即使是一只蚂蚁被置入水下,例如这只蚂蚁,它产生的浮力也能使它摆脱水的束缚,这是因为它身体上的茸毛使它周围形成一层空气膜。肥皂和其他表面活性剂能减少水的表面张力,从而降低蚂蚁的浮力。为了研究蚂蚁的外骨骼是如何捕捉空气的,该科研组需要用力把蚂蚁压入水里。米洛特说:“我们能让蚂蚁呆在水下的唯一方法就是在它腰间系一条弹性带子,另一头系上重物。”
试验期间,一只蚂蚁停在水面上。研究人员发现,尽管单个蚂蚁的密度比水大,但是由于表面张力和蚂蚁拥有不易被水沾湿的脚,单个蚂蚁仍能在水面上行走。然而水的表面张力非常微弱,很难支撑更大的物体,因此蚂蚁救生筏能在水面上漂浮的问题一直是个谜。不过这个问题的答案就是:当蚂蚁连接在一起组成漂浮物时,它们的集体抗水能力其实比单个蚂蚁的总抗水能力增大了30%。
火蚂蚁是科学家观察到的唯一一种会形成救生筏的蚁类。但是众所周知,有多种蚂蚁能形成类似城堡或桥梁的结构。佐治亚理工学院的这个科研组发现,火蚂蚁簇的性质就像流体,具有一些可以预言的物理特征:火蚂蚁簇的密度是水的五分之一,但其表面张力是水的10倍,粘性是水的1000万倍。事实上蚂蚁簇的性质更像油灰,而不像蚂蚁本身。米洛特说:“你拿起蚁球,会发现它的质地跟柔软的油灰一样。你可以挤压它。也能把它抛入空中,蚂蚁仍会紧紧抱成团,不会散开。”
对形成漂浮物的蚂蚁进行观察后,该科研组把漂浮物冷冻在液氮里,对其整体结构进行研究。他们发现蚂蚁“手挽手”集结在一起,一只蚂蚁紧紧抱住另一只蚂蚁的腿,或者用颚咬住对方的腿,就如上面的显微图片所示。不管用哪种方法,形成蚂蚁救生筏是件需要技巧的活:蚂蚁“握紧”对方而不会伤到对方的最大力气大约是体重的400倍,论文作者写道:“这显然比蚂蚁依附在其他复杂物体表面的力量更弱。”
科学家在上面说,当火蚂蚁聚集在一起时,它们的性质更像液体。论文作者表示,假设一群火蚂蚁就是液体,每只蚂蚁代表一个分子,一个蚂蚁救生筏就像一滴油在水面上散开。当然,蚂蚁“滴”的表现并不完全遵循既定规律,单个蚂蚁在救生筏里随意移动,这并不像单个油分子。