אם נמלה הייתה יכולה לגדול לגודל של אדם, האם היו לה כוחות על?

בקיצור, לא.

הדמיון שלנו עם סרטי גיבורי על אודות חרקים החשופים לרדיואקטיביות יכול להשתנות לחרקי ענק עם כוחות על, מה שמוביל אותי לשאול, האם זה יכול לקרות בעולם האמיתי?

נמלה יכולה להרים בערך פי 20 ממשקלה שלה, ופרעוש יכול לקפוץ פי 40 מגובהו בקפיצה אחת.

אם חרקים אלה ישתנו לפתע לגודל של אדם, אולי הוא יאבד את "כוח העל" שהיה לו כשהיה בגודל הרגיל שלו. איך זה קרה? זו הסיבה לכך

אפשר לחשוב על רגל של נמלה כגליל, חוזק הרגל של הנמלה הוא פרופורציונאלי לשטח החתך של הגליל. גם בני אדם. חוזק הרגל האנושית פרופורציונאלי לאזור חתך העצמות והשרירים ברגל.

אנו יודעים כי שטח החתך של גליל הוא מעגל, שווה ערך ל- πr2, כאשר r הוא אורך הרדיוס. אם אתה אומר שהנמלה הזו משנה את גודלה להיות גדול פי 3. ואז שטח החתך מורחב בפקטור של פי 9, מה שאומר שכוח רגלי הנמלה גדל גם פי 9.

מה לגבי המסה שלו כאשר הנמלים גדולות פי 3?

אנו יכולים לפשט זאת על ידי התייחסות לתוכן גופו של הנמלה כמרחב. מסת הנמלה פרופורציונאלית לנפח הנמלה. נפח החלל כמו כדור שווה ערך ל 4 / 3πr3. התבונן ברדיוס המכיל את הכוח של 3, לכן כאשר הנמלה גדולה פי 3, מה שקורה הוא שהנפח גדל פי 27, מה שאומר שמסת הנמלה גם גדולה פי 27.

מכיוון שנפח האורגניזם גדל הרבה יותר מהר משטח חתך גופו, פירוש הדבר שמסת האורגניזם גדלה גם הרבה יותר מהר מכוחו של האורגניזם.

בואו נדמיין שאם נמלה גדלה פי 50, שטח החתך של רגלי הנמלה גדל כך שכוחו גדל פי 2500. ואז נפח הנמלים שגם גדל במסה פי 125,000!

נמלה זו תהפוך לכבדה מאוד, אך עליית הכוח אינה תואמת את העלייה במסה. כתוצאה מכך, רגלי הנמלה הזו לא יוכלו לתמוך במשקל גופה.

במקרה הטוב, הנמלים הללו יהפכו חזקות כמו בני אדם באותו גודל. פרעוש שיכול לקפוץ גבוה מאוד בקפיצה אחת יכול לקפוץ רק מעל גדרות קטנות אם הוא בגודל של אדם.

הקשר בין חוזק לבין שטח חתך של עצם ושריר, מסת ונפח, מסביר מדוע פילים ובעלי חיים גדולים אחרים מגושמים - שום דבר שאינו דומה לחרקים.

לפיל רגליים עבות, מכיוון שהוא דורש חוזק של שטח חתך גדול כדי לתמוך במסת גופו הגדולה. להיפופוטמים וקרנפים יש רגליים גדולות כמו לתמוך במשקלן. רגליה של ג'ירפה קטנות ודקות יותר, אך גופה של ג'ירפה אינו מגושם כמו של פיל או היפופוטם.

יש גם גורם נוסף לכך שלנמלה לא יהיו כוחות על אם הוא בגודל של אדם, שקשור לדרישות המטבוליות שלו - שימוש באנרגיה - שעולה ביחס לגידול בנפח הגוף.

בקיצור, יכולתו של אורגניזם להשיג או לשחרר אנרגיית חום אינה פרופורציונאלית לדרישות המטבוליות שלו ככל שהוא מתרחב, מכיוון ששטח הפנים של גופו הנמוך גדל יחסית לנפחו. כתוצאה מכך הנמלה יכולה להישרף מכיוון שהיא אינה יכולה לשחרר את חום גופה במהירות.

בעלי חיים גדולים כמו פילים יכולים לעבור מטבוליזם היטב עם גודל גופם הגדול מכיוון שיש להם מבנים תומכים, כמו האוזניים הרחבות שלהם מלאות בכלי דם בהם הם משתמשים לקירור וחימום גופם.

לפיכך, אין לנו נמלה שיכולה להתרחב או להתכווץ בצורה דרמטית בכוח על אנושי. בשל גורמים גיאומטריים, גודל הגוף, כוחו ומטבוליזם. אבל יש לנו דוגמא נוספת לחיה גדולה.

עם זאת, ברור שהטבע שומר על חוסר איזון פוטנציאלי בין אם אורגניזמים מסוימים צריכים להיות קטנים יותר או גדולים בהרבה ממה שהם כיום. פשוט משכנע, הא? אין צורך לדאוג, שום מפלצות חרקים ענקיות לא ישלטו בכדור הארץ.

מאמר זה הוא הגשה מאת הכותב. אתה יכול גם לכתוב משלך על Saintif על ידי הצטרפות לקהילת Saintif.