Visto desde la superficie, un hormiguero es un montículo de arena y tierra que asoma en el terreno o por el césped, con un pequeño agujero desapareciendo en el suelo y unas cuantas hormigas que van y vienen. Nada muy impresionante.
Pero abajo los túneles se sumergen dando lugar a verdaderas ciudades
subterráneas, que llegan a albergan a millones de individuos, alcanzando, según
la especie, varios metros bajo tierra, y a menudo duran décadas.
Las hormigas cortadoras de hojas, en particular las del
género Atta, excavan los nidos más grandes y complejos entre las hormigas y construyen
grandes montículos de hasta 8 m de diámetro basal y 0,8 m de altura.
En el siguiente video se muestra la excavación de uno de estos nidos gigantes en Brasil:
Las colonias albergan
jardines de hongos en desarrollo en un gran número de cámaras subterráneas, y
los trabajadores excavan además cámaras voluminosas para la deposición de los
desechos de la colonia.
Un montículo maduro puede tener hasta 100 aberturas que
conducen, a través de un intrincado sistema de túneles, a las cámaras
subterráneas. Las aberturas periféricas de los nidos se utilizan como entradas
para los nidos y se conectan a senderos de alimentación, mientras que las
centrales se encuentran en la parte superior de llamativas torretas que fomentan
los intercambios de aire entre el interior del nido y el medio ambiente.
En algunas especies del género Acromyrmex, con colonias más
pequeñas, el montículo del nido es el resultado de la simple acumulación de
suelo excavado alrededor de la entrada, mientras que, en otras, el montículo es
una estructura con techo de paja compuesta de material vegetal y partículas de
suelo.
Las hormigas como las avispas sociales y las abejas, son
sociedades casi exclusivamente femeninas en las que la colonia es una familia y
consta de trabajadoras más o menos estériles, un grupo de machos alados y un
solo individuo, o unos pocos, que pone huevos, la reina.
Esta marcada división del trabajo se subdivide además entre
las trabajadoras sobre la base de la edad. Las trabajadoras jóvenes funcionan
como enfermeras que cuidan de sus hermanas larvales. A medida que envejecen,
asumen el mantenimiento, transporte y tareas más generales del nido, y solo
hacia el final de sus vidas dejan el nido para alimentarse, traer comida para
compartir entre sus hermanas, y enfrentar una muerte temprana como
consecuencia.
En nidos subterráneos, las crías se encuentran
principalmente en el tercio inferior del nido, el alimento en una zona por
encima de eso, pero todavía muy por debajo de la superficie, y las recolectoras
solo en los 10-15 cm superiores.
Los hábitos de anidación de las hormigas son bastante
variados, desde nidos excavados en el suelo hasta madera podrida, cavidades en
árboles vivos, o incluso nidos construidos con cartón o en estructuras.
El nido también proporciona a las hormigas una variedad de
microclimas, un rasgo que la mayoría de las hormigas parecen explotar
moviéndose a sí mismas y a sus crías en zonas con temperaturas y humedades
favorables.
En la hormiga de fuego, Solenopsis invicta, se ha demostrado
que la construcción del montículo recolecta calor proporcionando un beneficio
de aproximadamente el 10% en la producción de crías, aunque estos compuestos de
suelo suelto pueden dañarse mecánicamente con facilidad por las lluvias o
inundaciones.
En esta especie, la adaptación al entorno urbano ha sido la
construcción del nido dentro de las estructuras de edificios, aprovechando
inclusive la calefacción, la refrigeración y hasta alguna sustancia azucarada
como alimento.
Tres ejemplos de ampliación de nidos entre especies con
nidos de eje múltiple. El nido se agranda durante el crecimiento de la colonia agregando
más cámaras, profundizando el nido y ampliando las cámaras. A: P badius
(Tschinkel 2004), B: Ph. morrisi y C: S. invicta.
En el contexto del biomimetismo, la implicación es que hay
sabiduría de ingeniería que se puede obtener de las hormigas, pero es
importante entender que los nidos de hormigas evolucionan, no se diseñan. No
son entidades diseñadas como lo hacen los humanos con casas, puentes y otras
estructuras.
Los nidos de hormigas, como las propias hormigas,
evolucionaron a lo largo de millones de años mediante la adición de pequeños
cambios. Gradualmente, se separaron entre sí, produciendo la fauna moderna de
unas 20.000 especies.
El antepasado de todas las hormigas fue probablemente una
avispa solitaria cuyas hembras excavaron un nido en el suelo en el que crió a
su descendencia.
La socialización evolucionó cuando la hembra y su
descendencia compartieron el nido durante gran parte de sus vidas, dividiéndose
gradualmente los deberes de reproducción y trabajo.
Aunque no hay fósiles de estos primeros nidos de hormigas, podemos
suponer que parecían madrigueras simples verticales o en ángulo con una cámara
ampliada en la parte inferior final.
En el presente el ciclo de vida de muchas hormigas comienza
con una reina con un solo apareamiento, que pronto será madre de una familia.
Esta reina excava lo que es esencialmente una copia del nido
ancestral, una madriguera simple con una cámara en su extremo.
Después de que la reina haya producido la primera generación
de trabajadoras de las reservas almacenadas en su cuerpo, estas trabajadoras
agrandan el nido agregando o ampliando cámaras y profundizando el nido a medida
que la colonia crece con una estructura más o menos en un eje vertical que
conecta cámaras más o menos horizontales.
Todo sin un anteproyecto, sin un plan, sin instrucción
previa, y en el caso de hormigueros subterráneos, en la oscuridad, pero con un
conjunto compartido de reglas de comportamiento.
En muchas especies, las cámaras justo debajo de la
superficie del suelo son diferentes de los de mayor profundidad. Estas
excavaciones cercanas a la superficie son resultado de la ampliación y
ramificación de túneles lineales horizontales, eventualmente creando cámaras
muy grandes de contornos complejos. Las cámaras más profundas comienzan como
contornos circulares u ovalados redondeados y se vuelven lobulados a medida que
se agrandan.
Las hormigas han evolucionado hasta convertirse en
excavadoras asombrosamente competentes, eliminando con éxito los gránulos del
suelo de modo que sus túneles sean estables.
Hay una determinada relación entre las propiedades de cada
partícula y la toma de decisiones de las hormigas.
La excavación granular es la eliminación de partículas
sólidas de una estructura compuesta por estos objetos. La predicción eficiente
de la estabilidad de una excavación durante la remoción de partículas es un
problema sin resolver para la ciencia y altamente no lineal, ya que el
movimiento de cada grano está acoplado a sus vecinos.
Las fuerzas intergranulares disminuyen significativamente alrededor de los túneles de hormigas debido a la formación de arcos dentro del suelo. Debido a esta fuerza de relajación, es probable que cualquier grano que las hormigas extraigan de la superficie del túnel esté sometido a una tensión baja. Por lo tanto, las hormigas evitan eliminar los granos comprimidos bajo fuerzas elevadas sin necesidad de ser conscientes de la red de fuerzas en el material circundante. Aún más, estos arcos protegen los túneles de las fuerzas elevadas, lo que proporciona robustez al túnel.
Las hormigas también cavan sus túneles lo más empinado que
pueden, hasta lo que se conoce como el ángulo de reposo. Ese ángulo representa
el ángulo más pronunciado en el que se puede apilar un material granular, un
material hecho de granos individuales, antes de colapsar.
Se estima que las hormigas utilizan menos del 0,1% de
energía que las maquinas tuneladoras más avanzadas creadas por el ser humano
para excavar el mismo volumen de suelo.
Las hormigas realizan sus túneles utilizando enfoques que
buscan minimizar la cantidad de energía gastada en cada paso, incluido rodear
obstáculos sin eliminar las partículas que se consideran críticas para el
soporte del túnel.
Estos conocimientos son producto de la observación de cómo es un hormiguero realmente mediante el método de introducir cemento o aluminio fundido en su interior y después desenterrarlo y encontrarse casi con verdaderas obras de arte.
Aparte de conocer como es un nido es importante saber cómo
lo construyen para que su estructura permanezca estable. Podemos imaginar cómo
esto ayudaría para optimizar recursos en la construcción de túneles de caminos
o en minería.
La naturaleza ayuda a desarrollar procesos y soluciones a la
emergente ingeniería biogeotécnica.
Fuente: Walter R. Tschinkel; Instituto de Tecnología de
California; School of Civil and Environmental Engineering, Georgia Institute of
Technology, USA; Department of Civil and Environmental Engineering, University
of California Davis, USA; Proceedings of the National Academy of Sciences; Departamento
de Ciencias Geológicas, Facultad de Ciencias Exactas y Naturales, Universidad
de Buenos Aires, Argentina; Unidad de Entomología, Departamento de Protección
Vegetal, Facultad de Agronomía, Universidad de la República, Uruguay; Departamento
de Fisiología y Socio biología del Comportamiento, Biocenter, Universidad de
Würzburg, Alemania.
