Ak by mravec dorástol do veľkosti človeka, mal by superveľmoci?

Skrátka nie.

Naše predstavy o superhrdinských filmoch o hmyze vystavenom rádioaktivite môžu mutovať na obrovský hmyz pomocou superveľmocí, čo ma vedie k otázke, mohlo by sa to stať v skutočnom svete?

Mravenec dokáže zdvihnúť asi 20-násobok svojej vlastnej hmotnosti a blcha dokáže pri jednom výskoku vyskočiť 40-násobne nad svoju vlastnú výšku.

Keby sa tento hmyz náhle zmenil na veľkosť človeka, možno by stratil „superveľmoc“, ktorú mal, keď mal svoju normálnu veľkosť. Ako sa to stalo? To je dôvod, prečo

Nohu mravca možno považovať za valec, sila jeho nohy je úmerná ploche prierezu valca. Ľudia tiež. Sila ľudskej nohy je úmerná prierezovej ploche kostí a svalov v nohe.

Vieme, že prierezová plocha valca je kruh, ktorý je ekvivalentný πr2, kde r je dĺžka polomeru. Ak poviete, tento mravec zmení svoju veľkosť na 3-krát väčšiu. Potom sa plocha prierezu rozšíri faktorom 9-krát, čo znamená, že sila nôh mravca sa tiež zvýši, aby bola 9-krát silnejšia.

Čo s jeho hmotou, keď sú mravce 3-krát také veľké?

Môžeme to zjednodušiť tým, že obsah tela mravca budeme považovať za priestor. Hmotnosť mravca je úmerná objemu mravca. Objem priestoru, napríklad gule, sa rovná 4 / 3πr3. Pozrite sa na polomer obsahujúci mocninu 3, takže keď je mravec trikrát väčší, stane sa to, že sa objem zvýši 27-krát väčší, čo znamená, že hmotnosť mravca je tiež 27-krát väčšia.

Pretože objem organizmu sa zvyšuje oveľa rýchlejšie ako plocha prierezu jeho tela, znamená to, že aj hmotnosť tela sa zvyšuje oveľa rýchlejšie ako sila organizmu.

Prečítajte si tiež: Z trofeje MS 2018 sa stal Kopong!

Poďme si predstaviť, že ak sa mravce zväčšia 50-krát, prierezová plocha nôh mravca sa zvýši tak, že sa jeho sila zvýši 2 500-krát. Potom objem mravcov, ktorý tiež rastie v hmotnosti, 125 000-krát!

Tento mravec bude veľmi ťažký, ale nárast sily sa nezhoduje s nárastom hmotnosti. Výsledkom je, že nohy tohto mravca nemusia byť schopné uniesť vlastnú váhu tela.

V najlepšom prípade sa tieto mravce stanú rovnako silnými ako ľudia rovnakej veľkosti. Blcha, ktorá dokáže jedným skokom vyskočiť veľmi vysoko, môže skákať cez malé ploty, iba ak má veľkosť človeka.

Vzťah medzi silou a prierezovou plochou kostí a svalov, hmotnosťou a objemom vysvetľuje, prečo sú slony a iné veľké zvieratá objemné - nič podobné hmyzu.

Slon má silné nohy, pretože na podporu svojej veľkej telesnej hmotnosti vyžaduje pevnosť veľkého prierezu. Hrochy a nosorožce majú nohy také veľké, aby uniesli svoju váhu. Nohy žirafy sú menšie a tenšie, ale telo žirafy tiež nie je také objemné ako telo slona alebo hrocha.

Existuje ešte ďalší faktor, prečo mravca nebude mať superveľmoci, ak je to veľkosť človeka, ktorá súvisí s jeho metabolickými požiadavkami - spotrebou energie - ktorá sa zvyšuje úmerne so zväčšením objemu tela.

Stručne povedané, schopnosť organizmu získavať alebo uvoľňovať tepelnú energiu nie je úmerná jeho metabolickým požiadavkám, pretože sa zväčšuje, pretože povrch jeho nižšieho tela sa zväčšuje v pomere k jeho objemu. Výsledkom je, že mravec môže horieť, pretože nemôže rýchlo uvoľňovať svoje telesné teplo.

Veľké zvieratá, ako napríklad slony, môžu so svojou veľkosťou tela dobre metabolizovať, pretože majú podporné štruktúry, napríklad široké uši plné krvných ciev, ktoré používajú na ochladenie a zahriatie tela.

Prečítajte si tiež: Prečo mravce nezomrú, keď spadnú z výšky?

Nemáme teda mravca, ktorý by sa mohol s nadľudskou silou dramaticky zväčšiť alebo zmenšiť. V dôsledku geometrických faktorov, veľkosti tela, sily a metabolizmu. Máme ale ďalší príklad veľkého zvieraťa.

Je však zrejmé, že príroda si zachováva potenciálnu nerovnováhu, či by určité organizmy mali byť menšie alebo oveľa väčšie ako dnes. Len presvedčivé, hm? Netreba sa báť, Zemi nebudú vládnuť žiadne obrovské hmyzie príšery.


Tento článok je príspevkom autora. Môžete sa tiež stať autorom písania na Saintif pripojením sa ku komunite Saintif.

Posledné príspevky