Ketika kita menganggap semut sebagai pembangun, kita biasanya membayangkan semut menggali jaringan terowongan yang rumit sebagai bagian dari koloni bawah tanah.
Tetapi David Hu, Nathan Mlot dan tim peneliti lain di Georgia Tech sedang mempelajari jenis perilaku bangunan yang sangat berbeda khusus untuk satu spesies semut: Kemampuan Solenopsis invicta untuk membangun jembatan, rakit, dan bahkan tempat perlindungan sementara menggunakan tubuh mereka sendiri sebagai bangunan bahan.
“Semut api mampu membangun apa yang kita sebut 'agregasi diri, '” kata Hu. "Mereka dapat membangun perahu kecil, rumah kecil yang disebut bivak dan bahkan jembatan untuk menyeberangi sungai dengan menjadi bahan bangunan, menghubungkan tubuh mereka bersama dan membentuk jaringan yang kuat."
Semut sekarang dianggap sebagai spesies invasif di 25 negara bagian, Asia dan Australia, tetapi perilaku mereka yang tidak biasa adalah strategi bertahan hidup yang dibentuk oleh lingkungan asli mereka: area khusus lahan basah di Brasil bagian barat yang sering dilanda banjir. "Semut hidup di bawah tanah, tetapi ketika mulai banjir, mereka harus mengumpulkan anggota koloni, menarik mereka keluar dari tanah dan membangun rakit apung, " kata Hu.
Semut api membentuk jembatan hidup antara cangkir dan teko. Foto milik David Hu dan Nathon Mlot / Georgia Tech
Ketika rakit ini mengenai daratan, semut terus membangun. Untuk menyeberangi sungai kecil selama migrasi berikutnya, mereka membuat jembatan hidup yang memungkinkan seluruh koloni berebut untuk aman. Setelah itu, menggunakan tubuh mereka, mereka membangun perkemahan sementara di atas permukaan tanah untuk menyediakan tempat berlindung selama beberapa hari untuk menggali kembali terowongan bawah tanah. Sementara itu, semut yang membentuk tempat tinggal sementara terus bergerak, tetapi masih mempertahankan strukturnya. “Ini adalah arsitektur yang benar-benar hidup — ia memiliki terowongan yang dibangun dengan baik dan terorganisir, ruang merenung, ” kata Hu. Setidaknya untuk semut di dalam, ini memberikan perlindungan terhadap cuaca atau predator yang tidak bersahabat.
Hu, seorang insinyur, terutama tertarik mempelajari semut yang berkerumun sebagai bahan novel dengan karakteristik yang belum pernah terjadi sebelumnya. Sebagai bagian dari penelitian kelompoknya baru-baru ini, yang dipresentasikan kemarin pada pertemuan tahunan American Physical Society, ia dan rekannya mempertimbangkan semut dalam konteks "bahan aktif" lainnya - zat yang dapat merespons perubahan kondisi, seperti semen yang menyembuhkan sendiri yang dapat menggunakan energi di bawah sinar matahari untuk mengembang dan mengisi fraktur mereka sendiri.
“Kami ingin mengkarakterisasi bahan apa itu — apakah cairan, atau padat, dan bagaimana responsnya terhadap stres?” Katanya. "Di alam, misalnya, rakit-rakit ini mungkin melayang di sungai dan menabrak batu, atau air hujan mungkin menerpa mereka."
Untuk menguji agregasi diri ini, tim Hu menggunakan beberapa teknik, membandingkan struktur semut hidup dengan semut mati yang menggumpal sebagai kontrol. Menggunakan rheometer — alat yang dapat secara tepat mengukur respons stres dan aliran cairan, dan sering diterapkan dalam situasi industri (seperti pengembangan sampo baru) —mereka menemukan bahwa semut terus-menerus menyusun kembali struktur mereka untuk menjaga stabilitas.
Banyak material berperilaku seperti benda padat ketika ditekan oleh kekuatan yang bergerak dengan kecepatan tertentu, dan cairan ketika tertekan oleh benda yang melambat. Air, misalnya, berperilaku seperti cairan ketika Anda memasukkan tangan ke dalamnya, tetapi benda padat ketika ditabrak oleh tubuh manusia yang melompat dari papan loncat — alasan mengapa perut yang sakit sangat menyakitkan.
Tetapi struktur semut adalah kombinasi dari padatan dan fluida ketika ditekan oleh kekuatan pada semua kecepatan, para peneliti menemukan. Mereka secara aktif merusak struktur mereka untuk mengakomodasi tekanan (seperti fluida) tetapi kemudian bangkit kembali ke tempatnya sesudahnya (seperti padatan). Lihat apa yang terjadi ketika salah satu strukturnya dikompresi oleh cawan petri, misalnya:
Dari video milik David Hu dan Nathon Mlot / Georgia Tech
"Ini masuk akal, berdasarkan lingkungan alami mereka, " kata Hu. “Jika mereka melayang di atas rakit di sungai, mereka tidak memiliki kendali atas tempat mengapungnya, jadi jika ada sesuatu di jalan — katakanlah, ranting — Anda akan melihat respons dan mengalir di sekitar ranting, seperti amuba. ”
Ketahanan dan daya apung semut juga luar biasa. Ketika para peneliti mencoba untuk mendorong rakit mengambang di bawah permukaan air, mereka menemukan mereka bisa menahan sejumlah besar kekuatan dan melayang kembali:
Dari video milik David Hu dan Nathon Mlot / Georgia Tech
Ini dimungkinkan, sebagian, oleh exoskeletons semut, yang secara alami bersifat hidrofobik (yaitu mereka secara kimia menolak air). Ketika banyak semut menggumpal membentuk struktur, air tidak menembus celah antara saat itu, jadi ketika mereka dipaksa di bawah air, udara yang tersisa di rongga-rongga ini membantu mereka melayang.
Mungkin misteri terbesar dari struktur hidup semut yang luar biasa ini adalah bagaimana makhluk itu berkomunikasi untuk membangunnya. Sebagian besar komunikasi semut didasarkan pada jejak feromon yang tersisa di tanah, tetapi dalam bentuk yang saling berhubungan, jenis komunikasi itu tampaknya tidak mungkin. Pemeriksaan mikroskopis mengungkapkan bahwa semut saling menggenggam menggunakan rahang dan cakar kecil di ujung kaki mereka. Memperhatikan ini, Hu menambahkan, "Kami pikir mereka berkomunikasi melalui sentuhan, tetapi kami benar-benar belum memahaminya."
Seekor semut mencengkeram kaki semut tetangga di rahangnya. Gambar milik David Hu dan Nathon Mlot / Georgia Tech
