مورچه‌ها تا چند برابر وزن‌شان را تحمل می‌کنند؟

از قابلیت خارق‌العاده مورچه‌های کارگر شنیده‌ایم که چندین برابر وزن‌شان قادر به حمل آذوقه‌اند. اما طبق پژوهشی تازه بر روی مورچه‌های کارگر، مفصل گردن یک نوع مورچه معمولی بومی آمریکا، می‌تواند فشاری تا بالغ بر ۵۰۰۰  برابر وزن خود مورچه را متحمل شود.

این را جمعی از پژوهشگران دانشگاه ایالتی اوهایو، طی گزارشی که در نشریه Journal of Biomechanics انتشار یافته، عنوان کرده و مدعی شده‌اند این مقدار، فوق‌العاده بیشتر از برآوردهای اولیه‌شان بوده است. کارلوس کاسترو، از اساتید رشته مهندسی مکانیک و هوا-فضای این دانشگاه، در این‌باره می‌گوید: "مورچه‌ها سیستم‌های مکانیکی خارق‌العاده‌ای‌اند – واقعاً حیرت‌انگیز است. قبل از شروع [پژوهش‌مان]، مطابق برآوردی محتاطانه، گمان می‌بردیم آنها تحمل هزار برابر وزن‌شان را هم دارند؛ و معلوم شد که خیلی بیش از اینهاست".

اگرچه همین‌که یک مورچه، برگ نسبتاً غول‌آسایی را با بدن نحیف‌اش می‌کشد، مدرک تحلیلی محکمی دال بر این واقعیت است که مورچه‌ها قادرند وزنی تا چندین برابر وزن‌ خودشان را تحمل کنند؛ اما کاسترو و همکارانش از روشی مکانیکی‌تر این پژوهش‌شان را به ثمر رسانده‌اند: با تشریح مورچه‌ها.

کاسترو می‌گوید: "برای فهمیدن اینکه یک چیز چطور کار می‌کند، مثل هر سیستم مهندسی دیگری، تشریح‌اش می‌کنید. شاید در این خصوص این کار اندکی بی‌رحمانه بیاید، اما ما در وهله اول این مورچه‌ها را بیهوش کردیم".

برای این تحقیق، کاسترو و تیم‌اش مورچه خاکی الگنی (با نام علمی Formica exsectoides) را انتخاب کردند؛ مورچه‌ای معمولی که خاصه به‌واسطه قابلیت جابجایی‌اش معروف است. از آن به بعد، این تیم عملاً مورچه را – مثل فرآیند مهندسی معکوس – مونتاژ کردند. سپس اعضایش از طریق یک میکروسکوپ الکترونی، و همچنین یک اسکنر میکرو-سی‌تی تصویربرداری شد، و قبل از آنکه به یک سانتریفیوژ ویژه – به‌منظور محاسبه حداکثر نیروی لازم برای تغییر فرم گردن و نهایتاً قطع سر مورچه – متصل شوند، در معرض هوای سرد واقع شدند. این فرآیند اساساً شبیه نمایش دیوار مرگ است؛ که در آن، موتورسواران از طریق نیروی گریز از مرکز، به دیواره‌های عمودی محفظه نمایش متکی‌اند.

طبق گزارش دانشگاه اوهایو، "در خصوص مورچه‌ها، سرشان به کفه‌ی سانتریفیوژ متصل می‌شد؛ به‌طوریکه با چرخاندن آن، بدن‌شان با فشار فزاینده‌ای، تا مرحله قطع سر، به بیرون جانب بیرون کشیده می‌شد. سرعت چرخش سانتریفیوژ، بالغ بر یکصد دور بر ثانیه بود و با هر بار افزایش سرعت، فشار بیشتری به مورچه وارد می‌شد. در فشارهایی نزدیک به ۳۵۰ برابر وزن مورچه، گردن‌شان تازه شروع به انعطاف کرد و بدن کشیده شد. در فشارهایی نزدیک به ۳۴۰۰  تا ۵۰۰۰ برابر وزن متوسط مورچه‌ها بود که دیگر سرشان قطع شد".

این پژوهش‌گران امیدوارند که با درک مکانیک اندام مورچه‌ و قابلیت خارق‌العاده‌اش در تحمل بار، آن را برای طراحی ربات‌های آینده استفاده کنند.

منبع: Nature World News

توضیح تصویر:

اسکن میکرو-سی‌تی از مفصل گردن یک مورچه خاکی الگنی / منبع: دانشگاه ایالتی اوهایو