Ако една мравка можеше да нарасне до размера на човек, щеше ли да има суперсили?

Накратко, не.

Представите ни със супергеройски филми за насекоми, изложени на радиоактивност, могат да мутират в гигантски насекоми със суперсили, което ме кара да попитам, може ли това да се случи в реалния свят?

Мравка може да вдигне около 20 пъти собственото си тегло, а бълхата може да скочи 40 пъти повече от собствената си височина при един скок.

Ако тези насекоми внезапно се превърнат в размера на човек, може би той ще загуби „супер силата“, която е имал, когато е бил с нормалния си размер. Как се случи това? Това е причината

Кракът на мравка може да се разглежда като цилиндър, силата на крака на мравката е пропорционална на площта на напречното сечение на цилиндъра. Хората също. Силата на човешкия крак е пропорционална на площта на напречното сечение на костите и мускулите в крака.

Знаем, че площта на напречното сечение на цилиндъра е окръжност, която е еквивалентна на πr2, където r е дължината на радиуса. Ако кажете, че тези мравки се променят по размер, за да бъдат 3 пъти по-големи. Тогава площта на напречното сечение се разширява с фактор 9 пъти, което означава, че силата на крака на мравката също се увеличава, за да бъде 9 пъти по-силна.

Ами масата му, когато мравките са 3 пъти по-големи?

Можем да опростим това, като разглеждаме съдържанието на тялото на мравка като пространство. Масата на мравката е пропорционална на обема на мравката. Обемът на пространство като сфера е еквивалентен на 4 / 3πr3. Погледнете радиуса, съдържащ силата на 3, така че когато мравката е 3 пъти по-голяма, това, което се случва, е обемът да се увеличи 27 пъти по-голям, което означава, че масата на мравката също е 27 пъти по-голяма.

Тъй като обемът на организма се увеличава много по-бързо от площта на напречното сечение на тялото му, това означава, че и масата на организма се увеличава много по-бързо от силата на организма.

Прочетете още: Трофеят за Световната купа 2018 се оказва Kopong!

Нека си представим, че ако една мравка се увеличи по размер 50 пъти, площта на напречното сечение на краката на мравката се увеличава, така че нейната сила да се увеличи 2500 пъти. Тогава обемът на мравките, който също се увеличава в маса със 125 000 пъти!

Тази мравка ще стане много тежка, но увеличаването на силата не съвпада с увеличаването на масата. В резултат краката на тази мравка може да не са в състояние да издържат собственото си телесно тегло.

В най-добрия случай тези мравки ще станат толкова силни, колкото хората със същия размер. Бълха, която може да скочи много високо само с един скок, може да прескача малки огради само ако е с размерите на човек.

Връзката между силата и площта на напречното сечение на костите и мускулите, масата и обема, обяснява защо слоновете и другите големи животни са обемисти - нищо не прилича на насекоми.

Слонът има дебели крака, тъй като изисква силата на голяма площ на напречното сечение, за да поддържа голямата си телесна маса. Хипопотамите и носорозите имат крака, които са толкова големи, колкото да поддържат теглото им. Краката на жирафа са по-малки и по-тънки, но тялото на жирафа също не е толкова обемисто, колкото на слон или хипопотам.

Има и друг фактор, поради който мравка няма да има супер сила, ако е с размерите на човек, което е свързано с метаболитните му нужди - използване на енергия - което се увеличава пропорционално на увеличаването на телесния обем.

Накратко, способността на организма да получава или освобождава топлинна енергия не е пропорционална на метаболитните му нужди, тъй като се увеличава, тъй като повърхността на по-малкото му тяло се увеличава спрямо неговия обем. В резултат на това мравката може да изгори, защото не може бързо да отдели телесната си топлина.

Големите животни като слоновете могат да се метаболизират добре с големия си размер на тялото, тъй като имат поддържащи структури, като широките им уши, пълни с кръвоносни съдове, които използват за охлаждане и затопляне на телата си.

Прочетете още: Защо мравките не умират, когато падат от височина?

По този начин нямаме мравка, която да може да се увеличи или да се свие драстично със суперсили. Поради геометрични фактори, размер на тялото, сила и метаболизъм. Но имаме и друг пример за голямо животно.

Ясно е обаче, че природата поддържа потенциалния дисбаланс дали определени организми трябва да са по-малки или много по-големи от днешните. Просто убедително, а? Няма нужда да се притеснявате, никакви гигантски чудовища-насекоми няма да управляват Земята.


Тази статия е подадена от автора. Можете също така да направите своя собствена писменост за Saintif, като се присъедините към Saintif общността.