چگونه مورچه ها می توانند اشیایی چندین برابر وزن خود را بلند کنند یا بکشند

مورچه ها یکی از موفق ترین گروه های حیوانی روی کره زمین هستند. آنها می توانند در هر چیزی از خاک معتدل گرفته تا جنگل های بارانی ، تپه های شنی صحرا و پیشخوان های آشپزخانه ساکن شوند. مورچه هاا حشرات اجتماعی هستند و مدتهاست که کار گروهی آنها یکی از عوامل اصلی موفقیت مستعمرات آنها در نظر گرفته شده است. مشخص شده است که مورچه ها قادرند اشیا یی را که چندین برابر وزن خودشان هست بلند کنند یا بکشانند.

اما با توجه به اینکه تحقیقات قبلی بر جنبه های اجتماعی کلنی مورچه ها متمرکز بوده است ، مطالعه یک مورچه فردی مورد توجه لازم قرار نگرفته است. اکنون محققان انستیتوی علم و فناوری دانشگاه اوکیناوا ( OIST ) و دانشگاه سوربن پاریس دلیل قدرتمند بودن مورچه ها را دریافته اند. نتایج توسط مجله Frontiers in Zoology منتشر شده است.

دانشمندان با استفاده از اشعه ایکس ، مدل های سه بعدی از واحد مرکزی بدن حشره را برای تجزیه و تحلیل عضلات و اسکلت داخلی ایجاد کردند. یک مطالعه جدید این فرضیه را می دهد که از دست دادن توانایی پرواز در گروهی از مورچه های کارگر ارتباط مستقیمی با تکامل توانایی های قدرت آنها دارد.

پروفسور ایوان اکونومو ، رئیس گروه تنوع زیستی OIST ، توضیح می دهد: "مورچه های کارگر از حشرات پرنده هستند." "ما همیشه فرض می کردیم که از دست دادن توانایی پرواز است که به آنها کمک می کند عملکرد خود را در زمین بهینه کنند." 

به طور کلی ، توانایی پرواز محدودیت های جدی در فیزیک ایجاد می کند. در حشرات پرنده ، عضلات بال بیشتر قفسه سینه را اشغال می کنند - گاهی اوقات بیش از 50٪. این بدان معناست که عضلات دیگری که برای حمایت و حرکت دادن سر ، پاها و شکم استفاده می شوند ، محدود شده و به اسکلت خارجی فشار می آید.

اما پس از برطرف شدن این محدودیت ها ، کل فضای قفسه سینه باز می شود ، که به گفته محققان ، عضلات باقیمانده گسترش یافته و سازمان می یابند.

تحقیقات قبلی در این زمینه بر ساختار خارجی مورچه ها متمرکز بوده است. با این وجود ، با فناوری موجود در OIST ، دانشمندان توانستند تصویری دقیق از آنچه در داخل سینه می گذرد را بدست آورند. محققان آنالیزهای مفصلی از دو گونه مورچه بسیار مرتبط از جمله مورچه های کارگر بدون بال و ملکه های بالدار انجام دادند. 

دانشمندان از فناوری پیشرفته اشعه ایکس برای اسکن آناتومی داخلی و خارجی استفاده کرده اند. مانند ، برای مثال ، توموگرافی کامپیوتری که در بیمارستان استفاده می شود ، اما با وضوح بسیار بالاتر. بر اساس این اسکن ها ، متخصصان از تمام عضلات مختلف نقشه برداری کرده و آنها را به صورت سه بعدی مدل سازی کردند. نتیجه یک مشاهده دقیق از قسمت داخلی قفسه سینه است. آنها سپس نتایج تحقیقات این دو گونه را با تعدادی دیگر از مورچه ها و حشرات بدون بال مقایسه کردند.

همانطور که انتظار می رفت ، محققان دریافتند که از دست دادن توانایی پرواز به مورچه های کارگر اجازه می دهد تا با موفقیت قفسه سینه را بازسازی کنند.  دکتر کریستین پیترز ، نویسنده اصلی این مقاله ، که استاد تحقیق در دانشگاه سوربن بود ، توضیح داد: "در داخل قفسه سینه مورچه کارگر ، همه چیز به زیبایی در یک فضای کوچک ادغام شده است." - حجم هر سه گروه عضلانی افزایش یافته است ، که به مورچه های کارگر قدرت بیشتری می بخشد. هندسه عضلات گردن که سر را پشتیبانی و حرکت می دهند نیز تغییر کرده است. پیوستگی عضلات داخلی نیز متفاوت بود. "

جالب اینجاست که دانشمندان هنگام مطالعه زنبورهای بدون بال ، متوجه شدند که این حشرات نسبت به از دست دادن توانایی پرواز کاملاً متفاوت واکنش نشان می دهند. نمایندگان این گونه به تنهایی زندگی می کنند و وقتی غذایی پیدا کنند تنهایی از آن استفاده می کنند.اما مورچه ها بخشی از کلنی هستند. آنها مواد غذایی را شکار یا جمع آوری می کنند که پس از آن باید برای ملکه و بستگان جوانتر به لانه منتقل شود. فشار انتخاب برای ارتقا قابلیت حمل منطقی به نظر می رسد.

قرن ها است که مورچه ها از نظر رفتار ، اکولوژی و ژنتیک مورد مطالعه قرار می گیرند ، اما همانطور که محققان تأکید کردند ، دلیل قدرت آنها تاکنون نادیده گرفته شده است. مرحله بعدی توسعه مدلهای بیومکانیکی دقیقتر از عملکرد گروههای مختلف عضلانی است. علاوه بر این ، دانشمندان مطالعات مشابهی را در مورد فک پایین و پاها انجام خواهند داد.