紅火蟻水面結筏真相揭秘 清大教授洪在明研究登上國際媒體
紅火蟻群會用大顎和腳抓住彼此,在水面結筏。(清大提供)
〔記者洪美秀/新竹報導〕紅火蟻蟻巢被洪水淹沒時,牠們會抱團漂浮在水面上結筏。這種獨特的生物結筏現象在過去被認為是表面張力所致,但清大物理系教授洪在明的研究卻推翻表面張力說,且研究結果顯示,紅火蟻群能在水上結筏,是一種生物的活性自我修復機制,且很有可能是透過費洛蒙的聯繫來抓住彼此、結成網筏。這樣的論點也引發科學界關注,還登上CNN、法國世界報等美、法、德、英多家國際媒體報導。
清大表示,一般的材料經過拉伸,會像拉麵團一樣變窄、變細。但洪在明領導的軟物質研究團隊發現,即使把紅火蟻結成的蟻筏拉長,蟻群可透過動員上層來填補下層,使得蟻筏不會變窄、變薄,展現出人造材料難以達成的特性,如應用在新型仿生彈性材料上,可能開發出如科幻電影中,可自由組合、外在型態能在液態和固態任意之間轉換的微型機器人大軍。
洪在明曾聽過一場生物學家演講,提到紅火蟻會在水面結筏是因表面張力。後為深入研究紅火蟻獨特的結筏行為,研究團隊透過市府產發處協助,前往農民提報紅火蟻危害的地區捕捉牠們來進行實驗。
研究團隊發現其他種類的螞蟻不會在水上結筏,死掉的紅火蟻在水面上也無法結筏,且紅火蟻在乾式的震盪台上也能自動結筏,推翻紅火蟻是因水的表面張力才結成筏的說法。
團隊發現,當紅火蟻巢被水淹沒時,蟻群會用大顎和腳抓住彼此,形成多層織網般的結構,即可如同船筏浮在水面。深入觀察蟻筏結構還可以發現,筏面上的工蟻們會一步步從筏的中心往邊緣移動,輪流下水到筏的底部,就像跑步機的跑帶一樣上下循環輪替;至於蟻后和卵、幼蟲等「乘客」則安坐筏上,漂流尋找登陸的機會。
且筏面一旦出現缺損,就有工蟻自動填補上來。這也令洪在明聯想到,如果能解開紅火蟻結筏求生的機制,就有可能研發出像固態、又像液態,可自動修復、又能集體遷徒的活性仿生材料。比如人工韌帶,就需要拉伸時不致斷裂的彈性材料。
紅火蟻到底如何聯繫結筏,還有許多未解的謎團。洪在明推測,紅火蟻在進化過程中,演化出在遇到危險時分泌特殊費洛蒙的功能,來示警並組織聯繫。但要解開此生物訊息機制之謎,還有待進一步研究。
清華物理系教授洪在明(中)指導研究生陳中皓(右)、謝廷珩(左)研究紅火蟻結筏成因。(清大提供)
清華研究團隊發現,紅火蟻筏在被拉長時,也不會變窄、變薄。(清大提供)
清華物理系博士生陳中皓用石膏製作可維持溼度的紅火蟻屋。(清大提供)
紅火蟻如何在水面結筏?清華大學物理學系教授洪在明推翻表面張力說。(清大提供)
清華物理系教授洪在明(中)指導研究生陳中皓(左)、謝廷珩(右)研究紅火蟻結筏成因。(清大提供)
清華物理系博士生陳中皓(左)、碩士生謝廷珩(右)觀察紅火蟻在水面結筏。(清大提供)
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