شهرهای زیرزمینی حاصل کار مهندسانی فوق حرفه ای به نام "مورچه" (+عکس)

تیم پژوهشی کال‌تک موفق به خلق اسکن های سه بعدی از تونل های حفر شده توسط مورچه ها در فنجان های خاک شده و شبیه سازی هایی از پیشرفت آنها را ایجاد کرد.

عصر ایران - زمانی که به یک لانه مورچه نگاه می کنید، آنچه در ابتدا دیده می شود فقط تپه ای خاک به نظر می رسد. اما با کاوشی عمیق‌تر می توان شگفتی های معماری و مهندسی یک شهر زیرزمینی مورچه ای را کشف کرد. این شبکه های زیرزمینی می توانند میلیون ها مورچه را در خود جای داده، تا 25 فوت (7.6 متر) در عمق خاک نفوذ کرده و دهه ها دوام بیاورند.

از این رو، جای تعجب نیست که دانشمندان در موسسه فناوری کالیفرنیا (کال‌تک) تصمیم به مطالعه رفتارهای ساخت و ساز مورچه ها بگیرند. این کار نه تنها برای درک بهتر زندگی مورچه ها، بلکه برای بررسی این که آیا می توان یک یا چند مهارت از این جانداران کوچک فرا گرفت و توانایی حفاری زیرزمینی خود را بهبود ببخشیم، انجام شد. این چیزی است که می تواند برای معدن‌کاوی، ساخت مترو یا کشاورزی زیرزمینی مفید باشد.

نگاهی به نحوه ساخت لانه های زیرزمینی مورچه ها

تیم دانشگاه کال‌تک به رهبری خوزه آندراده، استاد مهندسی عمران و مکانیک، برای درک این که مورچه ها چگونه برای ساخت سازه های خود تصمیم گیری می کنند، رفتارهای آنها را به دقت زیر نظر گرفتند.

آنها از جو پارکر، استادیار زیست شناسی و مهندسی زیستی در کال‌تک نیز درخواست کردند تا به تیم آنها بپیوندد. دانشمندان مورچه ها را در فنجان های کوچک پر از خاک پرورش داده تا بتوانند روند فعالیت آنها را با استفاده از دستگاه تصویربرداری پرتو اکس زیر نظر بگیرند.

تیم پژوهشی کال‌تک موفق به ایجاد اسکن های سه بعدی از تونل های حفر شده توسط مورچه ها در فنجان های خاک شده و شبیه سازی هایی از پیشرفت آنها را ایجاد کرد. با انجام این کار، آندراده و تیم پژوهشی وی دریافتند که مورچه ها از چند الگو پیروی می کنند:

1. آنها کارآمد بودند: مورچه ها تونل های خود را در امتداد کناره های فنجان ها و تا حد امکان مستقیم حفر می کردند که هر گونه کار اضافه را به حداقل می رساند.

به گفته آندراده، این منطقی است زیرا یک خط مستقیم کوتاه‌ترین مسیر بین دو نقطه محسوب می شود. و استفاده از کناره های ظرف نشان می دهد که مورچه ها در کاری که انجام می دهند، بسیار کارآمد هستند.

2. آنها تونل های خود را تا حد ممکن سراشیب و بدون این که شیب بیش از حد زیاد شود، حفر می کردند. در غیر این صورت، تونل ها فرو ریخته و مورچه ها می میرند.

سومین و آخرین کشف تیم پژوهشی کال‌تک چیزی بود که می توانیم از آن در تکنیک های حفاری زیرزمینی خود نیز استفاده کنیم:

3. همانطور که مورچه ها دانه های خاک را بر می داشتند، زنجیره های نیرو را در تونل به طور طبیعی نوآرایی می کردند.

مورچه ها هنگام کار پیله های کوچکی را اطراف خود ایجاد می کردند که دیواره های موجود در تونل را تقویت کرده و فشار دانه های خاک در قسمتی از تونل که مورچه ها در حال کار بودند را برطرف می کرد. این شرایط برداشتن بی خطر دانه های خاک برای مورچه ها را آسان می کند.

به گفته پارکر، این که مورچه ها چگونه چنین سازه هایی را که برای دهه ها پابرجا باقی می مانند را می سازند، هم در مهندسی و هم بوم‌شناسی مورچه ها یک راز بوده است. مشخص است که با برداشتن دانه های خاک در الگویی که مشاهده کردیم، مورچه ها هنگام حفاری از این زنجیره های نیروی محیطی سود می برند.

یکی از شگفت انگیزترین کشفیات مطالعه تیم کال‌تک این است که به نظر می رسد مورچه ها حتی از روش های کار خود آگاه نیستند و به طور طبیعی آنها را انجام می دهند.

پژوهشگران امیدوارند که در آینده مورچه های رباتیک بتوانند کار حفاری تونل ها را برای انسان ها انجام دهند.

این مطالعه در نشریه PNAS منتشر شد.

---------------------------------------------------------------------

بیشتر بخوانید: