Муравьи тащат сообща тяжести по траектории свободных частиц в жидкости

По всем континентам расселился так называемый инвазивный, то есть вездесущий, вид муравьёв Paratrechina longicornis. Из-за хаотичных и быстрых движений их прозвали сумасшедшими муравьями. А ещё этим длиннолапым «психам» свойственно сообща переносить крупные куски пищи к своим гнёздам. Интересно, что их поведением заинтересовались физики, видимо, предвидя некую интересную для их сферы закономерность.


Так и вышло. Группа физиков из Института науки Вейцмана в Израиле обнаружила, что когда эти муравьи коллективно переносят крупный объект, то делают это, словно бы имитируя траектории самодвижущейся частицы в жидкости. Учёные описали свои выводы в научной статье в журнале открытого доступа PRX Life.

Когда муравьи натыкаются на еду, то зовут на подмогу собратьев, сигнализируя им запахом. Те идут по феромонному следу и встречаются на месте находки. Как только соберётся «кворум», каждый из них хватает предмет челюстями. Особи, стоящие ближе к направлению движения, начинают тянуть, ведя остальных в сторону гнёзда. Те, что позади, не только толкают, например, кусок съедобного листочка, но и приподнимают ношу — так они уменьшают трение, и всей группе становится легче.



Предыдущие исследования уже продемонстрировали, что при старте такого фуражного путешествия каждый из муравьёв начинает тянуть ношу туда, где, как они считают, будет родное гнёздо. Но многие при этом прилагают ошибочные усилия. Поэтому поначалу шестиногие грузчики в течение нескольких секунд словно бы соревнуются в перетягивании каната. В конце концов групповой интеллект берёт верх, и вся бригада следует за ведущим, доставляя пищу всё-таки в гнездо. Также исследователи отмечали, что во время такого перехода гружёные муравьи устают, и их заменяют товарищи со свежими силами.

В новой исследовательской работе израильские физики стремились взглянуть на гружёных муравьёв свежим взглядом. Учёные приманивали насекомых кусочками кошачьего корма, а затем фиксировали их действия: как муравьи собирались вокруг пищи, как подбирали её и затем несли домой.

В ходе многократных наблюдений исследователи обнаружили, что поведение муравьёв в точности имитировало путь самодвижущейся в жидкости частицы, описанный уравнением Ланжевена. Напомним, что французский физик Поль Ланжевен ещё в прошлом веке в одноимённом дифференциальном уравнении описал броуновское движение, то бишь беспорядочное движение микроскопических взвешенных плотных частиц в жидкости или газе.

Вместе с тем израильские физики предположили, что верно и обратное. Возможно, движение предоставленной самой себе частицы неживой материи может служить моделью для описания поведения группы действующих заодно особей.