Warum sind Ameisen und andere Insekten so stark?

Beobachten Sie Ameisen über einen längeren Zeitraum hinweg genau und erleben Sie einige bemerkenswerte Heldentaten. Winzige Ameisen, die in Schlangen marschieren, können Nahrung, Sandkörner und sogar kleine Kieselsteine, die um ein Vielfaches ihrer Größe sind, in ihre Kolonien zurückbringen. Und dies ist keine Illusionsstudie, die zeigt, dass Ameisen Gegenstände heben können, die das 50-fache ihres eigenen Körpergewichts wiegen. 

Wie kann das sein?

Die Antwort darauf, warum Ameisen oder Insekten so stark sind, liegt in ihrer winzigen Größe. Es ist Physik, schlicht und einfach. 

Die Physik der Körperkraft

Um die enorme körperliche Stärke einer Ameise zu verstehen, müssen Sie zunächst einige grundlegende physikalische Prinzipien verstehen, wie Größe, Masse und Stärke zusammenhängen:

• Die Kraft eines Muskels ist proportional zur Oberfläche seines Querschnitts.
• Die Oberfläche ist daher eine zweidimensionale Messung, und sie wird gemäß dem gemessen Platz von seiner Länge.
• Die Größe und Masse eines Tieres wird dagegen durch das Volumen bestimmt. Das Volumen ist eine dreidimensionale Messung und wird durch Multiplikation dreier Dimensionen berechnet. 

Der Schlüssel hierbei ist zu erkennen, dass das Gewicht eines Tieres mit seinem Volumen zusammenhängt. Dies ist ein dreidimensionales Maß, das durch Berechnung eines Kubikmaßes ermittelt wird. Andererseits ist die Stärke eines Muskels ein zweidimensionales Maß, das durch Multiplikation von nur zwei Zahlen, Länge und Breite, erhalten wird. Die Diskrepanz hier ist, was den Unterschied in der relativen Stärke zwischen großen und kleinen Tieren verursacht.

Bei größeren Tieren bedeutet das viel größere Volumen und die viel größere Masse, dass die Muskelkraft viel größer sein muss, um das gleiche Kraftniveau im Verhältnis zum Körpergewicht aufrechtzuerhalten. Bei größeren Tieren haben Muskeln auch die zusätzliche Last, das größere Körpervolumen und die größere Masse zusammen mit dem zu hebenden Objekt zu bewegen.

Eine winzige Ameise oder ein anderes Insekt hat aufgrund des größeren Verhältnisses von Oberfläche zu Volumen und Masse einen Stärkevorteil. Die Muskeln einer Ameise haben eine relativ geringe Belastung, die erforderlich ist, um ihren eigenen Körper zu heben. Dadurch bleibt viel Muskelkraft übrig, um andere Objekte zu bewegen.

Hinzu kommt, dass der Körper eines Insekts im Vergleich zu anderen Tieren im Verhältnis zu seinem Volumen von Natur aus leicht ist. Strukturell haben Insekten keine inneren Skelette wie Wirbeltiere, sondern eine harte Exoskelettschale. Ohne das Gewicht der inneren Knochen kann das Gewicht des Insekts eine größere Menge an Muskeln umfassen.

Die Ameise ist nicht der Champion im Gewichtheben

Ameisen sind die Insekten, die wir am häufigsten beim Heben schwerer Gegenstände beobachten, aber sie sind weit entfernt von den stärksten Mitgliedern der Insektenwelt. Der Mistkäfer (Onthophagus Stier) ist dafür bekannt, Gewichte bis zum 1.141-fachen seines eigenen Körpergewichts zu heben - eine Belastung, die einem menschlichen Heben von etwa 180.000 Pfund entspricht.