hu. "Pueden construir pequeños botes, pequeñas casas llamadas vivaques e incluso puentes para cruzar los arroyos siendo el material de construcción, uniendo sus cuerpos y formando redes fuertes".
Las hormigas ahora se consideran una especie invasora en 25 estados, Asia y Australia, pero su comportamiento inusual es una estrategia de supervivencia conformada por su entorno nativo: un área particular de humedales en el oeste de Brasil que se inunda con frecuencia. "Las hormigas viven bajo tierra, pero cuando comienza a inundarse, tienen que reunir a los miembros de la colonia, sacarlos del suelo y construir una balsa flotante", dice Hu.
Las hormigas de fuego forman un puente vivo entre una taza y una tetera. Foto cortesía de David Hu y Nathon Mlot / Georgia Tech
Cuando esta balsa toca tierra, las hormigas siguen construyendo. Para cruzar pequeños arroyos durante su migración posterior, hacen puentes vivos que permiten a toda la colonia trepar a un lugar seguro. Luego, usando sus cuerpos, construyen un campamento temporal sobre el suelo para proporcionar refugio durante los pocos días que lleva volver a cavar túneles subterráneos. Mientras tanto, las hormigas que forman el refugio temporal se mueven continuamente, pero aún conservan la estructura. "Es realmente una arquitectura viva: tiene túneles bien construidos y organizados, salas de cría", dice Hu. Al menos para las hormigas en el interior, esto proporciona protección contra el clima hostil o los depredadores.
Hu, un ingeniero, está principalmente interesado en estudiar a las hormigas enjambre como un material novedoso con características sin precedentes. Como parte de la investigación reciente de su grupo, presentada ayer en una reunión anual de la American Physical Society, él y sus colegas consideraron a las hormigas dentro del contexto de otros "materiales activos", sustancias que pueden responder a condiciones cambiantes, como los cementos de autocuración que puede usar la energía de la luz solar para expandirse y llenar sus propias fracturas.
“Queríamos caracterizar qué tipo de material es: ¿es un fluido o es sólido y cómo responde al estrés?”, Dice. "En la naturaleza, por ejemplo, estas balsas podrían flotar río abajo y chocar contra las rocas, o las gotas de lluvia podrían golpearlas".
Para probar estas autoagregaciones, el equipo de Hu usó algunas técnicas, comparando estructuras de hormigas vivas con hormigas muertas agrupadas como control. Utilizando un reómetro, un dispositivo que puede medir con precisión la respuesta al estrés y el flujo de un fluido, y que a menudo se aplica en situaciones industriales (como el desarrollo de un nuevo champú), descubrieron que las hormigas reorganizan continuamente su estructura para mantener la estabilidad.
Muchos materiales se comportan como un sólido cuando son estresados por fuerzas que se mueven a ciertas velocidades, y un fluido cuando son estresados por otros lentos. El agua, por ejemplo, se comporta como un fluido cuando mete la mano en ella, pero es sólida cuando es golpeada por un cuerpo humano que salta de un trampolín, la razón por la que un golpe de vientre duele tanto.
Pero las estructuras de las hormigas son una combinación de sólidos y fluidos cuando las fuerzas las estresan a todas las velocidades, encontraron los investigadores. Deforman activamente su estructura para acomodar un estrés (como un fluido) pero luego vuelven a su lugar después (como un sólido). Mira lo que sucede cuando una de sus estructuras es comprimida por una placa de Petri, por ejemplo:
Del video cortesía de David Hu y Nathon Mlot / Georgia Tech
"Esto tiene sentido, en función de su entorno natural", dice Hu. “Si flotan en una balsa río abajo, no tienen control sobre dónde flota, así que si hay algo en el camino, digamos una ramita, ves que responde y fluye alrededor de la ramita, como una ameba. "
La resistencia y flotabilidad de las hormigas también es notable. Cuando los investigadores intentaron empujar las balsas flotantes debajo de la superficie del agua, descubrieron que podían resistir una cantidad significativa de fuerza y flotar hacia arriba:
Del video cortesía de David Hu y Nathon Mlot / Georgia Tech
Esto está habilitado, en parte, por los exoesqueletos de las hormigas, que son naturalmente hidrófobos (es decir, repelen químicamente el agua). Cuando muchas hormigas se agrupan para formar una estructura, el agua no penetra en los espacios intermedios, por lo que cuando se las obliga a sumergirse, el aire que permanece en estas cavidades las ayuda a flotar.
Quizás el mayor misterio de las notables estructuras vivas de estas hormigas es cómo se comunican las criaturas para construirlas. La mayoría de las comunicaciones de hormigas se basan en rastros de feromonas que quedan en el suelo, pero en una forma tan interconectada, ese tipo de comunicación parece poco probable. El examen microscópico revela que las hormigas se agarran entre sí usando ambas mandíbulas y pequeñas garras en el extremo de sus patas. Al señalar esto, Hu agrega: "Creemos que se están comunicando a través del tacto, pero realmente todavía no lo entendemos".
Una hormiga agarra la pata de una hormiga vecina en su mandíbula. Imagen cortesía de David Hu y Nathon Mlot / Georgia Tech.
