개미가 자기 몸무게보다 훨씬 무거운 물체를 옮길 수 있는 이유는 무엇인가요?
개미는 작은 몸을 가지고 있지만, 자신의 몸의 몇 배나 무거운 물체를 물고 옮길 수 있을 정도로 힘이 센데요. 개미가 자기 몸무게보다 훨씬 무거운 물체를 옮길 수 있는 이유는 무엇인가요?
개미는 6개의 긴 다리를 가지고있고 단단한 발목과 관절부위를 가지고 있습니다.
이 부위에서 무거운 물체의 무게를 분산하고 지탱받으면서 버틸 수 있고, 단단한 외피도 무게를 버티는데 큰 도움이됩니다.
또한 집게형태의 턱은 물체를 강하게 잡을 수 있어 안정감있게 들어올릴수 있기도합니다.
아직 개미의 신체구조에 대해서 정확히 밝혀진바는 없지만 6개의 다리와 발목, 무릎관정들에 힘이 분산되고 탄성을 지닌채 지탱하며 무거운 물체를 들어올릴 수 있는 구조를 갖게 되었을 것으로 추측 된다고 합니다.
개미가 자기 몸무게보다 훨씬 무거운 물체를 옮길 수 있는 능력은 갬의 근육은 매우 효율적으로 배열되어 있어 극도로 강력한 힘을 발휘할 수 있습니다. 이러한 근육 구조는 그들이 자신 몸무게의 몇 배에 달하는 물체를 들어 올릴 수 있게 합니다. 더욱이 개미의 몸은 단단한 외골격으로 구성되어 있어, 개미들이 더 큰 무게를 지탱할 수 있게 해줍니다. 외골격은 보호의 기능만이 있는게 아니라 구조적인 지지도 제공합니다.
개미와 같은 작은 동물은 비교적 더 큰 비율의 표면적 대비 체적을 가지고 있습니다. 이는 그들의 근육이 더 큰 힘을 발휘할 수 있도록 만듭니다.
안녕하세요. 박창민 수의사입니다. 개미는 자기 몸무게의 최대 5천배까지 들 수 있다고 알려져 있습니다. 그것이 가능한 이유는 개미의 목관절이 갖고 있는 역학구조 때문입니다. 감사합니다.
어떤 생물이 들 수 있는 무게는 그 생물의 근육의 단면적에 비례합니다. 근육의 단면적이 넓을 수록 더 큰 무게를 들 수 있습니다.
생물의 길이와 부피를 단순화하여 직육면체로 생각한다면,
근육의 단면적은 그 생물의 길이의 제곱에 비례합니다.(면적이기 때문에 가로X세로)
들 수 있는 무게는 근육의 단면적에 비례한다고 했으므로
생물의 길이가 X라면 해당 생물이 들 수 있는 무게는 X의 제곱에 비례합니다.
생물의 부피는 X의 세제곱에 비례합니다.(면적X높이)
그래서 생명체의 부피당 들 수 있는 힘은 X의 제곱/X의 세제곱 이되며 이는 1/X입니다.
그래서 들 수 있는 힘은 X값이 작을수록 커집니다.
결국 생물의 크기가 작을 수록 자신의 부피에 비해서 많은 무게를 들 수 있습니다.
개미가 자신의 몇 배나 되는 무게를 들고 옮길 수 있는 이유는 결국 개미가 매우 작기 때문인데요,
물론 위의 계산은 생물의 모양을 단순화 하여 생각한 것이기 때문에
개미의 몸의 구조나 근육의 배치, 근육의 구성 등이 주는 영향은 반영하지 못하지만,
몸에 비해 많은 무게를 드는 것은 크기가 작다는 점이 주요 이유입니다.
결국 몸에 비해 많은 무게를 드는 것이지, 절대적으로 많은 무게를 드는 것은 아닙니다.
또 개미가 사람만큼 커진다면, 부피대비 들 수있는 무게의 비율은 작았을 때보다는 많이 낮을 것입니다.
곤충이 자기몸의 몇배나 되는 높이를 뛸 수 있는것도 같은 이유입니다.
개미의 근육 구조가 매우 특이하게 발달되어 있어서 강력한 힘을 발휘할 수 있습니다. 또한, 개미의 몸은 작지만 비례적으로 강력한 근육을 가지고 있어서 몸무게에 비해 힘을 더 발휘할 수 있습니다.
개미가 자신의 몸무게보다 훨씬 무거운 물체를 들어 올릴 수 있는 이유는 크기 대비 근육량이 매우 많고, 독특한 근육 구조를 가지고 있기 때문입니다. 개미의 근육은 크기에 비해 매우 강한 장력을 생성할 수 있는데, 이는 근육 섬유가 치밀하게 배열되어 있고, 굵고 탄력적인 근육 원섬유(myofibril)를 가지고 있기 때문입니다. 또한, 개미의 외골격은 근육이 부착되기에 매우 적합한 구조로 되어 있어, 근육의 힘을 효율적으로 전달할 수 있습니다. 개미의 다리 관절 역시 물체를 들어올리는 데 최적화된 구조로, 강한 지렛대 작용을 통해 힘을 배가시킵니다.
주로 먹이를 사냥하고 조달하는 역할을 하는 일개미들은 목과 다리, 배를 움직이는 근육들이 매우 발달해있어 큰 힘을 낼 수 있다고 합니다. 또 개미는 작은 크기로 인해 지면과의 마찰력이 큰 편이어서 무거운 물체를 당기거나 미는 데에 큰 이점을 갖습니다.