لماذا النمل والحشرات الأخرى قوية للغاية؟

راقب النمل عن كثب لأي فترة زمنية ، وستشاهد بعض المآثر الرائعة في القوة. يمكن للنمل الصغير الذي يسير في الخطوط أن يسحب الطعام وحبوب الرمل وحتى الحصى الصغيرة التي يبلغ حجمها عدة مرات حجمها إلى مستعمراتها. وهذا ليس وهمًا - تظهر الدراسات أن النمل يمكنه رفع أشياء تزن ما يصل إلى 50 ضعفًا من وزن جسمه.

الجواب عن سبب كون النمل - أو أي حشرة في هذا الشأن - يكمن بقوة في حجمه الصغير. إنه فيزياء ، عادي وبسيط.

لفهم المادية الهائلة قوة النملة، تحتاج أولاً إلى فهم بعض المبادئ الفيزيائية الأساسية لكيفية ارتباط الحجم والكتلة والقوة:

• تتناسب قوة العضلة مع مساحة سطح المقطع العرضي.
• وبالتالي ، فإن مساحة السطح هي قياس ثنائي الأبعاد ، ويتم قياسه وفقًا لـ ميدان من طوله.
• من ناحية أخرى ، يتم تحديد حجم الحيوان وكتلته بالحجم. الحجم هو قياس ثلاثي الأبعاد ويتم حسابه بضرب ثلاثة أبعاد.

المفتاح هنا هو التعرف على أن وزن الحيوان مرتبط بحجمه ، وهو قياس ثلاثي الأبعاد تم التوصل إليه عن طريق حساب قياس مكعب. لكن قوة العضلات ، من ناحية أخرى ، هي قياس ثنائي الأبعاد ، يتم الوصول إليه عن طريق ضرب رقمين فقط ، طولًا في العرض. التناقض هنا هو ما يخلق الفرق في القوة النسبية بين الحيوانات الكبيرة والصغيرة.

في الحيوانات الأكبر ، يعني الحجم والكتلة الأكبر بكثير أن قوة العضلات يجب أن تكون أكبر بكثير للحفاظ على نفس مستوى القوة بالنسبة لوزن الجسم. في الحيوانات الأكبر حجمًا ، تتحمل العضلات أيضًا العبء الإضافي لتحريك حجم الجسم الأكبر والكتلة جنبًا إلى جنب مع أي شيء يتم رفعه.

تتميز النملة الصغيرة أو الحشرة الأخرى بميزة القوة بسبب النسبة الأكبر من مساحة السطح إلى الحجم والكتلة. تمتلك عضلات النملة حمولة صغيرة إلى حد ما مطلوبة لرفع جسمها ، تاركة الكثير من قوة العضلات لتحريك أشياء أخرى.

يضاف إلى ذلك حقيقة أن جسم الحشرة خفيف الوزن بطبيعته بالنسبة لحجمه عند مقارنته بالحيوانات الأخرى. من الناحية الهيكلية ، لا تحتوي الحشرات على هياكل عظمية داخلية مثل الحيوانات الفقارية ، ولكن بدلاً من ذلك ، تحتوي على هيكل خارجي صلب. بدون وزن العظام الداخلية ، يمكن أن يتكون وزن الحشرة من كمية أعلى من العضلات.

النمل هو الحشرات التي نلاحظها في الغالب وهي ترفع أشياء ثقيلة ، لكنها بعيدة عن أقوى أعضاء عالم الحشرات. ال خنفساء الروث (Onthophagus taurus) معروف برفع الأوزان بما يصل إلى 1141 ضعفًا لوزن الجسم ، وهو حمل يعادل حمل الإنسان لرفع حوالي 180.000 رطل.