Почему муравьи и другие насекомые такие сильные?

Дебби Хэдли — преподаватель естественных наук с 25-летним стажем, более десяти лет пишет на научные темы.

Внимательно наблюдайте за муравьями в течение любого промежутка времени, и вы станете свидетелями некоторых замечательных силовых подвигов. Крошечные муравьи, марширующие цепями, могут таскать в свои колонии еду, песчинки и даже мелкие камешки, во много раз превышающие их собственный размер. И это не иллюзия — исследования показывают, что муравьи могут поднимать предметы, вес которых в 50 раз превышает вес их собственного тела.

Как это может быть?

Ответ на вопрос, почему муравьи или любое насекомое, если на то пошло, такие сильные, заключается в его миниатюрных размерах. Это физика, простая и понятная.

Физика силы тела

Чтобы понять огромную физическую силу муравья, вам нужно сначала понять несколько основных физических принципов того, как связаны размер, масса и сила:

• Сила мышцы пропорциональна площади поверхности ее поперечного сечения.
• Таким образом, площадь поверхности является двумерным измерением и измеряется в соответствии с площадь своей длины.
• С другой стороны, размер и масса животного определяются объемом. Объем является трехмерным измерением и рассчитывается путем умножения трех измерений.

Ключевым моментом здесь является признание того, что вес животного связан с его объемом, который является трехмерным измерением, полученным путем вычисления кубического измерения.Но сила мышцы, с другой стороны, является двумерным измерением, полученным путем умножения только двух чисел, длины на ширину. Несоответствие здесь и создает разницу в относительной силе между крупными и мелкими животными.

У более крупных животных гораздо больший объем и масса означают, что мышечная сила должна быть намного выше, чтобы поддерживать тот же уровень силы по отношению к массе тела. У более крупных животных на мышцы также ложится дополнительная нагрузка, связанная с перемещением большего объема и массы тела вместе с любым поднимаемым объектом.

Крошечный муравей или другое насекомое имеет преимущество в силе из-за большего отношения площади поверхности к объему и массе. Мышцы муравья имеют довольно небольшую нагрузку, необходимую для подъема собственного тела, оставляя достаточно мышечной силы для перемещения других объектов.

К этому следует добавить тот факт, что тело насекомого по своей природе легкое по сравнению с его объемом по сравнению с другими животными. Структурно насекомые не имеют внутреннего скелета, как позвоночные животные, а вместо этого имеют твердую оболочку экзоскелета. Без веса внутренних костей вес насекомого может включать большее количество мышц.

Муравей не чемпион по тяжелой атлетике

Муравьи — это насекомые, которых мы чаще всего наблюдаем за подъемом тяжелых предметов, но они далеко не самые сильные представители мира насекомых. Навозный жук (Онтофаг Телец) известно, что он поднимает вес, в 1141 раз превышающий его собственный вес, — груз, эквивалентный человеческому подъему около 180 000 фунтов.