Info om  djur   Fråga   Svar   Djurfakta   Artiklar   Källor 

Lunds universitet
Facebook

Pungdjävul
 
Fråga en zoofysiolog

Vad påverkar muskelstyrkan? De starkaste insekterna och djuren med störst bitkraft

Hur stor börda kan en insekt bära? Om de starkaste och de största insekterna
Vilket undersökt djur har störst kraft i bettet? Vilket har störst kraft i förhållande till sin storlek?
Vad bestämmer djurs bitkraft: hävstänger, muskellängd, muskeltjocklek och myosintyper
Sök i alla svar och i alla djurartiklar
Åter till "Svar på frågor"


Videon visar hur en myra, stående uppochner på en glaskiva, håller fast en vikt på 500 mg. Det är svårt att urskilja, men det ser ut som om den med sina överkäkar (mandiblerna) håller fast en tråd, som är fäst i vikten. Vikten väger ungefär 100 gånger mer än myran. Notera att myran klarar av detta dels genom sina muskelkrafter, dels genom den vidhäftningsmekanism som fäster fötterna i glasskivan. Läs om hur insekter kan gå på taket på en annan sida. From YouTube, copyright of "Ants - nature's secret power".

Jag har en elev som heter Nisse som undrar hur mycket en myra orkar bära. Vi kan inte hitta det i några böcker vi har i skolan. Med förhoppning om ett svar.

Myror kan åtminstone bära en vikt, som är 100 gånger tyngre än de själva, se videon ovan. Myran på videon rör sig dock inte. Jag har inga uppgifter på hur stora vikter en myra gående kan transportera till sin stack.

Mäter man bördan i förhållande till djurets kroppsvikt, så är ju insekter mycket starkare än människor och andra däggdjur. Många insekter, inte bara myror, kan bära bördor som är avsevärt tyngre än deras egen kroppsvikt. Den intresserade kan läsa en utförlig förklaring till insekternas styrka på en annan sida. De starkaste insekterna är förmodligen stora skalbaggar. Försök har gjorts med noshornsbaggar. Förmodligen finns det andra stora skalbaggar, som är ännu starkare, men som inte har blivit undersökta. Det finns flera arter av noshornsbaggar. De har alla ett hornliknande utskott på huvudet och tillhör samma familj (bladhorningarna) som ollonborren, våra vanliga tordyvlar och de gamla egypternas heliga skarabéer.

Noshornsbaggen Oryctes nasicornis

Noshornsbaggen Oryctes nasicornis. Noshornsbaggarna tillhör en underfamilj bland skalbaggsfamiljen bladhorningar (Scarabaeidae). Den avbildade arten är inte ovanlig i Sverige. De nedan beskrivna försöken har dock utförts med en annan noshornsbaggeart. Courtesy of George Chernilevsky, in the public domain.

Man har gjort försök med noshornsbaggar som fått gå på ett rullband med olika tunga bördor på ryggen. Man mätte baggarnas energiomsättning medan de arbetade. Varje bagge vägde 2-3 gram. Baggarna kunde röra sig framåt med en börda som var ett hundra gånger tyngre än deras egen kroppsvikt, alltså i storleksordningen 250 gram. De dignade dock under denna börda och kunde inte gå med jämn hastighet. De kunde dock röra sig med jämn hastighet med en börda som var trettio gånger tyngre än kroppsvikten. Märkligt nog var deras energiomsättning (mätt som syrgaskonsumtion) då mycket lägre än man väntat sig. Hos människor och många andra djur ökar energiomsättningen i direkt proportion till bördan. Baggarna hade mycket lägre energiomsättning än förväntat. Man kunde inte förklara detta. När en noshornsbagge bar en börda tio gånger tyngre än den själv blev dess energiomsättning bara fördubblad. Motsvarande ökning i energiomsättning har en människa vid en rask promenad utan någon börda att bära. Det uppges i "The Guinness Book of World Records" att vissa noshornsbaggearter kan bära bördor som är 850 gånger tyngre än deras kroppsvikt. Den uppgiften måste betraktas som osäker tills dess att kontrollerade försök gjorts. Texten fortsätter under bilden.

Herkulesbagge (Dynastes hercules), en av världens största insekter

Den stora skalbaggen på bilden är en herkulesbagge (Dynastes hercules), en av världens längsta skalbaggar. Den tillhör samma underfamilj bland bladhorningarna (familjen Scarabaeidae) som noshornsbaggarna. Hanarna kan bli upp till 18 cm långa, dock inklusive de långa hornen. Det skulle vara intressant att testa denna skalbagges förmåga att bära bördor. Detsamma gäller en annan bladhorning, goliatbaggen Goliathus giganteus, som är en av världens största insekter, med en kroppsvikt på cirka 45 gram och en kroppslängd på cirka 10 cm. Courtesy of Adrian Pingstone, in the public domain.

Hos kvinnor i Afrika som bär bördor på huvudet har man hittat ett likartat fenomen som hos noshornsbaggarna, dock inte lika uttalat. Dessa kvinnor kan bära bördor motsvarande upp till 20 procent av kroppsvikten utan att det leder till någon ökning av deras energiomsättning. Deras effektivitet anses bland annat bero på att de har mindre energiförluster när de under gång omvandlar rörelseenergi till lägesenergi och vice versa. 2012, 2017.

Anders Lundquist

Till början på sidan



Skalle av späckhuggare (Orcinus orca)

Skalle av späckhuggare (Orcinus orca). Späckhuggaren är, näst kaskeloten, den tyngsta nu levande tandförsedda predatorn med en uppgiven vikt på cirka 4-6 ton. Många bardvalar är större, men de biter ju inte tag i sin föda. Det skulle vara mycket intressant att veta hur stor bitkraft späckhuggaren kan utveckla. Courtesy of Eva Kröcher and Senckenberg Museum (Frankfurt am Main), from Wikimedia Commons under this GNU License.

Vad är det som avgör hur stor bitkraft ett djur har? Är det enbart käkmusklernas storlek som avgör detta, eller finns det även andra faktorer som spelar in? Och hos vilket djur har man egentligen uppmätt den största bitstyrkan?

Notera att frågan om vilket djur som ha störst bitkraft inte fullt ut kan besvaras. För det första finns det många djur hos vilka man inte mätt bitkraften. Mig veterligen har man, till exempel, inte gjort det för späckhuggaren, kanske för att detta är behäftat med en rad intressanta försökstekniska problem. För det andra, kan bitkraften mätas på flera olika sätt och resultatet beror på hur man mäter. Men en hel del mätningar har gjorts.

Det finns flera faktorer som påverkar den kraft med vilken en muskel utövar sin verkan. Här några av de viktigaste.

Större tvärsnittsyta hos muskeln ger större kraft. Ju fler muskelceller som är kopplade parallellt med varandra och drar i muskelns sena eller fäste, ju större blir den totala kraften. Man kan jämföra med människor som drar i ett rep. Ju fler människor som drar i samma rep, ju större blir den totala kraften. Detta innebär att större djur kan utöva en större muskelkraft i sina käkmuskler.

Muskelns längd spelar en viss roll. Muskler har en viss längd vid vilken de utövar störst kraft. Är muskeln mera uttänjd eller mera förkortad blir kraften mindre.

Det finns olika typer av muskelceller, så kallade muskelfibrer. Hos människan och många andra däggdjur finns tre fibertyper. De vita fibrerna är tjocka med stor tvärsnittsyta och utövar därför en stor kraft. Olika muskler i kroppen innehåller olika andelar av vita fibrer. Samma muskel, till exempel en tuggmuskel, kan hos olika djurarter innehålla olika andelar av vita fibrer. När en muskel dras ihop medverkar alla fibertyperna. Om muskeln innehåller en stor andel vita fibrer, blir kraften större. Styrketräning leder bland annat till att de vita fibrerna tillväxer och blir tjockare. Därmed får muskeln en större tvärsnittsyta och kan utöva en större kraft. Läs om olika typer av muskelfibrer på en annan sida.

Muskler verkar via hävstångsmekanismer. De flesta muskler i kroppen, däribland tuggmusklerna, verkar via så kallade tredje klassens hävstänger. För käkleden innebär detta att tuggmusklerna fäster mellan rotationsaxeln (käkleden) och det ställe (tändernas ytor) där bitkraften utövas. Enligt hävstångslagen innebär detta att bitkraften alltid är mindre än muskelns sammandragningskraft och att bitkraften blir större för de innersta kindtänderna än för framtänderna, något som vi alla erfarit när vi tuggat på något hårt. Det innebär också att den bitkraft ett visst däggdjur kan utöva påverkas av underkäkens form samt avstånden mellan käkleden och muskelfästena och mellan muskelfästena och det ställe där bitkraften verkar. Bitkraften blir större om de två senare punkterna ligger nära varandra. Texten fortsätter under bilden.

Mississippialligatorn biter med stor kraft

Mississippialligatorn (Alligator mississippiensis) levererar, liksom många andra krokodildjur, en mycket hög bitkraft. Läs om dess bitkraft i huvudtexten nedan.
    Krokodildjur och däggdjur är ensamma bland ryggradsdjuren om att ha en så kallad sekundär gom, som skiljer munhålan från näshålan. På bilden syns ett nästan halvcirkelformigt slemhinneveck vid gommens bakkant. Krokodildjur kan med hjälp av gommen och slemhinnevecket stänga munhålans förbindelse med svalget. De kan då andas även då munnen är öppen, utan att vatten kommer in i luftvägarna. Detta kan komma väl till pass, till exempel då de håller fast sitt byte tills dess att det drunknar. Courtesy of Ianaré Sévi from Wikimedia Commons under this CC License.

Kraft mäts i newton (N). För att få en uppfattning om de bitkrafter som tas upp nedan bör nämnas att 1 000 N ungefärligen motsvarar den kraft med vilken tyngdkraften påverkar massan 100 kg vid havsytans nivå. Människans maximala bitkraft har uppskattas till cirka 500-1 000 N med stora individuella variationer.

Så till bitkraften hos olika djur. En jämförelse kompliceras av mätningarna har gjorts med olika metoder, både direkta mätningar av kraften hos levande djur och indirekta baserade på kranier. En del mätningar har gjorts framtill i käken, andra baktill där bitkraften är större. Resultaten är också mycket varierande. För olika hyenaarter rapporteras bitkrafter i newton (N) på 9 000 (oklart var i käken), 4 500 (vid bakersta tanden), 889-1 030 (vid rovtanden mitt i käken) samt 508-566 och 545-773 (vid hörntänderna). För lejon rapporteras bitkrafter i newton (N) på 4 168 (vid bakersta tanden), 2 023 (vid rovtanden) samt 1 314-1 768 (vid hörntänderna). Således talar en del siffror för lejonet andra för hyenorna. Rätten sammanträder fortfarande. Hyenorna är mindre än lejonet, men kan ändå konkurrera med dem när det gäller bitkraft. Detta kan ha att göra med att deras käkapparat är anpassad till att krossa stora skelettben för att komma åt den näringsrika märgen.

Den högsta uppmätta bitkraften för nu levande djur hittar man hos krokodildjuren. Mississippialligatorn, Alligator mississippiensis, når enligt en undersökning maximalt 13 172 N, enligt en annan maximalt 9 452 N baktill i käkarna och 6 162 N framtill. Men bitligan toppas av deltakrokodilen (Crocodylus porosus) som enligt den andra undersökningen maximalt når 16 414 N baktill i käkarna och 11 216 N framtill. Nilkrokodilen (Crocodilus niloticus) når betydligt lägre värden, något som framstår som märkligt, eftersom den konkurrerar med deltakrokodilen om att vara det största nu levande kräldjuret. Notera att de angivna värdena är de högsta uppmätta hos särskilt bitbegåvade individer, inte medelvärden. Krokodilerna utnyttjar sin bitkraft till att hålla fast stora bytesdjur och till att från bytena riva loss stora köttbitar, som de sväljer hela. En anledning till krokodildjurens stora bitkraft är att de använder så kallade pennata muskler, när de biter ihop käkarna. Musklerna som vidgar käkarna är betydligt svagare. Den intresserade kan läsa om hur pennata muskler fungerar på en annan sida. Texten fortsätter under bilden.

Pungdjävulen biter med stor kraft

Mäter man kraften per kg kroppsvikt har pungdjävulen (Sarcophilus harrisii) den största bitkraften bland djuren. Pungdjävulen är ett rovdjur, men äter mest as. Den är utrotad på det australiska fastlandet och finns sedan länge endast på ön Tasmanien. Där är den hotad bland annat av en märklig form av cancer. Denna cancertyp är en av två kända cancrar hos vilka cancercellerna kan sprida sig från individ till individ. Den sprids bland pungdjävlarna genom att de biter varandra. Courtesy of Wayne McLean from Wikimedia Commons under this CC License.

Datasimuleringar på den utdöda dinosaurien Tyrannosaurus rex ger värden i samma storleksordning, 13 400 N, som hos de bitkraftigaste krokodildjuren. Datasimuleringar för de största möjliga vithajarna (Carcharodon carcharias) ger ett värde på 18 216 N baktill i käkarna och 9 320 N framtill. För de största möjliga exemplaren av vithajens utdöda släkting Carcharodon megalodon gav simuleringarna värden på otroliga 182 201 N baktill i käkarna och 93 127 N framtill. Men datasimuleringar får tas med en nypa salt. De ersätter inte direkta mätningar.

Större djur har som nämnts större bitkraft eftersom de har tjockare muskler. Men man kan korrigera för effekter av djurets storlek genom att räkna ut den så kallade bitkraftskvoten. I en studie har man gjort detta. Man kom då fram till att det kraftigaste bettet hos de undersökta djuren fanns hos pungdjävulen, ett ganska litet köttätande pungdjur i Australien. Pungdjävulen har en relativt liten hjärnskål med en liten hjärna. Därmed finns det mer plats i huvudet för tuggmusklerna.

Läs mer om bitkraft i nästa svar. 2011, 2016.

Anders Lundquist

Till början på sidan



Har hyenor mer fördelaktiga hävarmar för sina käkmuskler jämfört med lejon eftersom de kan konkurrera om bitstyrka [se föregående svar]? Kan lejon och tigrar rent hypotetiskt få bättre hävstångseffekt genom att käkmusklerna skulle fästa längre ut på underkäken? Har kattdjur rent generellt mer bitsstyrka när käken är vidöppen? Enligt studier har vissa djur snabbare myosin av samma variant jämfört med människa, finns det även skillnader gällande styrka av samma variant av myosin jämfört mellan djur och människa? Tack för intressanta artiklar.

I litteraturen hittade jag inget om hävarmarna hos hyenor, så den frågan kan jag tyvärr inte svara på. Som beskrivs i artikeln finns det flera mekanismer som skulle kunna förklara hyenornas höga bitkraft.

Ja, hävstångseffekten skulle hypotetiskt ge större kraft i käkens främre del om muskelfästena flyttades framåt i riktning från käkleden. Men det skulle också leda till nackdelar. Den hastighet med vilken käkhalvorna rör sig mot varandra skulle bli lägre, vilket borde vara en nackdel för rovdjur. Hyenor äter inte bara as, de jagar också levande byte. Vidare skulle käkarna inte kunna öppnas lika mycket, också detta en nackdel för en köttätare.

Jag har inte sett några uppgifter, men har svårt att tänka mig att bitstyrkan skulle bli större med vidöppna käkar. Det torde inte vara funktionellt. En annan invändning är att skelettmuskler generellt sett utövar mindre kraft när de är starkt uttänjda och starkt förkortade. Det finns en optimal längd däremellan, vid vilken överlappningen mellan proteinerna aktin och myosin i muskelcellerna möjliggör aktivering av det största antalet myosintvärbryggor och därmed störst muskelkraft. Det är tvärbryggorna som rör sig när muskler drar ihop sig.

Det finns flera olika typer (isoformer) av myosin hos däggdjur och andra ryggradsdjur. De ger olika typer av skelettmuskelfibrer olika kontraktionshastighet och kontraktionskraft. Intressant är att det finns en särskild isoform ("masticatory myosin", d.v.s. tuggmyosin) som bara finns i vissa av huvudets skelettmuskler, som alla härstammar från det som i embryot motsvarar fiskarnas första gälbåge. Denna isoform ger muskelfibrer mycket hög kontraktionshastighet och kontraktionskraft. Den finns bland annat i tuggmusklerna (d.v.s. de muskler som drar ihop käkarna) hos många däggdjur, särskilt sådana som lever på rov. Tuggmyosinet är emellertid inte enhetligt. Man har visat att tuggmyosinets aminosyrasekvenser hos hund, katt och människa uppvisar stora skillnader. Man kan misstänka att sådana skillnader också finns hos andra däggdjur och att det leder till skillnader i tuggmusklernas kontraktionshastighet och kontraktionskraft. Jag har dock inte hittat några jämförande studier om detta och inget om hyenornas tuggmyosin.

Läs om hur käkmusklernas tjocklek påverkar bitkraften i föregående svar. 2011.

Anders Lundquist

Till början på sidan

Till "Svar på frågor"


Zoofysiolog, skribent och webbansvarig:
Anders Lundquist, senior universitetslektor emeritus
Adress: Biologiska institutionen, Lunds universitet, Biologihus B, Sölvegatan 35, 223 62 Lund
Telefon: 046-222 93 53
E-post:
Senast uppdaterad: Se årtal efter varje svar.
Webbplatsen använder kakor. Surfar du vidare, godkänner du detta. Läs mer här.

Creative Commons License
Detta verk är licensierat under en Creative Commons Erkännande-Ickekommersiell-Inga bearbetningar 2.5 Sverige Licens.