Если бы муравьи были больше

Physicinweb

Чудовища и закон масштаба

Рассмотрим пример. Если бы Кинг-Конг существовал на самом деле, он никак не мог бы терроризировать Нью-Йорк. Наоборот, при первой же попытке шагнуть у него сломались бы ноги. Дело в том, что, если взять обезьяну и увеличить ее пропорционально в десять раз, ее вес при этом увеличится пропорционально объему, т.е. в тысячу раз (10 х 10 х 10 = 1000). Итак, обезьяна стала в тысячу раз тяжелее. Но ее сила увеличилась пропорционально толщине костей и мускулов. Площадь сечения костей и мышц увеличивается пропорционально квадрату линейной величины, т.е. вдесятеро (10 х 10 = 100). Другими словами, если Кинг-Конг будет в 10 раз больше обычной обезьяны, то он будет превосходить ее силой всего в сто раз, а весить в тысячу раз больше. Таким образом, при увеличении размера обезьяны вес растет гораздо быстрее, чем сила. Если говорить относительно, то Кинг-Конг окажется в 10 раз слабее обычной обезьяны. Вот почему его ноги сразу же сломаются.

Помню, как в начальной школе наш учитель удивлялся силе муравья, способного поднять лист, во много раз более тяжелый, чем сам муравей. Учитель делал из этого вывод, что будь муравей размером с дом, он мог бы легко поднять и унести этот дом. Но это предположение неверно. Причина та же, что и в случае с Кинг-Конгом. Если бы муравей был размером с дом, его ноги тоже сломались бы. Если увеличить муравья в тысячу раз, он станет в 1000 раз слабее обычного муравья и потому рухнет под собственным весом. (А также задохнется. Муравей дышит через отверстия в боку. Площадь сечения воздушных каналов растет как квадрат радиуса, а объем муравья — как куб радиуса. Таким образом, муравей в 1000 раз больше обычного будет получать в 1000 раз меньше воздуха, чем необходимо для нормального снабжения кислородом мускулов и тканей тела. Кстати говоря, именно поэтому чемпионами в фигурном катании на коньках и гимнастике становятся, как правило, люди небольшого роста, но нормальных пропорций. Они обладают большей мускульной силой на единицу веса, чем высокие люди.)

При помощи закона масштабирования мы можем также определить примерные параметры животных на Земле и, вероятно, инопланетян в космосе. Тепло, излучаемое живым организмом, пропорционально площади его поверхности. Следовательно, при увеличении животного в 10 раз его теплопотери вырастут в 100 раз. Но количество тепла в теле пропорционально его объему и поэтому вырастет в 1000 раз. Следовательно, крупные животные теряют тепло медленнее, чем мелкие. (Именно поэтому зимой у нас первыми замерзают пальцы и уши — у них максимальная относительная площадь поверхности; именно поэтому маленькие люди замерзают быстрее, чем крупные. Этим же можно объяснить, почему газеты сгорают очень быстро — у них очень большая относительная площадь, а толстые поленья горят медленно — у них площадь поверхности относительно невелика.) Этим объясняется также, почему киты в Арктике имеют каплевидную форму — из всех геометрических форм минимальной площадью поверхности на единицу массы обладает сфера. И почему насекомые в теплом климате могут себе позволить произвольную форму с относительной большой площадью поверхности на единицу массы.

В фильме киностудии Диснея «Дорогая, я уменьшил детей» в се члены семьи уменьшаются до размеров муравьев. Начинается гроза, и мы видим, как в микромире крохотные капли падают в лужи. На самом деле дождевая капля с точки зрения муравья должна выглядеть не крохотной капелькой, а громадной водяной полусферой. В обычном мире полусферический объем воды будет нестабилен и растечется под собственной тяжестью, но в микромире сила поверхностного натяжения относительно велика и легко удерживает воду в полусферическом объеме (представьте себе каплю на листе).

Источник

Во сколько раз муравей поднимает больше своего веса, какой вес муравья?

При мысли о муравьях у людей возникает стойкая ассоциация — трудяги. Некоторые наслышаны, что перепончатокрылое с легкостью приподнимает груз больше собственного веса.

Так ли это и какой вес поднимает на самом деле муравей, поясняют энтомологи, которые специализируются на их изучении.

Сколько весит муравей

У насекомых из надсемейства муравьиных разнообразная классификация. То, сколько весит муравей зависит от того, к какому виду он относится. Его масса тела варьирует в пределах от 1 до 150 мг.

В умеренном климатическом поясе в большом количестве обитают черные и рыжие лесные особи. Средний вес муравья лесного составляет 5-7 мг.

Хотя сам по себе каждый муравей весит очень мало, но по сравнению с человеком, общая масса всех таких насекомых примерно приравнивается к общей массе всех людей на земном шаре. Суммарная масса муравьев достигает 1 миллиарда тонн. На одного человека в среднем приходится 10 млн этих перепончатокрылых.

Виды и их вес

Масса муравья зависит от его вида:

• фараонов муравей (домовой, корабельный) — 1-2 мг;
• формицины (черные или рыжие) — 5-7 мг;
• рабочий крупный тропический муравей — 90 мг.

Матка африканских кочевых муравьев способна располнеть до 10 г во время оседлого периода жизни. В это время она откладывает до 120 тысяч яиц каждый день. Она рекордсменка по плодовитости. Никто из животного мира не может сравниться с ней в этом вопросе.

Солдаты (динэргаты) листорезов весят в 20-30 раз больше, чем другие рабочие особи этого семейства, а их матка — в 700 раз. Динэргаты способны поставить более выдающиеся рекорды в отношении того, сколько они поднимут тяжести, но они этого не делают. Их главная обязанность — защищать «грузопереносчиков», а не носить тяжести.

Сколько муравей поднимает тяжести, зависит от его собственных размеров. Но у муравьев нередко действует принцип — соотношение поднимаемой тяжести к массе тела перепончатокрылого увеличивается по мере того, как становится меньше размер самого насекомого.

Муравьиная грузоподъемность

Информация о том, какой вес может поднять муравей, способна сильно удивить воображение человека. Энтомологи утверждают, что этот представитель перепончатокрылых поднимает тяжесть, которая в 50 раз превосходит его собственную массу тела. Хороший пример — листорез. Зная его вес, предполагают, что для него не составляет труда переносить тяжести, которые достигают 100 мг.

Но не только у этих муравьев есть такая способность. Представители другой группы насекомых также могут ставить подобные рекорды. Многие жесткокрылые толкают и тащат груз, который во много раз превышают их собственный. А прямокрылые или кровососущие паразиты прыгают на далекие расстояния. Это также разновидность переноса веса, поскольку в прыжке требуется приподнять от земли груз собственного тела.

Лидер по переносу тяжестей — это жук скарабей (навозный жук). Он поднимает тяжесть почти в тысячу раз превосходящую массу его тела. Это сравнивают с тем, как если бы человек одновременно поднял бы 6 двухэтажных автобусов.

Видео

Какой вес может поднять муравей?

Сколько нужно муравьев, чтобы поднять разные предметы

Зная вес муравья и то, сколько может поднять это перепончатокрылое, производят следующие расчеты:

• приподнять одного взрослого мужчину смогут 450 тысяч муравьев;
• мешок с картофелем (50 кг) по силам 300 тысячам муравьев;
• бутылочку сока (500 мл) поднимут 3 тысячи насекомых.

Сила муравьев приходится кстати, когда им необходимо приспосабливаться к непростым условиям окружающей среды. Предметы, с которыми им приходится контактировать, чаще всего намного больше самих насекомых. Для них даже обычный листик с дерева оказывается большим грузом. Если у предмета сложная форма и поднять ее муравей не может, то он способен долгое время тащить его за собой.

Если бы человек был наделен подобной силой, то он без проблем поднимал бы около 4-5 тонн . Но никто из людей не способен поднять столько тонн. Это позволяет сделать вывод, что сила муравья превосходит человеческую во много раз. Многие люди просто недоумевают, почему подобные насекомые наделены такой способностью.

Почему муравьи обладают такой силой

Почему поднимает больше своего веса муравей или жук, охотно поясняют зоологи. Секрет заключается в том, что у небольших живых существ относительно их размера или массы насчитывается больше мышечных волокон, чем у больших животных. Это же касается и человека.

Ученые разработали формулу для расчета толщины мышечных волокон пропорционально весу тела и его размерам. А также строение перепончатокрылых заметно отличается от скелета позвоночных животных и комплекта их внутренних органов. При подсчетах того, сколько груза способен поднять муравей или другое насекомое, обязательно учитывают такие анатомические особенности.

Поскольку насекомые очень малы, то для переноса огромных для них предметов, они объединяют усилия. У перепончатокрылых часто в действие приведен синергетический эффект.

Два рабочих представителя касты вместе способны приподнять и пронести больший вес, чем если бы оба несли по отдельности. В результате сочетания их двух сил заметно повышается продуктивность.

Какими еще способностями обладают

Муравьиная сила, которая не перестает поражать человеческое воображение, выражается не только в том, сколько грузов способно поднять это насекомое. Муравьи к тому же очень изобретательны, а также у них есть другие невероятные способности.

Перепончатокрылые прилагают множество усилий, заботясь о своем потомстве. Безопасность будущих поколений для них в приоритет.

Мосты из насекомых

Африканские муравьи не только поражают тем, сколько несут на себе груза, но и своей способностью строить живые мосты. Если они встречают водную преграду, то рабочие особи быстро конструируют мост из собственных тел. Это позволяет матке и личинкам безопасно перебраться на другой берег.

Визуально конструкция моста выглядит очень необычно . Поражает то, сколько перепончатокрылых ее создает. Сразу несколько сотен муравьиных особей прочно сцепляются между собой. В таком положении они сохраняют статическую позу до тех пор, пока все личинки и матка не окажутся в безопасности вдали от воды.

Волочение по земле

Сколько бы муравей не был способен поднимать веса, но не всегда это представляется возможным из-за неудобной формы предмета, поэтому нередко они просто старательно тащат свою находку по земле. Также потребность в этом может возникать, когда насекомое находит слишком крупный предмет, который при всем желании невозможно приподнять над собой.

Ученые утверждают, что если и дальше изучать, сколько груза способен поднимать муравей, а также его другие особенности, то в будущем это поможет конструировать технику и роботов. Такие инновационные разработки позволят достичь того, что изделия будут с легкостью поднимать тяжести, которые во много раз будут превосходить собственную массу.

Другие факты о муравьях

Муравьи не только удивляют ученых тем, сколько поднимают груза, несмотря на свой малый вес, но и встроенным шагомером и компасом. Во время своих прогулок пустынные представители муравьиных считают шаги и отслеживают, насколько далеко они ушли. Они не имеют возможности использовать метки на местности, но все равно безошибочно находят дорогу домой.

В муравейниках предусмотрено рациональное разделение труда. За свою жизнь каждая особь в порядке очереди пробует новые роли: заботится о потомстве, строит гнездо, собирает пищу.

В некоторых муравьиных гнездах разводятся плесневые грибы. Кроме того, эти огородники доят тлю. Однако это не рассматривается, как паразитизм, поскольку тля живет дольше благодаря заботе перепончатокрылых.

Муравьи — это известные тяжелоатлеты среди насекомых . Соотношение общей массы этих перепончатокрылых и людей постоянно меняется, но точно не в пользу первых. Виной тому процесс повышения роли городов и другие факторы. С учетом того, сколько муравей поднимает тяжестей непропорциональных его массе, можно только представить себе его способность к выживанию в дикой природе.

Источник

Что бы было в мире, если бы муравьи перестали воевать внутри вида, глобально объединились, стали накапливать знания и задались одной целью?

С удовольствием по спекулирую на вашу тему 🙂

Если бы такое произошло, то спустя тысячелетия (может быть больше) муравьи стали бы проявлять разумность. Приближаться к стадии самоосознания. Обрели другой уровень социализации, стали бы изучать мир вокруг, а затем и вселенную.

Специфическое сознание муравья в таком гипотетическом мире будущего создало бы совершенно новое существо. Разумное (возможно даже более разумное, чем известные нам Homo sapiens), однако с принципиально иным сознанием и ощущением мира. Такое различие делает затруднительным точное описание «муравья разумного», так как наше сознание работает совсем иначе.

Интересно также отметить размеры муравьев. Развиваясь с точки зрения сознания, не факт, что произойдет скачек в их размере. Так как этот фактор от осознанности напрямую не зависит. Возможно такие муравьи не сильно изменятся в размерах и останутся небольшими существами.

Таким образом мы получаем маленьких, высокоразвитых созданий, которые безусловно способный дойти и до технологического развития. Правда и технологии в их случае будут сильно отличаться от наших. И скорее всего будут более развитыми чем у человечества. Так как с одной стороны муравьям придется сразу решать проблему компактности «устройств». С другой — энергии им будет легко хватать, опять же из за их собственного размера. Что приведет в определенный момент к технологическому прорыву, который и не снился человечеству. Представьте устройство размером с булавку, обладающее потенциалом суперкомпьютеров или вырабатывающее энергию атомной бомбы.

Если бы человечество столкнулось с такой цивилизацией, последствия были бы не очень оптимистичны для обоих видов. Во первых человек привычно вытесняет конкурентов в своей среде. Даже если сами «муравьи разумные» окажутся мирными и мудрыми, человечество первым проявит агрессию, пытаясь удержать пальму первенства. И увидит сначала угрозу в таких существах. Во вторых — абсолютно иное, и несовместимое с человеческим сознание усложнит возможность договориться. К тому, же человек привык использовать шаблоны в своей жизни, и будет дополнительно сложно осознать, что небольшое и мало привлекательное по человеческим меркам существо умнее тебя. А возможно и по каким-то параметрам лучше. В третьих — наше сознание плохо адаптируется ко всему новому. Встреча с такими существами, подобно встрече с инопланетным разумом. Опираясь на прошлый опыт, человек рискует впасть в панику и прострацию, так как наше сознание не сможет найти привычных аналогов из прошлого опыта, при взаимодействии с «муравьем разумным».

В результате человечество скорее всего попытается уничтожить таких существ. В борьбе за существование сложно сказать, кто окажется в выигрыше. Возможно человечество будет полностью уничтожено, или же наоборот. Но очевидно, что будет военный конфликт, с необратимыми последствиями для всей нашей планеты.

Может быть правда и положительный сценарий. Если «муравей разумный» окажется мудрее людей, и сможет достаточное время скрываться от нашего общества, есть шанс и благополучного исхода для обоих цивилизаций. В такой ситуации, первый будет использовать знания и «технологии» (опять же делаем огромную скидку, что этот термин условен, и «технологии» муравьев будут фундаментально отличаться от наших), чтобы адаптироваться к общению с человечеством. Первое время люди даже не будут знать с кем на самом деле общаются (что позволит избежать паники и конфликтов), а в будущем, когда человечество дойдет до иной стадии осознанности и познания мира, «муравей разумный» сможет постепенно и осторожно открыть знание о себе.

Источник