Annonceinfo

Hvorfor kan insekter overleve høje fald?

Spørg VidenskabenHvordan kan insekter overleve at falde fra højder, der for os mennesker ville svare til at springe ud fra Eiffeltårnet?

Myrer kan overleve fald fra højder, der overført til menneskestørrelse ville svare til at falde ned fra Eiffeltårnet. Men hvorfor mon? (Foto: Muhammad Mahdi Karim)

Det er ikke sjovt for et menneske at falde ned fra fjerde sal.

Der er en ret høj risiko for at dø af faldet, og selv hvis man overlever, vil man højst sandsynligt få svært invaliderende skader eller som minimum store smerter.

Der er ingen tvivl; mennesker tager skade af fald fra store højder.

Men hvis en myre for eksempel fandt på at springe ud fra 2. sal, ville den højst sandsynligt ikke slå sig nævneværdigt. Faktisk ville den formentlig bare lande, og så ville det være det.

Det har undret vores læser Julien, som skriver:

»Hvorfor kravler en myre ubesværet videre, når den lige er faldet 3-4 meter mod jorden?«

Som Julien tilføjer, svarer det jo til, at et menneske uden problemer kunne overleve et fald på et par hundrede meter, hvilket vi jo ved, ikke kan lade sig gøre.

Vejer under et gram

For at få svar på spørgsmålet har vi derfor taget fat i lektor i entomologi Lars Vilhelmsen fra Statens Naturhistoriske Museum, Københavns Universitet.

Og svaret er egentlig ganske kort. Det handler nemlig primært om myrens størrelse.

»Myren er jo meget lille, og den kraft, som den rammer jorden med, er ikke er særlig stor. Den vejer gerne under et gram, og ved et fald på tre-fire meter vil den ikke kunne nå at accelerere så meget,« siger Lars Vilhelmsen.

Insekter tilhører den overordnede række af dyr, der på dansk kaldes leddyr. Leddyrene, der ud over insekter omfatter dyr som krabber, edderkopper og tusindben, har blandt andet det såkaldte ydre skelet til fælles.

Det ydre skelet, der også kaldes exoskelettet, sidder således uden på kroppen i stedet for som hos eksempelvis pattedyr, fugle og krybdyr at være inden i kroppen.

»Myrernes ydre skelet kan også have noget med det at gøre. Ud over at det bliver brugt til at hæfte musklerne på, er det jo samtidig deres hud. Og den er nok forholdsvis hårdere end vores hud og derfor sværere at skære hul på,» siger han.

De fleste insekter har alligevel vinger

Men hvor tungt skal et insekt så være, for at det ville dø af et fald fra 2. sal?

Det er svært at sige, mener Lars Vilhelmsen.

»Jeg kender ikke nogen undersøgelser, hvor forskere har eksperimenteret med at stå og tabe insekter,« siger han.

»Men der er få insekter, der er så store. Langt de fleste insekter er jo meget små, og da de fleste af dem alligevel kan flyve, vil det meget sjældent blive aktuelt,« siger den danske insektekspert.

Vi siger tak for spørgsmålet og svaret og sender en videnskab.dk-T-shirt til Julien. Hvis du selv har et spørgsmål, du brænder inde med, kan du sende det til redaktionen@videnskaben.dk eller gå på jagt i vores arkiver her.

SV:'Funktionspåklædning'!

"...men den tager med garanti skade af vakuummet !" - ikke, hvis den er iført rumdragt! :)

Så siger man at det ikke kan betale sig at arbejde! De myrer må have røven fuld af penge: Er i klar over hvor dyrt det er at få strikket ærmegab i rumdragter - og så til 6 ben. Det må være derfor det er så sjældent man ser tusindben i rumdragt!
Mere seriøst: Er det iltindholdet i luften og den ineffektive ånding -
eller den mekaniske ødelæggelse ved faldet, der begrænser insekters størrelse.
En hummer, bygget efter samme principper kan jo blive ganske stor!

'Funktionspåklædning'!

"...men den tager med garanti skade af vakuummet !" - ikke, hvis den er iført rumdragt! :)

SV:Fjer + hammer på månen

De skulle have taget en myre med op på månen, og kastet den ud fra toppen af Eagle-1 :-)
Se Feather & Hammer Drop on Moon http://www.youtube.com/watch?v=5C5_dOEyAfk hvor Dave Scott taber sin geo-hammer og en falkefjer på samme tid, og de lander samtidigt.
Hvis der findes et 2m højt vakuumkammer i DK, kunne det være spændende at tabe en myre fra toppen, og virkelig se den tage skade af det. Mythbusters anvendte et i forbindelse med at teste blafrende flag i vakuum, men insekter har nok ikke deres store interesse.

Det kan diskuteres, om myren tager skade af et fald på en meter i vakuum, men den tager med garanti skade af vakuummet !
 

Ørn/Falk

David Scott var Commander på Apollo 15' og foretog Galileis faldforsøg fra landingsmodulet Falcon. Eagle var landingsmodulet fra Apollo 11.

Fjer + hammer på månen

De skulle have taget en myre med op på månen, og kastet den ud fra toppen af Eagle-1 :-)
Se Feather & Hammer Drop on Moon http://www.youtube.com/watch?v=5C5_dOEyAfk hvor Dave Scott taber sin geo-hammer og en falkefjer på samme tid, og de lander samtidigt.
Hvis der findes et 2m højt vakuumkammer i DK, kunne det være spændende at tabe en myre fra toppen, og virkelig se den tage skade af det. Mythbusters anvendte et i forbindelse med at teste blafrende flag i vakuum, men insekter har nok ikke deres store interesse.

SV:Energi vs. impuls?

"det er altsammen bare noget som påvirker hvor meget kinetisk energi myren indeholder ved sammenstødet" - ja(?) Ifm. vurderingen af projektilers virkning ved anslag er det normalt impulsen (bevægelsesmængden), der benyttes som målestok (smlgn. modelleringen af 'stød' i den klassiske fysik).
"Hvis et menneske og en myre er ude i styrtende regn vejr vil myren med størst sandsyndlighed blive kvæstet" - ja, og haglvejr er måske et endnu mere illustrativt eks.?
Det enkelt hagl overfører samme impuls til menneske hhv. myre, men det er her myrens langt mindre størrelse (masse), der virker til dens ugunst! :)
 
Jo impulsen er udmærket til at måle hvor meget myren slynger jorden ud af sin bane. Energien er nok mere relevant, når man skal finde ud af hvor stor deformationen bliver af hovedet. Myren vil nok være temmelig elastisk og hoppe som en bold - det gør moster Agathe næppe.

'Fornemmelser'

"...jeg har altid haft svært ved at "fornemme" impulsens betydning, men det..." - ja, her er et forsøg på at belyse forskellen ('virkningsmæssigt') mellem de to begreber:
"...lets consider a 150gr bullet impacting at 2700fps, giving a terminal energy of 2,428 ftlbs. If fired against a 400lb object it should move it 6ft off the ground, or a similar distance if hit from the side. A 200lb object should be thrown nearly 12ft. Obviously we don't see anything like this in the real world. Even if we allow for the friction of the ground and elasticity of tissue, a man or deer hit by such a bullet doesn't move anything like this distance. This is because the movement of an object hit by a projectile is determined by the momentum, not the kinetic energy" - ikke at jeg dermed vil postulere, at 'flytningen' af målobjektet nødvendigvis er et (fuldgyldigt) mål for 'virkningen' på samme.
Læs evt. mere om emnet her.

SV:Energi vs. impuls?

Ifm. vurderingen af projektilers virkning ved anslag er det normalt impulsen (bevægelsesmængden), der benyttes som målestok (smlgn. modelleringen af 'stød' i den klassiske fysik).

Hmm - derfor skulle man have spurgt en fysiker - det er slet ikke så ligetil! Jeg vil stadigvæk holde på den kinetiske energi, jeg har altid haft svært ved at "fornemme" impulsens betydning, men det er er jo ikke ligefrem en videnskabelig holdning...
Thomas Nørbygaard synes at være enig med mig - og tak til ham for linket til JBS Haldane's artikel.

Mere fysik

Luftmodstanden er som nævnt den effekt, der gør at faldhastigheden er lavere for mindre dyr. Terminal hastigheden skalerer med kvadratroden af diameter for et sfærisk objekt. Dvs for et menneske på 1/10 størrelse (højde/bredde/tykkelse) er maks faldhastighed kun ca. 30%, og for et 1/100 størrelse menneske (der stadig er større end en myre) blot 10% af den terminale hastighed for et almindeligt menneske.
Det omsættes til kinetisk energi der er givet ved masse*hastighed^2. Mennesket på 1/10 størrelse vejer blot 1/1000 del og rammer derfor med blot 1/10.000 del af den samme energi som et almindeligt menneske. Knoglediameteren for 1/10 mennesket er selvfølgelig også reduceret, men kun til 1/100 så der er faktisk en faktor 100 mere strukturel styrke at modstå faldet med. For myremennesket på 1/100 størrelse bliver dette til en faktor 10.000.
Og hvis man hurtigt synes at det bliver lidt for mange nuller skal man hellere tage og læse "On Being the Right Size", en 80 år gammel udlægning af de fascinerende forskelle som fysikken byder en afhængigt af hvilken størrelse man er. Kan f.eks. ses her: http://irl.cs.ucla.edu/papers/right-size.html

Energi vs. impuls?

"det er altsammen bare noget som påvirker hvor meget kinetisk energi myren indeholder ved sammenstødet" - ja(?) Ifm. vurderingen af projektilers virkning ved anslag er det normalt impulsen (bevægelsesmængden), der benyttes som målestok (smlgn. modelleringen af 'stød' i den klassiske fysik).
"Hvis et menneske og en myre er ude i styrtende regn vejr vil myren med størst sandsyndlighed blive kvæstet" - ja, og haglvejr er måske et endnu mere illustrativt eks.?
Det enkelt hagl overfører samme impuls til menneske hhv. myre, men det er her myrens langt mindre størrelse (masse), der virker til dens ugunst! :)

myre og mænd

Hvis et menneske og en myre står på anden sal og hopper ud, er der størst sandsyndlighed for at mennesket ville komme alvorlig til skade.
Hvis et menneske og en myre er ude i styrtende regn vejr vil myren med størst sandsyndlighed blive kvæstet.

SV:Newtons anden lov

Desuden er kraften i faldet ikke særlig stor, da massen er så lille. En regnorm vil også overleve et fald på 3 meter, selvom vindmodstanden i forhold til massen nok ikke ville være meget større end hos et menneske.

OK - en ny måde at anskue det på: når kroppen bremses ved landing så omsættes den kinetiske energi til påvirkning af knogler/exoskellet/muskler/sener. En knogle brækker hvis der er tilstrækkelig meget energi - myren knuses hvis der er tilstrækkelig meget energi. Sluthastighed, fald-højde, vægt, acceleration, luftmodstand: det er altsammen bare noget som påvirker hvor meget kinetisk energi myren indeholder ved sammenstødet.
Energi-behovet afhænger vel af skelet-tykkelsen, og skelet-tykkelsen er vel proportional med størrelsen. Så skal vi bare finde ud af hvordan slut energien afhænger af størrelsen. God fornøjelse.

Fysik skal der til!

"Sluthastigheden ved fald afhænger af forholdet mellem vægt og overflade areal" - netop!
I ballistikken bruger man begrebet 'tværsnitsbelastning' (vægt divideret med 'frontareal'), bla. til at vurdere, hvor hurtigt et projektil decellereres i lufthavet {og ja, jeg mener vægt - ikke masse! :)}
Insekterne har lav tværsnitsbelastning, og når derfor hurtigt deres (lave) sluthastighed i frit fald.

Forkert sammenligning

Man kan ikke sammenligne et fald på 3-4 meter med 100 meter, fordi slut hastigheden ikke vil være den samme. Et menneske vil også kunne overleve et fald fra 100 meter, hvis slut hastigheden var den samme som for 3-4 meter.

Newtons anden lov

Desuden er kraften i faldet ikke særlig stor, da massen er så lille. En regnorm vil også overleve et fald på 3 meter, selvom vindmodstanden i forhold til massen nok ikke ville være meget større end hos et menneske.

luftmodstand

Måske man skulle have spurgt en fysiker istedet for en entomolog. Ikke at Lars Vilhelmsen's svar er forkert, men der mangler noget.
Svaret er: luftmodstand.
Et menneske er ca. 300 gange så højt/langt/bredt en myre, og vejer derfor ca. 300*300*300 = 27000000 gange så meget (hvis vi antager ca. samme massefylde for mennesket og myren). Men menneskets overfladeareal er kun 300*300 = 90000 gange så stort. Sluthastigheden ved fald afhænger af forholdet mellem vægt og overflade areal  (vi ser bort fra turbulens og lign.) - en faldskærm virker jo ved at øge mennesket overfladeareal - og for myren er dette forhold kun 1/300-del af hvad det er for mennesket. Så myrens sluthastighed er ikke særlig høj, uanset hvor langt den falder.
En gammeldags rund faldskærm har vist et areal omkring 50 kvadratmeter, eler omkring 100 gange mennesket overfladeareal. Så for myren svarer det vel til et fald med faldskærm.

Log ind eller opret konto for at skrive kommentarer

Seneste fra Spørg Videnskaben

Spørg videnskaben

Videnskaben kan ikke svare på alt - men vi forsøger alligevel.

Her kan du stille et spørgsmål til forskerne om alt fra tyske verber til nanorobotter og livets oprindelse.

Vi vælger de bedste spørgsmål og kvitterer med en Videnskab.dk-t-shirt. Spørgsmål og svar offentliggøres her på siden.

Du skal være logget ind for at kunne stille spørgsmål her.

Log ind

Opret en profil på Videnskab.dk

Du kan også sende dit spørgsmål til: redaktion@videnskab.dk

Det læser andre lige nu

Spørg Videnskaben

Abonner på vores nyhedsbrev

Når du tilmelder dig, deltager du i konkurrencen om lækre præmier.

Mest sete video

Seneste kommentarer

Seneste blogindlæg