قدرتمندترین حیوانات طبیعت کدامند؟/ ساخت ساختمان‌ها و زره انسانی با الهام از طبیعت

به گزارش خبرنگار فناوری خبرگزاری علم وفناوری آنا، سوسک سرگین یک و ربع اینچی، قوی‌ترین موجود طبیعت نسبت به اندازه اش، می‌تواند توپ‌های مدفوع را ۱۱۴۱ برابر وزن بدن خود حرکت دهد. اگر شما آنقدر قوی بودید، می‌توانستید یک شاتل فضایی را بلند کنید. در همین حال، بزرگترین حیوان روی زمین که یک فیل نر آفریقایی ست، می‌تواند حدود ۱۳۰۰ پوند وزن را بلند کند که برای ما قابل توجه است، اما این میزان فقط حدود ۱۰ درصد از وزن بدنش است.

«اندرو شولز» (Andrew Schulz)، محقق بیومکانیک حیوانات در موسسه سیستم‌های هوشمند ماکس پلانک در آلمان، می‌گوید فیل‌های آفریقایی نسبت به وزنشان «در واقع بسیار ضعیف» هستند. فیل‌ها بسیار قوی‌تر از یک انسان معمولی هستند. خرطوم آن‌ها به تنهایی می‌تواند اجسام ۷۰۰ پوندی را بلند کند، اما اندازه و سایز این حیوان ستبر پوست در واقع مانع از قدرت آن‌ها می‌شود.

این به دلیل یک اصل ریاضی به نام قانون مکعب مربع است. «گالیله» ستاره شناس و فیزیکدان، ۴۰۰ سال پیش این ایده را مطرح کرد که با بزرگ شدن یک شکل، حجم آن سریعتر از سطح آن رشد می‌کند. به عنوان مثال، اگر قد یک انسان دو برابر شود، جرم او هشت برابر می‌شود.

قانون مکعب مربع به توضیح اینکه چرا حیوانات بزرگ اغلب نسبت به وزنشان ضعیف‌تر از حیوانات کوچک هستند کمک می‌کند. به بیان ساده، با افزایش اندازه حیوانات، جرم آن‌ها به شدت افزایش می‌یابد و نیروی بیشتری باید صرف حمایت از حجم آن‌ها شود. به همین دلیل، رشد ۱۰ برابری یک فیل آن را ۱۰ برابر قوی‌تر نمی‌کند.

حتی انسان‌ها نیز در عمل از این اصل پیروی می‌کنند. ورزشکاران حرفه‌ای را مشاهده کنید: به طور کلی، ورزشکارانی که وزن کمتری دارند می‌توانند سریعتر بدوند و به راحتی حرکات کششی را نسبت به ورزشکاران سنگین وزن انجام دهند، زیرا رقبای کوچکتر باید نیروی کمتری را برای حمایت از وزن خود اختصاص دهند.

با این حال، سبک بودن و داشتن وزن کم راز فوق العاده حشرات نیست. پس چگونه مورچه‌های برگ شکن می‌توانند تکه‌های برگ را که ۵۰ برابر وزنشان است و یا سوسک‌های کرگدن که می‌توانند اجسام ۸۰ برابر وزن خود را بلند کنند، این کار را انجام می‌دهند؟ پاسخ یک ویژگی استثنایی این حشرات کوچک است: اسکلت بیرونی آنها.

«آدام هارت» (Adam Hart)، حشره‌شناس و نویسنده کتاب «تعادل مرگبار: شکارچیان و مردم در یک دنیای شلوغ» می‌گوید: برخلاف انسان‌ها که اسکلت درون بدن ما قرار دارد، حیوانات دارای اسکلت بیرونی، قسمت‌های سخت خود را در خارج دارند که به آن‌ها اجازه می‌دهد فضای بیشتری برای عضلات داشته باشند.

بدن آن‌ها تا حد زیادی توسط اسکلت بیرونی آن‌ها پشتیبانی می‌شود. این امر باعث می‌شود که عضلات آن‌ها عمدتاً برای انجام کار‌های سختی که حشرات نیاز دارند آزاد باشند.

مورچه‌های برگ شکن، سوسک‌های سرگین و بسیاری دیگر از حشرات کوچک، اما قدرتمند دارای اسکلت بیرونی ساخته شده از کیتین هستند.

این پلیمر طبیعی نه تنها به نسبت استخوان قوی‌تر است، بلکه اجازه می‌دهد بیشتر از استخوان به ماهیچه متصل شود. حشرات و سایر بی مهرگان دارای اسکلت بیرونی کیتینی می‌توانند تعداد ماهیچه‌های بدن خود را به حداکثر برسانند.

ما نیز ممکن است بتوانیم از طبیعت الهام بگیریم؛ دانشمندان امروزه در حال مطالعه اسکلت‌های بیرونی زره ​​مانندی هستند که قوی‌ترین حشرات و بی مهرگان طبیعت در اختیار دارند تا به آن‌ها کمک کنند مواد قوی تری برای چیز‌هایی مانند ظروف، ساختمان ها، ماشین آلات، زره بدن طراحی کنند.

مورچه‌های برگ شکن و سوسک‌های سرگین حتی در بین همتایان خود در دنیای حشرات نیز بسیار قدرتمند هستند. همه حشرات و بی مهرگان نمی‌توانند اجسام را صد‌ها برابر اندازه خود جابجا کنند. توانایی انجام این کار اغلب نتیجه فشار تکاملی است.

به عنوان مثال، مورچه‌های برگ شکن برای نگهداری قارچ در لانه خود، که برای غذا پرورش می‌دهند، به مقدار زیادی برگ نیاز دارند.

در حالی که مورچه‌ها به راحتی می‌توانند برگ‌ها را پیدا کنند، رسیدن آن‌ها به لانه نیاز به قدرتی دارد که آن‌ها به اندازه کافی تکامل یافته اند؛ بنابراین دفعه بعد که در باشگاه ورزشی به انگیزه نیاز داشتید، به یک فیل یا گاو نر فکر نکنید. بگذارید یک مورچه برگ شکن یا یک حشره متورم دیگر الهام بخش دستاورد‌های شما باشد.