Хлынуло наводнение, вода поднимается, заливает всё подряд. Колония муравьёв должна бы погибнуть в первые минуты. Но вместо паники тысячи насекомых хватаются друг за друга — и за полторы минуты собирают из самих себя плот. Живой, плавучий, непотопляемый.
Они дрейфуют на нём неделями. Меняют ему форму, отращивают щупальца, превращают его в мост. И всё это без вожака, без команды, без единого «архитектора». Как груда насекомых строит спасательную лодку из себя самой — разберём по порядку.
Сто секунд на спасение
Главные мастера этого фокуса — красные огненные муравьи, родом из тропиков Южной Америки, где ливни и потопы дело обычное.
Едва вода подступает, колония действует мгновенно. Муравьи цепляются друг за друга и буквально срастаются в единую массу. На сборку плота уходит около ста секунд — меньше двух минут, и спасательное судно готово.
Никто не отдаёт приказов. Каждый муравей следует простым правилам — хватай соседа, держись, — а из суммы этих действий сам собой рождается сложный плот. Учёных это и поражает: конструкция собирается без чертежа и начальника.
Как они держатся вместе
Скрепляются муравьи всем, чем могут. В ход идут челюсти, коготки на лапках и липкие подушечки на теле.
Хватка такая, что плот ведёт себя как цельный материал — упругий, но прочный. Чтобы заглянуть внутрь, учёные замораживали такие плоты в жидком азоте и разглядывали структуру. Оказалось, муравьи в прямом смысле держат друг друга тысячами сцеплений, и стоит хватке исчезнуть — плот рассыпается.
Получается ткань, сотканная из живых тел. Каждый муравей тут одновременно и пассажир, и нитка, и узел.
Почему плот не тонет
Возникает вопрос: почему вся эта масса насекомых попросту не идёт ко дну?
Секрет в воздухе. Тело муравья покрыто мельчайшими волосками, которые удерживают вокруг него тонкий слой воздушных пузырьков. По отдельности насекомое уже неплохо держится на воде, но вместе они творят чудо: водоотталкивающие свойства плота примерно на треть сильнее, чем у одного муравья.
Плот несёт на себе целое воздушное одеяло. Вода не может его смочить и утопить — между телами и поверхностью всегда сидит спасительная воздушная прослойка. Поэтому даже муравьи в нижнем слое, под водой, не захлёбываются.
Живой плот-конвейер
А теперь самое удивительное. Этот плот не статичная куча — он постоянно движется внутри себя.
Конструкция двухслойная. Снизу муравьи обеспечивают плавучесть, держа всю массу на плаву. Сверху другие свободно ходят по этому живому полу. И слои не закреплены: верхние то и дело спрыгивают вниз, цепляются за нижних, а те выбираются наверх. Выходит круговорот, похожий на гусеницу конвейера или беговую дорожку.
Зачем эта карусель? Чтобы никто не выдыхался. Сидеть в нижнем, подводном слое тяжело, и муравьи честно сменяют друг друга, по очереди отрабатывая «вахту» под водой. Справедливость на уровне инстинкта.
Он умеет менять форму и наводить мосты
Плот не просто плывёт по воле волн — он активно ищет спасение.
Муравьи на верхнем слое вытягивают из общей массы длинные выступы, похожие на щупальца или рукава. Этими отростками плот ощупывает пространство вокруг, пытаясь нащупать сушу или опору. Стоит выступу коснуться твёрдого — и муравьи тут же используют его как мост, перебираясь на берег.
Так одна и та же живая масса работает то лодкой, то щупом, то переправой. Замечено и другое: муравьи будто чувствуют, сколько собратьев сидит сверху, и сами поддерживают толщину плота постоянной. Убери несколько верхних — нижние поднимутся и залатают брешь.
Когда толпа течёт как жидкость
Под нагрузкой муравьиная масса ведёт себя совсем странно — то как твёрдое тело, то как жидкость.
Учёные проверяли это, раскручивая тысячи муравьёв в специальном приборе. Пока усилие умеренное, группа держится комком, как упругий пластилин. Но стоит надавить сильнее — и муравьи начинают «течь», растекаться, лишь бы не быть раздавленными. А на высокой скорости они и вовсе разжимают хватку и разлетаются, спасаясь от перегрузки.
Эта двойственность — то твёрдые, то текучие — и есть их суперсила. Живой материал, который подстраивает свою жёсткость под обстановку, чтобы уцелеть.
Чему у них учатся инженеры
Неудивительно, что на муравьиные плоты заглядываются не только биологи.
Принцип, по которому простые элементы без всякого центра собираются в умную подвижную конструкцию, — мечта робототехников. По его образцу пытаются программировать рои мелких роботов, которые действовали бы сообща. А ещё он подсказывает идею материалов, способных самостоятельно перестраиваться и залечивать повреждения — как плот, затыкающий собственные дыры.
Стоит оговориться: до конца механизм ещё не разгадан. Недавние работы показали, что прежнее простое объяснение через поверхностное натяжение не годится, и важную роль, похоже, играют пахучие сигналы-феромоны. Точку наука пока не поставила.
Что в итоге
Муравьиный плот ломает привычное представление о том, что сложное поведение требует ума и руководства. Здесь нет ни мозга-командира, ни плана. Есть тысячи крошечных существ, каждое из которых выполняет пару простых правил, — а вместе они становятся плавучим, мыслящим на вид организмом.
В одиночку огненный муравей беспомощен перед потопом. Но, сцепившись в единое целое, колония обретает свойства, которых нет ни у одного её члена: она плавает, ищет берег, чинит сама себя и течёт сквозь препятствия. Иногда сила не в отдельном герое, а в умении вовремя взяться за лапки.