مورچه‌ها چگونه از سطوحِ صاف بالا می‌روند؟

فرادید | وقتی اولین‌بار به عنوان زیست‌شناس کارم را در دانشگاه ساوث فلوریدا شروع کردم، با جیپم به زمین چمن رفتم و تپه مورچه‌های آتشین را با بیل بلند کردم و در یک سطل با گنجایش ۵ گالون ریختم. خیلی زود، هزاران مورچه فوج‌فوج از داخل خاک بیرون ریختند و از دیواره‌های سطل بالا رفتند که خودشان را آزاد کنند. خوشبختانه من یک در داشتم.

به گزارش فرادید ، مورچه‌ها چطور این‌قدر آسان از دیوارها، سقف و سایر سطوح بالا می‌روند؟ من ۳۰ سال است که درباره مورچه‌ها و به‌خصوص، توانایی بالارفتن آن‌ها از سطوح مطالعه می‌کنم و این توانایی هربار من را شگفت‌زده می‌کند.

مورچه‌های کارگر ـ که همگی ماده هستند ـ جعبه‌ابزاری شگفت‌انگیز شامل پنجه، خار و مو و بالشتک‌های چسبناک روی پاهای‌شان دارند که آن‌ها را قادر می‌سازد تقریباً روی هر سطحی راه بروند.

دست‌های انسان در مقابلِ پا‌های مورچه‌ها
برای آنکه به درکی از پا‌های مورچه‌ها برسیم، مقایسه این پا‌ها با دست انسان‌ها می‌تواند کمک‌کننده باشد. دستان شما یک سطح یک‌بخشی دارد که به آن کفِ دست گفته می‌شود. از کف هر دست شما ۴ انگشت و یک شستِ خلافِ جهت منشعب شده است. هر انگشت سه‌قسمت و شست دو قسمت دارد. یک ناخن با جنسی سخت از نوک هر کدام از انگشت‌های دست و شست رشد کرده است.

انسان‌ها ۲ دست دارند و مورچه‌ها ۶ پا دارند. هر پای مورچه شبیه به دست‌های شما، اما پیچیده‌تر است و مجموعه‌ای از اجزای عجیب‌وغریب دارد که کارکردِ آن‌ها را تقویت می‌کند.

پای مورچه ۵ بخشِ مفصلی دارد که قسمتِ انتهایی آن یک جفت پنجه دارد. پنجه‌ها شبیه به پنجه‌های گربه هستند و می‌توانند به هر نوع برجستگی روی دیوار چنگ بزنند. هر قسمت پا همچنین دارای خار‌ها و مو‌های ضخیم و نازک است که با چسبیدن به حفره‌های میکروسکوپی روی سطوح بافت‌مانند، مثلِ پوستِ درخت، نیروی کششی بیش‌تری ایجاد می‌کنند.

پنجه‌ها و خار‌ها یک فایده دیگر نیز دارند و آن اینکه پای مورچه‌ها را از سطوح و اشیاء داغ محافظت می‌کنند، درست مثل کفش که از پای شما محافظت می‌کند. اما آن ویژگیِ حقیقتاً منحصربه‌فردی که پای مورچه را از دست انسان متمایز می‌کند، همان بالشتک‌های چسبناکِ متورم‌شونده به نامِ آرولیوم هستند.

پا‌های چسبناک

آرولیوم (در شکل جمع آرولیا)‌ها در نوک هر پای مورچه و بین پنجه‌ها قرار گرفته‌اند. این بالشتک‌های شبیهِ بالون به مورچه‌ها اجازه می‌دهند تا در مقابل جاذبه زمین مقاومت کنند و روی سقف و سطوح بدون پستی‌وبلندی، مثل شیشه، به راحتی راه بروند. وقتی مورچه روی دیوار یا سقف راه می‌رود، نیروی جاذبه باعث می‌شود که پنجه‌هایش از هم باز شوند و به‌عقب کشیده شوند. درهمان‌حال، عضلاتِ پا مایعی را به داخل بالشتک‌هایی که در نوک پا‌ها قرار دارند، پمپاژ می‌کنند که باعث می‌شود این بالشتک‌ها متورم شوند. این مایع همولنف نام دارد که مایعی چسبناک و شبیه به خون است که در تمام بدنِ مورچه جریان دارد. بعد از آنکه همولنف به داخل بالشتک‌ها پمپاژ می‌شود، مقداری از آن به بیرون از بالشتک می‌ریزد، این همان مایعی است که به مورچه کمک می‌کند به سقف و دیوار و سطوح صاف دیگر بچسبد.

اما وقتی مورچه پایش را بلند می‌کند، ماهیچه‌های پا منقبض می‌شوند و بیشترِ حجمِ مایع را دوباره به داخل بالشتک جمع می‌کنند که برمی‌گردد و دوباره وارد عضله پا می‌شود. به‌این‌ترتیب، خونِ مورچه بار‌ها و بار‌ها استفاده می‌شود: از عضله پا وارد بالشتک می‌شود، دوباره مکیده می‌شود و وارد عضله پا می‌شود و بنابراین هیچ چیزی از آن باقی نمی‌ماند.

مورچه‌ها پر-وزن هستند، بنابراین برخورداری از ۶ بالشتکِ چسبناک کافی است تا آن‌ها را در مقابل نیروی جاذبه و روی هر نوع سطحی حفظ کند. درحقیقت، آن‌ها وقتی در اتاقک‌های خانه‌های‌شان در زیر زمین هستند، با استفاده از بالشتک‌های چسبناک روی سقف می‌خوابند. خوابیدن روی سقف به آن‌ها کمک می‌کند از ترافیکِ سنگین مورچه‌ها در ساعاتِ پررفت‌وآمد پرهیز کنند.

قدم‌های منحصربه‌فرد

شما وقتی قدم برمی‌دارید، پای راست و چپ‌تان را به‌صورت متناوب عوض می‌کنید. به‌نحوی که یک‌پا روی زمین و یک‌پا روی هوا قرار می‌گیرد و شما به کمکِ این نظم به جلو حرکت می‌کنید. مورچه‌ها هم پاهای‌شان را تعویض می‌کنند، اما به این شکل که سه‌پای آن‌ها روی زمین و سه‌پای دیگر روی هوا قرار می‌گیرد.

الگوی قدم برداشتنِ مورچه‌ها در میان همه حشراتِ شش‌پا منحصربه‌فرد است. در مورچه‌ها، پا‌های جلویی و عقبیِ سمت چپی و پای وسطیِ سمت راست روی زمین است، درحالیکه همزمان پای جلویی و عقبی سمت راست و پای وسطیِ سمت چپ روی هوا قرار دارد. در گام بعدی جای پا‌های عوض می‌شود. جالب است اگر بتوانید این الگوی مثلثی را با سه انگشتِ از هر کدام از دست‌های‌تان تقلید کنید!

منبع: Popular Science

ترجمه: سایت فرادید