Vaata sipelgad tähelepanelikult mis tahes aja jooksul ja olete tunnistajaks mõnele märkimisväärsele jõutõmbele. Liinides marssivad pisikesed sipelgad võivad oma kolooniatesse toitu, liivaterasid ja isegi väikeseid veerisid, mis on mitu korda nende enda suurused, vedada. Ja see pole illusioon - uuringud näitavad, et sipelgad suudavad tõsta esemeid, mis kaaluvad 50 korda rohkem kui nende enda kehakaal.
Kuidas see saab olla?
Vastus küsimusele, miks sipelgad või mis tahes putukad on nii tugevad, peitub selle deminutiivsuses. See on füüsika, tavaline ja lihtne.
Keha tugevuse füüsika
Tohutu füüsilise mõistmiseks sipelga tugevus, peate kõigepealt mõistma mõned füüsikalised põhiprintsiibid, kuidas suurus, mass ja tugevus omavahel seostuvad:
- Lihase tugevus on võrdeline tema ristlõike pindalaga.
- Pinna pindala on seetõttu kahemõõtmeline ja seda mõõdetakse vastavalt ruut selle pikkusest.
- Teisest küljest määratakse looma suurus ja mass mahu järgi. Maht on kolmemõõtmeline mõõtmine ja see arvutatakse kolme mõõtme korrutamisel.
Siinkohal on oluline teadvustada, et looma kaal on seotud tema mahuga, mis on kuubikujulise mõõtmise abil saadud kolmemõõtmeline mõõt. Kuid lihase tugevus on teiselt poolt kahemõõtmeline mõõtmine, mis saadakse korrutades ainult kaks arvu, pikkuse laiuse järgi. Siinkohal tekkinud lahknevus tekitab suurte ja väikeste loomade suhtelise tugevuse erinevuse.
Suurematel loomadel tähendab palju suurem maht ja mass seda, et lihaste tugevus peab olema palju suurem, et säilitada kehakaalu suhtes sama tugevustase. Suuremate loomade puhul on lihastel ka suurem koormus suurema kehamahu ja massi liigutamisel koos ükskõik millise esemega, mida tõstetakse.
Pisikesel sipelgal või muul putukal on tugevuse eelis suurema pindala ja ruumala ning massi suhte tõttu. Sipelga lihastel on oma keha tõstmiseks vaja üsna väikest koormust, jättes teistele objektidele liikumiseks palju lihasjõudu.
Sellele lisandub veel asjaolu, et putuka keha on teiste loomadega võrreldes oma mahu suhtes olemuselt kerge. Struktuurselt pole putukatel sisemisi luustikke nagu selgroogsetel loomadel, vaid neil on kõva eksoskeleti kest. Ilma sisemiste luude raskuseta võib putuka kaal hõlmata suuremat hulka lihaseid.
Sipelgas ei ole tõstmise meister
Sipelgad on putukad, keda me kõige sagedamini vaatleme raskete esemete tõstmisel, kuid nad on putukamaailma tugevaimatest liikmetest kaugel. sõnnamardikas (Onthophagus taurus) tõstab raskusi teadaolevalt kuni oma kehakaalust 1 141-kordselt - koorem, mis võrdub inimese raskusega umbes 180 000 naela.