Uskumatult pole veel paar aastat tagasi tehtud uuringuid selle kohta, kui suurt kaalu võib sipelgas kanda. Nende loomade biomehaanika, mis on välja töötatud sadade aastate evolutsiooni käigus, võimaldab neil tõsta oma kehakaalust äärmiselt raskeid koormusi.
Inimesi on alati köitnud sipelgate tohutu tugevus. Alates Pliniusest (77 pKr), kes ütles, et kui võrrelda koormust sipelga kehaga, siis seda loomamaailmas suurema jõuga ei eksisteeriks, on selle putuka vastupanu tekitanud meie liigis hämmastust nii teaduslikus kui ka kultuurilises mõttes tase.
Miks on sipelgad nii tugevad?
Loomade tugevuse määravad mitmed tegurid, nagu näiteks liigeste vastupidavus, lihasmass, keha tasakaal, stabiilsus ja luumass -nendel loomadel, kellel on luud.
Putukate liigesed on väga erinevad selgroogsete liigestest. Kondilise endoskeletiga loomad kasutavad liikumiseks jäigaid komponente, näiteks piiranguid.
Teisest küljest pole sipelgatel, nagu teistelgi lülijalgsetel, ise liigeseid. Nende keha erinevad segmendid on üksteise ja liigeste külge kinnitatud tänu õhukestele membraanidele, millel on erinev geomeetria, nii et need võimaldaksid laia valikut liigutusi.
Teisest küljest on nende loomade lihased väga lamedad, laienenud ja palju suurema implanteerimisalaga. Need omadused suurendavad oluliselt iga looma kandevõimet.
Tänu kõigile neile füüsilistele omadustele suudavad sipelgad palju kaalu tõsta. Näiteks ajakirjas avaldatud artiklis Biomehaanika ajakiri (2014), vaadeldakse pilti, kus liigi töötaja sipelgas Oecophylla longinoda, mis kaalub umbes 6 milligrammi, tirib surnud tibu kaaluga 7 grammi.
See isend Oecophylla longinoda Ta pidi tõstma 1200 korda oma kaalu.
Sipelgate üks põhilisi osi, kogu üles tõstetud raskuse toetamise eest vastutab kael. Koormat tõstetakse suuga ja see pinge jaotub kaela ja rindkere kaudu putukate jalgadele, mis on võimelised maapinnale ankurduma ega tõstetud raskuse tõttu järele andma.
Maksimaalset koormust toetab aga just kaelaliigend. Hiljutised uuringud näitavad, et sellel liigesel on anisotroopne mehaaniline käitumine. See tähendab, et kangaste füüsikalised omadused muutuvad sõltuvalt tõstetavast raskusest.
Kui palju kaalu võib sipelgas kanda?
Täna, Täpset vastust sellele, kui palju sipelgas suudab tõsta, pole. Tõstetud kaal võtab arvesse bioloogilisi tingimusi, näiteks liike, aga ka erinevaid olukordi, kus koormust tuleb toetada.
Selles mõttes sipelgad muudavad teatud käitumist, kui nad kannavad palju koormust. Näiteks mida suurem on kaal, seda aeglasem on nende putukate kõndimise kiirus, kuna seda suurem on energiakulu. Sel põhjusel ei vali sipelgad tavaliselt maksimaalset kandevõimet.
Kui nad seda teeksid, puutuksid nad kokku ületamatute takistustega, näiteks kaldega. Samamoodi teavad nad oma maksimaalse kaalu kandmisel, et kõnnivad aeglasemalt, mis on oma olemuselt ohtlik.
Sel põhjusel, raske on teada, kui palju sipelgas võib kanda kaalu sest ilmselgelt ei võta see kunagi suurimat võimalikku kaalu, vaid ainult seda, mis võimaldab tal hõlpsalt liikuda ilma materjali tagasi lükkamata, mida ta tahab sipelgapesasse viia.
Kuna katset on võimatu läbi viia in vivo kus sipelgad kannavad maksimaalset kaalu - nad ei kanna seda - mõned teadlased kavandasid masina sipelgate kaela kandevõime mõõtmiseks.
Sipelga poolt tõstetud maksimaalne kaal
Ohio osariigi ülikooli läbiviidud katses kasutati Allegheny küngaste sipelgat (Formica exsectoids), kuna see on piirkonnas väga levinud ja pole tuntud raskuste tõstmise pärast. Võiks öelda, et selle kandevõime on keskmine.
Valu vältimiseks katse ajal tuimestati sipelgad täielikult. Pärast seda, need paigutati näoga ülespoole spetsiaalsesse tsentrifuugi, mis oli ette nähtud katse jaoks.
See masin pöörleks ise, tekitades sipelgate kaelapiirkonnas üha rohkem pingeid. Kui rakendatud jõud ületas 350 -kordse sipelgate massi, tema kael hakkas sirutuma, st kuju muutma.
Kui sipelga kaal ületas 3400–5000 korda, jõudis kael oma piirini. Need andmed näitavad, et sipelga maksimaalne kandevõime, mis pole tema jaoks teada, võib ulatuda kuni 5000 -kordse looma kaaluni.
Kuigi teadlased viskavad need andmed, on tegelikkus looduses erinev. Kuulsate lehelõikajate sipelgate tähelepanekute kohaselt, mis on tuntud oma kaalu tõstmise võime poolest, nad püüavad kanda õiget raskust, mis võimaldab neil kõndida kergesti ilma väsimuseta.
Tegelikult on leitud, et väiksema suurusega sipelgad kannavad proportsionaalselt suuremat kaalu kui suuremad. Samuti, kui kaal on liiga suur, kuigi nad suudavad paar sammu tõsta ja kõndida, otsustavad nad selle maha lõigata ja väiksemaks muuta või sellest loobuda.
Nagu nägime, ei kasuta sipelgad oma jõudu ülemäära, kuna võivad kahjustada liigeseid või kulutada nii palju energiat, et neil pole jõudu sipelgapesasse naasta. Samuti on veel palju uurida, et tõesti teada, kui palju kaalu võib sipelgas tõsta.