【做科普】奥运栏——蚂蚁的力气真的那么大吗？

关于蚂蚁的肢体结构和外骨骼强度，有一个著名的理论问题：如果蚂蚁有德国牧羊犬那么大，会发生什么？正确的答案是……...

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刚刚过去的里约奥运会，中国举重队斩获了5枚金牌，人们津津乐道这些大力士的神力，可是你知道吗？在神奇的昆虫界，也有一类了不起的举重运动员，它们身形很小，但是力量强大，能够举起超过自身体重400倍的东西，还能够拖运超过自身体重1700倍的物体。没错，它就是蚂蚁！



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蚂蚁(ant)是一种昆虫。属节肢动物门，昆虫纲，膜翅目，蚁科。蚂蚁的种类繁多，世界上已知有12199多种，有21亚科299属，中国境内已确定的蚂蚁种类有600多种。
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据力学家测定，一只蚂蚁能够举起超过自身体重400倍的东西，还能够拖运超过自身体重1700倍的物体。根据美国哈佛大学一位对亚洲蚁颇有研究的昆虫学家马克莫费特的研究，10多只团结一致的蚂蚁，能够搬走超过它们自身体重5000倍的蛆或者别的食物，这相当于10个平均体重70公斤的彪形大汉搬运3500吨的重物，从相对力气这个角度来看，蚂蚁是当之无愧的大力士。



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蚂蚁哪儿来这么大力气呢？科学家们作了大量的研究、分析，证明蚂蚁体内是一座微型动物营养宝库，每100克蚂蚁能产生2929千焦的热量。科学工作者发现，蚂蚁腿部肌肉是一部高效率的“发动机”，这个“肌肉发动机”又由几十亿台微妙的“小发动机”组成。所以，蚂蚁能产生如此非凡超常的力量。



蚂蚁的“肌肉发动机”使用的是一种特殊的“燃料”，称为三磷酸腺苷，即ATP。在许多场合下，只要肌肉在活动时产生一点儿酸性物质（这种感觉就是我们平常说的“胳膊酸了”）就能引起这种“燃料”的剧烈变化，这种变化能使肌肉蛋白的长形分子在刹那间收缩起来，产生巨大的力量，以80%的高转换率转变为机械能，几乎没有能量的损失，这就是“蚂蚁大力士”的奥秘。如果把人的体型缩小到蚂蚁那么大，身体构造保持不变，人也一样会变成“大力士”。也许你会感到困惑，其实，这是因为物体的尺寸变化时，长度呈线性变化，面积按平方变化，而体积则按立方变化。图片来源：《别惹蚂蚁》剧照如果把蚂蚁按照原比例放大至人的体型大小，肌肉构造不变，那么它就需要质量很大的外骨骼保证躯体和六肢的强度，而它低效率的呼吸系统却无法支持供应足够的氧气，它的液压系统因为巨大的负荷而失去效能以至于无法撑起身体，并且大部分蚂蚁的头部与身体的比例远高于人，此时的“大”蚂蚁甚至连头都抬不起来，能100秒挪动2米已经是奇迹！更不用说要举起超过自身体重400倍的东西。

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假设人的身长=1.6米，蚂蚁的身长=6.4毫米，那么蚂蚁的身长就是人的1/250。

再假设蚂蚁的身体结构和人一样，那么蚂蚁腿部肌肉的横切面的面积就会是人的（1/250）2，而体重是人的（1/250）3。

如果人的体重是60千克，蚂蚁的体重就应该是3.84毫克。

由于蚂蚁腿肌的横切面是人的（1/250）2，肌肉的力量大约和横切面成正比，而人一般可以举起相当于自己体重的重量，理论上蚂蚁可以举起人体重（1/250）2的重量，那就是960毫克，是蚂蚁体重的250倍！所以蚂蚁用相对比较细的腿，就可以举起比自己重250倍的物体。

但是，举重运动员可不止可以举起自身体重哦，1983年，一个名叫斯蒂芬·托普洛夫的保加利亚举重运动员举起了自身3倍重的杠铃，成为这项纪录的开创者。自此后，3倍体重一直被认为是举重运动的一个极限。

如果这样的话，蚂蚁举起比自己重（250×3）倍的物体也不奇怪喽！！[参考文献]：

1、国家林业科学数据平台www.forestdata.cn/

2、周善义.中国蚂蚁分类学研究进展[J].广西师范大学学报：自然科学版，2012,30（3）.

3、朱钦士.蚂蚁为什么是“大力士”[J].生物学通报，2014，49（5）：18-21.

4、guokr.com/article/438062/?baiducustom=y

5、news.mydrivers.com/1/465/465039.htm

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