欢迎您访问科普小知识本站旨在为大家提供日常生活中常见的科普小知识,以及科普文章!
您现在的位置是:首页  > 科普文章

蚂蚁上了太空是什么感觉?

科普小知识2022-08-03 14:26:43
...

蚂蚁上了太空是什么感觉?

进入国际空间站的蚂蚁被放在一个特殊的塑料容器里。容器里有许多通风口,让他们可以呼吸。

据英国广播公司报道,生物学家表示,国际空间站上的蚂蚁仍然可以组成团队探索新的领域,尽管它们仍然会从容器壁上掉下来。坠落后,它们可以在空中漂浮长达8秒钟。在空间站的零重力环境中,蚂蚁的“集体探索”活动并没有因为障碍而停止。在最初的磕磕绊绊之后,蚂蚁掌握了窍门,在失重环境中重新站稳了脚跟。这种能力给生物学家留下了深刻的印象。科学家希望研究蚂蚁的团队合作,并利用研究结果开发机器人种群的搜索算法。

2014年1月,蚂蚁乘坐补给船进入空间站。后来,科学家对它们进行了实验,结果发表在《生态学和进化前沿》杂志上。现在,研究小组已经启动了一个公民科学项目,学生们可以参与其中,并在教室里收集其他蚂蚁种群的数据。该研究论文的主要作者、斯坦福大学生物学家黛博拉·戈登(Deborah Gordon)在接受英国广播公司节目《科学在行动》采访时表示,蚂蚁在地球上无数环境中展示了非凡的团队合作能力,这是它们首次在空间站的零重力环境中展示这种能力。戈登教授说:“起初,我们不知道蚂蚁会做出什么样的行为,也不知道它们是否能在空间站的零重力环境中一起工作。”

实验表明,蚂蚁在零重力环境下爬行时,保持身体与表面接触会遇到一定的困难。一旦漂浮起来,它们会表现出惊人的能力,让它们的6条腿回到水面。在任何给定的时刻,大约10%的蚂蚁在漂浮。戈登教授说:“有时它们会抓住其他蚂蚁,然后爬回来。有时,他们试图降低自己,回到地面。我认为它背后的生物力学一定非常有趣。”

蚂蚁上了太空是什么感觉?

蚂蚁上了太空是什么感觉?

空间站上的美国宇航员用照相机记录了整个实验。

研究小组选择了八种铺路蚂蚁,总共80种,并将它们放入透明的小塑料盒中。每个塑料盒都有一个“窝”,作为它们的家。在实验过程中,研究人员移除了一个障碍物,让蚂蚁探索一个新的区域。几分钟后,他们移除了第二个障碍,进一步扩大了蚂蚁可以探索的范围。戈登说:“我们的想法是首先让蚂蚁探索一个非常小的空间,然后给它们更多的空间来观察同样数量的蚂蚁会如何反应。”

在地球上,科学家进行同样的实验,并将其与空间站上的实验进行比较。在地球上进行的实验中,科学家为蚂蚁提供了更多的空间来降低它们的密度,促使它们改变路线,覆盖并扩散到更大的区域。在这种情况下,几乎容器的每个角落都有不止一只蚂蚁在5分钟内造访。

在空间站上进行的实验中,蚂蚁尽了最大努力去探索和移动到科学家们期望的新空间。然而,它们探索新空间的效率无法与地球上的蚂蚁相比,因为后者毕竟拥有正常重力的“奢侈”。为了把脚留在塑料表面上,空间站上的蚂蚁没有表现出探索尽可能多的空间的倾向。事实上,新空间的一些区域从未被任何蚂蚁触及过。戈登教授说:“在微重力条件下,蚂蚁的表现不如正常蚂蚁。我认为,造成这一结果的部分原因是,它们需要努力保持身体在水面上,减缓运动速度,因此没有机会覆盖整个可用空间。”

尽管尽了最大努力,空间站上的蚂蚁仍然成群结队地从表面掉下来,在空中翻滚3秒到8秒不等。这种“事故”阻碍了蚂蚁的集体探索活动,不管它们相距多远。戈登说:“我认为通过互动来保持彼此的联系并不容易,因为大约10%的蚂蚁在任何给定的时刻都会四处漂浮。换句话说,他们不再能有效地互动。”

蚂蚁在零重力下迈出第一步的那一刻就创造了历史。在地球上,它们可以适应各种环境,这一次挑战了它们从未遇到过的零重力环境。戈登指出:“它们还没有进化到很大程度,已经逐渐适应了微重力环境,并继续进行集体探索。”地球上生活着14000种蚂蚁。几乎在每一种气候条件下,你都能找到至少一只蚂蚁。

蚂蚁会在不同的栖息地采取不同的策略。以空间站上的欧洲铺路蚂蚁为例,它们经常直接爬到新领地的边缘。在此之前,科学家们研究了一只阿根廷蚂蚁。在被置于一个陌生的环境中后,这只蚂蚁经常采取一步一步的策略,一步一步慢慢前进,探索一个全新的环境。戈登说:“所有蚂蚁都参与集体探索活动。我们不知道他们是怎么做到的。在集体探索的背后,可能会发现一个非常有趣的算法。”

蚂蚁上了太空是什么感觉?

类似的算法可以帮助机器人分组搜索,而不需要*控制中心。戈登教授希望来自世界各地的学生能够帮助他们研究蚂蚁。她的研究小组建立了一个网站,向学生详细介绍实验的具体步骤,以便他们可以进行同样的实验。她说:“我们希望全世界的孩子都尝试同样的实验。仍有数千只蚂蚁从未被研究过。”此外,她还创建了一个网站来分享实验结果。戈登还希望创建一个包含“不同蚂蚁种群如何解决这个问题”信息的数据库