Waarom zijn mieren en andere insecten zo sterk?

Houd mieren gedurende lange tijd nauwlettend in de gaten en je zult getuige zijn van een aantal opmerkelijke sterke punten. Kleine mieren die in lijnen marcheren, kunnen voedsel, zandkorrels en zelfs kleine steentjes die vele malen hun eigen grootte hebben terug naar hun kolonies slepen. En dit is geen illusie-onderzoek toont aan dat mieren objecten kunnen optillen die wel 50 keer hun eigen lichaamsgewicht wegen. 

Hoe kan dit zijn?

Het antwoord op waarom mieren - of welk insect dan ook - zo sterk zijn, is de geringe omvang. Het is natuurkunde, duidelijk en eenvoudig. 

De fysica van lichaamssterkte

Om de enorme fysieke kracht van een mier te begrijpen, moet je eerst een paar fundamentele fysieke principes begrijpen van hoe grootte, massa en kracht gerelateerd zijn:

• De sterkte van een spier is evenredig met het oppervlak van zijn dwarsdoorsnede.
• Het oppervlak is daarom een ​​tweedimensionale meting en wordt gemeten volgens de plein van zijn lengte.
• De grootte en massa van een dier worden daarentegen bepaald door het volume. Volume is een driedimensionale meting en wordt berekend door drie dimensies te vermenigvuldigen. 

De sleutel hier is om te herkennen dat het gewicht van een dier gerelateerd is aan zijn volume, wat een driedimensionale meting is die is bereikt door een kubieke meting te berekenen. Maar de kracht van een spier is daarentegen een tweedimensionale meting, bereikt door slechts twee getallen te vermenigvuldigen, lengte door breedte. De discrepantie hier is wat het verschil in relatieve sterkte tussen grote en kleine dieren creëert.

Bij grotere dieren betekent het veel grotere volume en de grotere massa dat de spierkracht veel groter moet zijn om hetzelfde niveau van kracht ten opzichte van het lichaamsgewicht te behouden. Bij grotere dieren hebben spieren ook de extra last van het verplaatsen van het grotere lichaamsvolume en de massa samen met welk object dan ook dat wordt opgetild.

Een kleine mier of ander insect heeft een sterk voordeel vanwege de grotere verhouding tussen oppervlakte en volume en massa. De spieren van een mier hebben een vrij kleine belasting die nodig is om zijn eigen lichaam op te tillen, waardoor er voldoende spierkracht overblijft om andere objecten te verplaatsen.

Daar komt nog bij dat het lichaam van een insect inherent licht van gewicht is in vergelijking met andere dieren. Structureel hebben insecten geen interne skeletten zoals gewervelde dieren, maar in plaats daarvan hebben ze een harde exoskeletschelp. Zonder het gewicht van interne botten, kan het gewicht van het insect een grotere hoeveelheid spieren omvatten.

De mier is niet de kampioen gewichtheffen

Mieren zijn de insecten die we het meest zien bij het optillen van zware objecten, maar ze zijn verre van de sterkste leden van de insectenwereld. De mestkever (Onthophagus taurus) staat erom bekend gewichten op te heffen tot 1.141 keer zijn eigen lichaamsgewicht - een belasting die equivalent is aan een mens die ongeveer 180.000 pond optilt.