علمی و پزشکی

گول هیکل غولپیکرشان را نخورید!

غزال زیاری: نکته کلیدی در مورد قدرت فوق‌العاده اسکلت برخی جانداران، در خارج از بدنشان نهفته است.

قوی‌ترین موجود زنده در طبیعت

یک سوسک سرگین غلتان سه سانتی‌متری، به نسبت اندازه‌اش قوی‌ترین موجود طبیعت است و می‌تواند سرگین‌هایی تا ۱۱۴۱ برابر وزنش را جابجا کند. اگر یک انسان چنین قدرتی داشت، می‌توانست یک شاتل فضایی را بلند کند. از سوی دیگر قوی‌ترین حیوان روی خشکی، فیل آفریقایی است که می‌تواند وزنه‌ای حدودا ۶۰۰ کیلوگرمی را بلند کند که البته معادل حدود ۱۰ درصد از وزن بدنش است.

اندرو شولز، محقق بیومکانیک حیوانات در موسسه ماکس پلانک مرتبط با سیستم‌های هوشمند در آلمان در این باره گفته که فیل‌های آفریقایی به نسبت وزن‌شان واقعا ضعیف هستند. در شرایطی که فیل‌ها به مراتب قوی‌تر از انسان‌ها هستند و تنها با خرطوم‌شان می‌توانند اشیایی به وزن ۳۱۵ کیلوگرم را جابجا کنند، اما ابعاد آنها در حقیقت مانع بزرگی برای قدرت آنها به شمار می‌رود.

ants.jpg

توجیه این مسئله با قانون گالیله

این به دلیل یک اصل ریاضی به نام قانون مکعب مربع است. گالیله، ستاره شناس و فیزیک‌دان مشهور دنیا حدود ۴۰۰ سال پیش این ایده را مطرح کرد که با بزرگ شدن شکل یک شی، حجم آن سریعتر از سطحش رشد می‌کند. یعنی مثلا اگر قد یک انسان دوبرابر شود، جرمش هشت برابر خواهد شد.

قانون مکعب مربع به توضیح این موضوع که چرا حیوانات بزرگ اغلب نسبت به وزن‌شان، ضعیف‌تر از حیوانات کوچک هستند کمک می‌کند. به بیان ساده، با افزایش اندازه حیوانات، جرمشان افزایش چشمگیری خواهد یافت و در نتیجه باید نیروی بیشتری صرف حجم‌شان شود. از همین رو، ۱۰ برابر شدن سایز یک فیل، به منزله افزایش ده برابری قدرتش نخواهد بود.

بیشتر بخوانید:

این اصل در مورد انسان‌ها نیز صادق است. کافی است نگاهی به ورزشکاران حرفه‌ای بیندازید: در مجموع ورزشکارانی که وزن کمتری دارند می‌توانند سریعتر بدوند و حرکات کششی را راحت‌تر از ورزشکاران سنگین وزن انجام می‌دهند؛ چرا که رقبای ریزنقش‌تر، قدرت کمتری را برای حمایت از وزن خود صرف می‌کنند.

راز موفقیت حشرات چیست؟

البته سبک بودن وزن روی پاها، راز قدرت فوق‌العاده حشرات نیست. پس چطور مورچه‌های برگ‌بُر می‌توانند تکه‌هایی از برگ که ۵۰ برابر خودشان وزن دارند را حمل کنند یا سوسک‌های کرگدنی اجسامی ۸۰ برابر وزن خودشان را بلند می‌کنند؟ جواب این سوال، به یکی از ویژگی‌های استثنایی و حیرت‌آور این موجودات و دیگر حشرات کوچک برمی‌گردد: اسکلت بیرونی آنها.

leafcutter-ants.jpg

آدام هارت، حشره‌شناس و نویسنده کتاب “تعادل مرگبار: شکارچیان و مردم در یک دنیای شلوغ” به این نکته اشاره کرده که برخی از حیوانات برخلاف ما انسان‌ها که اسکلت‌مان در داخل بدنمان است، دارای اسکلت بیرونی هستند و این بدان معناست که بخش‌های سخت بدنشان، در بخش خارجی است و همین باعث می‌شود تا بدنشان فضای بیشتری برای عضلات داشته باشد. او ادامه داد:« بدن این دسته از موجوات، بیشتر توسط اسکلت خارجی محافظت می‌شود.» و بدین ترتیب عضلات آنها برای انجام فعالیت‌های سختی که حشره انجام می‌دهد، آزادی عمل بیشتری دارد.

اسکلتی از جنس کیتین و نه استخوان

اسکلت بیرونی بدن مورچه‌های برگ‌بُر، سوسک‌های سرگین غلتان و بسیاری از حشرات کوچک ولی قدرتمند دیگر، از جنس کیتین است. این پلیمر طبیعی، نه تنها نسبت به استخوان قوی‌تر است، بلکه امکان اتصال عضلانی بیشتری را نسبت به استخوان ایجاد می‌کند. حشرات و دیگر بی‌مهرگانی که دارای اسکلت خارجی از جنس کیتین هستند، می‌توانند تعداد عضلات بدنشان را به حداکثر برسانند. ما شاید بتوانیم چیزی از این موضوع بیاموزیم: محققان این روزها در حال مطالعه درباره اسکلت خارجی زره مانندی هستند که قوی‌ترین حشرات طبیعت و بی‌مهرگان از آن بهره‌مندند.

جالب اینجاست که مورچه‌های برگ‌بُر و سوسک‌های سرگین غلتان در بین همتایان خود هم بسیار قدرتمندند. چرا که همه حشرات و بی‌مهرگان نمی‌توانند اجسامی با صد برابر وزن خود را جابجا کنند و توانایی انجام این کار، معمولا نتیجه فشار تکاملی است.

dung-beteele.jpg

مثلا مورچه‌های برگ‌بُر، برای نگهداری قارچ‌هایی که به‌عنوان منبع از غذایی از آنها استفاده می‌کنند در لانه‌هایشان، به مقدار زیادی برگ نیاز دارند. آنها به راحتی برگ‌ها را پیدا می‌کنند ولی حمل این برگ‌ها به داخل لانه، به قدرت زیادی نیاز دارد و این قدرت بدنی در این گونه از مورچه به خوبی تکامل یافته است.

دفعه بعد که در باشگاه بدنسازی به دنبال الگوی الهام‌بخشی برای بلند کردن وزنه‌های سنگین بودید، به یک فیل یا گاو نر فکر نکنید و یک مورچه برگ‌بُر یا یک حشره دیگر را الگوی تلاش‌هایتان قرار دهید.

منبع: popsci

۵۸۵۸

تیم خبری علمی پزشکی

برای من، نوشتن 60 توضیح پروفایل یعنی برقراری ارتباط با 60 جامعه متفاوت است. من به هر یک از شما متعهدم تا بهترین محتواهای پزشکی را ارائه دهم و همراه شما در مسیر بهبود سلامتی قرار بگیرم.