Dlaczego mrówki i inne owady są tak silne?

Zegarek mrówki przez długi czas, a będziesz świadkiem niezwykłych wyczynów siły. Małe mrówki maszerujące w szeregu mogą ciągnąć jedzenie, ziarna piasku, a nawet małe kamyki, które są wielokrotnie większe niż ich kolonie. I to nie jest złudzenie - badania pokazują, że mrówki mogą podnosić przedmioty ważące nawet 50-krotność własnej masy ciała.

Odpowiedź na pytanie, dlaczego mrówki - czy jakikolwiek inny owad - są tak silne, leży w ich niewielkim rozmiarze. To fizyka, prosta i prosta.

Aby zrozumieć ogromną fizyczność siła mrówki, musisz najpierw zrozumieć kilka podstawowych zasad fizycznych dotyczących związku wielkości, masy i siły:

• Siła mięśnia jest proporcjonalna do pola powierzchni jego przekroju.
• Pole powierzchni jest zatem dwuwymiarowym pomiarem i jest mierzone zgodnie z plac jego długości.
• Z drugiej strony wielkość i masa zwierzęcia zależy od objętości. Objętość jest pomiarem trójwymiarowym i jest obliczana przez pomnożenie trzech wymiarów.

Kluczem tutaj jest rozpoznanie, że masa zwierzęcia jest związana z jego objętością, która jest trójwymiarowym pomiarem uzyskanym przez obliczenie pomiaru sześciennego. Z drugiej strony siła mięśnia jest pomiarem dwuwymiarowym, uzyskanym przez pomnożenie tylko dwóch liczb, długość przez szerokość. Rozbieżność tutaj stanowi różnicę we względnej sile między dużymi i małymi zwierzętami.

U większych zwierząt znacznie większa objętość i masa oznaczają, że siła mięśni musi być znacznie większa, aby utrzymać ten sam poziom siły w stosunku do masy ciała. U większych zwierząt mięśnie mają również dodatkowy ciężar przenoszenia większej objętości ciała i masy wraz z podnoszonym przedmiotem.

Malutka mrówka lub inny owad ma przewagę wytrzymałościową ze względu na większy stosunek pola powierzchni do objętości i masy. Mięśnie mrówki mają dość mały ładunek wymagany do podniesienia własnego ciała, pozostawiając dużą siłę mięśni do poruszania innymi przedmiotami.

Do tego dochodzi fakt, że ciało owada jest z natury lekkie w stosunku do jego objętości w porównaniu z innymi zwierzętami. Strukturalnie owady nie mają wewnętrznych szkieletów, podobnie jak kręgowce, ale zamiast tego mają twardą skorupę egzoszkieletu. Bez ciężaru kości wewnętrznych ciężar owada może obejmować większą ilość mięśni.

Mrówki to owady, które najczęściej obserwujemy unoszące ciężkie przedmioty, ale daleko im do najsilniejszych członków świata owadów. The żuk gnojowy (Onthophagus taurus) wiadomo, że podnosi ciężary do 1141 razy więcej niż jego własna masa ciała - ładunek równoważny człowiekowi podnoszącemu około 180 000 funtów.