Katsella muurahaisia tarkasti kaiken aikaa, ja näet joitain merkittäviä vahvuushahmoja. Pieniä linjoilla marssivia muurahaisia voi kuljettaa ruokaa, hiekanjyviä ja jopa pieniä kiviä, jotka ovat moninkertaisesti oman kokoisia takaisin takaisin pesäkkeensä. Eikä tämä ole harhaa - tutkimukset osoittavat, että muurahaiset voivat nostaa esineitä, jotka painavat jopa 50 kertaa oman ruumiinpainonsa.
Miten tämä voi olla?
Vastaus siihen, miksi muurahaiset - tai mikä tahansa hyönteinen - ovat niin vahvoja, löytyy sen pienikokoisesta koosta. Se on fysiikkaa, selkeää ja yksinkertaista.
Kehon lujuuden fysiikka
Ymmärtää valtava fyysinen muurahaisen vahvuus, sinun on ensin ymmärrettävä muutama fyysinen perusperiaate suhteessa kokoon, massaan ja lujuuteen:
- Lihaksen vahvuus on verrannollinen sen poikkileikkauksen pinta-alaan.
- Pinta-ala on siis kaksiulotteinen mittaus, ja se mitataan neliö sen pituudesta.
- Eläimen koko ja massa puolestaan määritetään tilavuuden perusteella. Tilavuus on kolmiulotteinen mittaus ja lasketaan kertomalla kolme ulottuvuutta.
Tärkeintä on tunnistaa, että eläimen paino liittyy sen tilavuuteen, joka on kolmiulotteinen mittaus, joka saadaan laskemalla kuutiomitta. Mutta lihaksen vahvuus on toisaalta kaksiulotteinen mittaus, joka saadaan kertomalla vain kaksi lukua, pituus leveydeltä. Tässä oleva ero on se, mikä luo eron suhteellisessa lujuudessa suurten ja pienten eläinten välillä.
Suuremmissa eläimissä paljon suurempi tilavuus ja massa tarkoittavat, että lihasvoiman on oltava paljon suurempi, jotta ylläpidetään sama vahvuustaso suhteessa kehon painoon. Suurempien eläinten lihaksilla on myös lisärasitus siirtää suurempaa kehon tilavuutta ja massaa minkä tahansa esineen kohottaessa.
Pienellä muurahaisella tai muulla hyönteisellä on lujuusetu, koska sen pinta-ala on suurempi suhteessa tilavuuteen ja massaan. Muurahaisen lihaksilla on melko pieni kuorma, joka tarvitaan oman kehonsa nostamiseen, jättäen runsaasti lihasvoimaa muiden esineiden siirtämiseen.
Tähän lisätään tosiasia, että hyönteisen ruumis on luonnostaan kevyt suhteessa sen tilavuuteen verrattuna muihin eläimiin. Rakenteellisesti hyönteisillä ei ole sisäisiä luurankoja kuten selkärankaisilla, mutta niiden sijaan niillä on kova eksoskeletonkuori. Ilman sisäisten luiden painoa hyönteisen paino voi käsittää suuremman määrän lihaksia.
Muurahainen ei ole painonnosto-mestari
Muurahaiset ovat hyönteisiä, joita havaitsemme yleisimmin raskaiden esineiden nostamisessa, mutta ne ovat kaukana hyönteismaailman voimakkaimmista jäsenistä. lantakuoriainen (Onthophagus taurus) tiedetään nostavan painoja jopa 1 141 kertaa sen oma paino - kuorma, joka vastaa ihmisen nostoa noin 180 000 puntaa.