گروهی متشکل از 100 مورچه در حال جابه جا کردن محموله ای سنگین مانند تک ذره ی خود پیشران شناور در میان یک سیال عمل می کند.

بدون ارتباط کلامی، گروهی متشکل از 100 مورچه موسوم به دیوانه شاخک بلند (longhorn crazy ants) میتوانند به طور همزمان به یک شی 10000 برابر وزن خود متصل شوند و به طور دسته جمعی آن را به لانه شان هدایت کنند. دانشمندان قوانین رفتاری مورچه در پشت این شاهکار را دریافته اند اما فاقد یک توصیف کلی از اینکه گروه چه طور حرکت می کند بودند. تابئا هکنتالر Tabea Heckenthaler از موسسه علوم وایزمن در اسرائیل و همکارانش اکنون این توصیف را فراهم کرده اند که نشان می دهد با انتظاری که از یک ذره خود پیشران میرود هماهنگ است [1]. این یافته یک مسیر ساده سازی شده را به منظور مدل کردن سیستم های پیچیده ارائه می کند.

وقتی یک مورچه جستجوگر به طور اتفاقی با یک لقمه لذیذ برخورد می کند که برای به تنهایی حمل کردن بسیار بزرگ است، از طریق یک ردپای فرومونی مورچه های دیگر را به کار می گیرد. وقتیکه به تعداد کافی کمک کننده جمع شد، آنها با دهانهای خود به شی متصل میشوند و شی را به سمت مقصد حرکت می دهند. مورچه های جلویی محموله را می کِشند در حالیکه آنهایی که در عقب هستند، شی را بلند می کنند تا اصطکاک را کاهش دهند. از مطالعات مربوط به مورچه های منحصر به فرد، دانشمندان جزئیات دیگری را نیز گرد آوری کرده اند. برای مثال، بعد از اینکه یک مورچه شی را گاز می گیرد، بدون در نظر گرفتن جهت واقعی گروه و قبل از هم راستا کرن تلاشهای خود با دیگر مورچه ها، حدود 10 ثانیه را صرف کشیدن جسم در جهتی که تصور می کند جهت لانه است می نماید. همچنین یک جایگزینی مداوم از مورچه های کارگر با مورچه هایی که می افتند وجود دارد و مورچه های جدید بلافاصله جای خالی را پر می کنند.

حرکت جسمی که توسط گروهی از مورچه ها جا به جا می شود، شبیه به حرکت یک ذره خودپیشران است (فیلم).

به جای توضیح دادن چنین رفتارهای منحصر به فردی، هکنتالر و همکارانش، مورچه ها و مورد غذا را به عنوان یک تک سیستم در حال حرکت در نظر گرفتند. از آزمایشهای انجام شده با یک محموله چرخ دنده ای شکل آغشته به غذای گربه (برای تشویق مورچه ها)، آنها دریافتند که سیستم محموله مورچه ای از مسیرهایی مشابه با مسیر حرکت جهت دار ذرات خود پیشرانِ مجزا پیروی میکند. با مقایسه مسیرهای مربوط به چرخ دنده های حمل شده توسط تعداد مختلفی از مورچه ها، پژوهشگران سپس نشان دادند که آنها می توانند از طریق اندازه گیری های مقیاس گروهی به جزئیات رفتار فردی مورچه ها دست یابند.

1. T. Heckenthaler et al., “Connecting cooperative transport by ants with the physics of self-propelled particles,” PRX Life 1, 023001 (2023).

منبع:

Crazy Ants Behave like Active Swimmers