Если муравья увеличить до наших размеров

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

Сколько весит муравей и груз какой массы он может поднять

Интересные факты о муравьях

Сравнение муравьёв разных видов

Муравьи это почти 2 % от всего видового многообразия животного мира и до 80 % биомассы насекомых (около 20 % биомассы всех животных). В лесах умеренного пояса и тропических лесах муравьи обеспечивают перемещение и аэрацию грунта.

В дождевых тропических лесах 99,9 % питательных веществ оставалось бы в верхнем слое почвы, если бы не переносилось вглубь, в том числе и муравьями. Муравьи вместе с термитами могут увеличивать урожайность в регионах с сухим и жарким климатом, где отсутствуют дождевые черви. В экспериментальных условиях в Австралии они увеличивают урожай пшеницы на 36 %.

Муравьи — одни из самых мощных биологических агентов эрозии минералов и рекордсмены по улавливанию углекислого газа из атмосферы. Под воздействием муравьёв процесс превращения таких минералов, как известняк, мрамор и мел, в карбонат кальция и магния (MgCO3 и CaCO3) ускоряется от 50 до 300 раз. Такая обусловленная муравьями эрозия минералов могла сыграть важную роль в кайнозойском похолодании на Земле.

В некоторых частях света (в основном в Африке и Южной Америке) большие муравьи, особенно кочевые, используются при зашивании ран во время хирургических операций. Челюстями муравьёв захватывают края раны и фиксируют их на месте. Тело затем отрезают, а голова и челюсти остаются, способствуя сведению краёв раны.

Особенности

Грузовой мотороллер Муравей достаточно прост в обслуживании. В случае поломки можно перевернуть его на бок и произвести ремонт, либо замену деталей. Однако, его нельзя назвать экономным, поскольку одноцилиндровый двигатель объемом в 2 литра потребляет целых 8 литров на 100 километров, а после износа поршневой системы составляет 10 литров. Тем не менее, в то время стоимость бензина была невысокой, поэтому и проблем с эксплуатацией не возникало.

Простота строения мотоцикла не требует особых знаний механика, ведь даже для снятия покрышки не требуется делать перебортовку. Достаточно просто открутить расположенные по кругу болты. Такого рода особенности мопеда, позволяют производить ремонт в любом месте, без специального оборудования. Что очень удобно, ведь ни для кого не секрет, как часто ломается советская техника. Однако при серьезных поломках двигателя и ходовой части, возникающих довольно часто, знания слесаря порой просто необходимы.

При необходимости, можно было выбрать мопед с наиболее подходящей комплектацией. Так были выпущены модели с дополнительным сидением для пассажира и модели с закрытым кузов.

Мотороллер Муравей, в настоящее время имеет много аналогов в азиатских странах. Загруженность дорог в Азии сделала грузовой мопед одной из самых популярных моделей для трудяг. Она позволяет без труда перемещаться в узких переулках и значительно сокращает время передвижения. Китайский аналог и оригинальные мотороллер Муравей хоть и не имеют значительных различий во внешнем виде, но разительно отличаются качеством.

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.

Сколько весит муравей?

В первую очередь муравьиные способности поднимать такие тяжести обеспечиваются, как ни странно, их маленьким весом. Почему так происходит?

Давайте вначале определимся с муравьиной массой. Жители обычных муравейников, рыжие или чёрные, которые населяют леса и поля средней полосы России, а также портят наши огороды и сады, весят порядка 5–7 миллиграмм. Встречаются и более мелкие разновидности – например, масса фараонова муравья, известного домашнего вредителя, составляет 1 миллиграмм, и столько же весят некоторые тропические виды.

Причины появления муравьев в квартире

Однако это масса самых лёгких особей – работников, то есть самок с неразвитой половой системой. Масса муравья-солдата превышает массу рабочей особи в несколько десятков раз, а муравьиная матка тяжелее обычного работяги в 200, а то и в 500 раз. Правда, с точки зрения грузоподъёмности матка нас не интересует – ей ведь не приходится поднимать тяжести, этим занимается как раз основная часть населения муравейников. Поэтому нам важнее знать, сколько весят лёгкие особи, а не матки.

При этом на Земле встречаются и более крупные виды муравьиных – например, рабочая особь южноамериканского муравья-пули набирает вес до 90 миллиграмм, что примерно в 20 раз превышает массу обычного лесного муравьишки.

В чем сила муравьев

Здесь необходимо отметить тот факт, что речь идет не только муравьях, но и обо всех насекомых в целом. Абсолютно все насекомые могут развить в себе огромную силу и мощность. Те же блохи очень быстро толкают свое тело на расстояние, в 150 раз превышающее длину их тела. А жуки-скарабеи могут поднимать вес, превышающий их массу тела в 850 раз. После таких примеров, даже сила муравья кажется очень ничтожной.

Причина таких феноменальных способностей муравьев и вообще насекомых уже давно объяснена учеными. В животном мире существует закон, согласно которому при уменьшении геометрических размеров тела живого существа его масса уменьшается пропорционально длине тела в третьей степени, а площадь поперечного сечения мускул — пропорционально квадрату длины тела.

Немного сложно, но это значит, что у муравьев на единицу массы мускулы в 100 раз сильнее, чем у человека. И такая пропорция соблюдается и для других живых существ — ракообразных, рыб, млекопитающих. А дополнительно наружный скелет и несколько иная структура мышц вносят в эти расчеты свои надбавки.

Это совсем не говорит о том, что самый маленький муравей – самый сильный. Здесь все наоборот – самый крупный муравей – самый сильный.

Во сколько раз муравей поднимает больше своего веса?

Эти маленькие насекомые обладают огромной силой и выносливостью. В детстве нам всем рассказывали о том, что муравей способен поднимать вес, в 10 раз превышающий его собственный. На самом деле, это большое преуменьшение его возможностей!

Учеными установлено, что они способны выдерживать вес в 50 раз больше, чем масса муравья. Кроме того, при объединении усилий нескольких особей, этот показатель возрастает.

Если бы человек обладал подобной силой, то мог бы поднять вес около 4-5 тонн.

Интересно! Чтобы поднять и транспортировать одного человека, понадобится сила около 10 миллионов муравьев.

Но почему муравей поднимает больше своего веса? Это объясняется тем, что при уменьшении размеров живого организма, процент мышц на единицу массы увеличивается. Получается, что мускулы муравья сильнее, чем у любого человека.

Сила муравьев позволяет им справляться со сложностями окружающего мира. Большинство предметов вокруг будут значительно больше их размера. В такой ситуации, даже обычный листок становится тяжелой ношей. Предметы сложной формы, которые муравей не в состоянии поднять, он может длительное время волочить за собой.

Эти способности имеют множество применений. Некоторые виды муравьев способны создавать настоящие живые мосты, крепко сплетаясь своими лапками. Так, цепляясь друг за друга, они могут перебираться через ручьи или реки. Подобная муравьиная конструкция способна выдержать вес в несколько килограмм.

Теперь вы знаете, насколько сильны эти насекомые, и какой вес может поднять муравей. Но как бы не были восхитительны эти создания, их трудолюбие и упорство муравьев может стать серьезной проблемой, если они завелись в вашем доме.

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.

Как размножаются муравьи

Вообще, муравьи размножаются только два раза за год. у них есть два способа размножения:

• Самка берет с собой несколько особей именно рабочих муравьев (потому что именно рабочие предназначены для функции оплодотворения) и покидает свое «жилище» для создания нового семейства.
• Самка улетает в другое семейство муравьев, где ее оплодотворяют другие рабочие муравьи, после чего она выкладывает яйца.

Самка берет с собой несколько особей именно рабочих муравьев (потому что именно рабочие предназначены для функции оплодотворения) и покидает свое «жилище» для создания нового семейства.

Самка улетает в другое семейство муравьев, где ее оплодотворяют другие рабочие муравьи, после чего она выкладывает яйца.

Спустя время, самцы, которые оплодотворяли самку, погибают, а самка до момента вылупления личинок питается остатками своих крыльев. Из тех яиц, которые оплодотворённые появляются на свет рабочие особи и самки, а из неоплодотворенных – только самцы.

Вообще, муравьи – это насекомое, которое можно считать безвредным, так как он не может нанести вреда здоровью человека. Единственный минус их в доме – это то, что они бегают по дому и ищут себе пропитание. Муравьев не стоит убивать, так как они уничтожают много вредных насекомых, которые в повседневной жизни мешают жить (комары, моль, мухи и так далее).

Роль муравьев в природе

• Вообще, муравьи достаточно полезны для окружающей среды.
• Те муравьи, которые поселяются в отмершей древесине могут ускорить процесс ее истребления, тем самым освободив территорию от больных деревьев.
• Муравьи – хищники. За летний сезон муравьи способны уничтожить несколько миллионов вредных насекомых.
• Муравьи в своем роде распространители семян. Когда они несут их домой, то по дороге теряют часть семян, тем самым наполняя леса новыми растениями и деревьями.
• Муравьи выполняют функцию опыления разных растений, вытаскивая из них сок.
• Когда муравьи строят свои подземные дома, они очень хорошо разрыхляют почву, тем самым растения растут лучше именно там.
• Если говорить об огороде ли садовом участке, то там, где есть черные муравьи, можно сказать о том, что почва высокого качества.
• Из муравьев производятся различного рода настойки, мази для лечения, тем самым можно говорить о том, что муравьи также используются в лечебных целях.

Сколько весят перепончатокрылые

В природе распространено более 12 000 разновидностей этих трудолюбивых мурашек, отличающихся размерами и внешним видом. Так в зависимости от вида средний вес муравья колеблется в пределах 1-150 мг. Говоря о муравьиных работниках черных и рыжих лесных насекомых, то их вес составляет не более 7 мг. Самый маленький вес муравьев, именуемых фараоновыми, не превышает 2 мг. Одними из наиболее огромных и грузных считаются кочевники сиафу. Масса муравья этого вида составляет до 90 мг.

Вес матки бродячего термита приравнивается к массе 200-700 рабочих особей. И это не единственная особенность царицы. Продолжительность ее жизни может составлять до 20 лет. А вот масса муравья солдата, или как его еще называют «защитника», больше веса работников в десятки раз. Хотя и живут эти виды особей гораздо меньше, нежели их королева.

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.

Заключение

Если спросить людей «кто самый сильный в лесу, кто самый трудолюбивый?», то многие дадут ответ — муравей. Физические способности муравьев и их плодовитость обеспечили высокую приспособляемость к жизни в самых разных условиях. Благодаря их выживаемости, насекомых можно встретить практически в любой точке мира.

Источник