De-a lungul regnului animalelor, cele mai rapide animale sunt întotdeauna de mărime mijlocie. Ghepardii depășesc leii, delfinii orca și falcorii peregrini zboară mai repede decât vulturii chel.
Corpurile mai mari înseamnă mușchi mai mari și mai puternici, așa că nu a existat un motiv clar pentru această regulă - până la urmă, de ce animalele mai mari nu ar trebui să-și folosească avantajul pentru putere pentru viteză?
Acum, oamenii de știință au descoperit un motiv matematic: Conform noilor cercetări, cele mai mari animale sunt limitate de câtă energie pot mobiliza pentru a accelera.
"Până când animalele mari ajung la viteze mai mari în timp ce sprint, rezervele de energie disponibile rapid devin de asemenea curând epuizate", a declarat liderul studiului Myriam Hirt, zoolog la Centrul German de Cercetare Integrativă a Biodiversității, din Leipzig.
Radar de viteză
Hirt a devenit interesată să înțeleagă relația dintre dimensiune și viteză, în timp ce lucra la un proiect care a impus-o să estimeze viteza maximă a animalului. Metodele tradiționale de estimare a vitezei bazate pe dimensiunea corpului au dus la un număr absurd pentru cele mai mari animale. Pentru elefanți, de exemplu, calculul a ieșit la o viteză maximă de 373 km / h (600 km / h), a spus ea pentru Live Science. Elefanții circulă de fapt cu o viteză maximă de 21 km / h (34 km / h).
Hirt a fost departe de a observa că cele mai mari animale terestre nu sunt foarte rapide. Dar, în timp ce făcea mai multe săpături, și-a dat seama că și modelul păstrat pentru animale zburătoare și pentru înotători.
"Acest lucru m-a făcut să conștientizez că mecanismul de bază trebuia să fie un principiu foarte general", a spus ea.
Hirt a construit un model matematic pentru a explica acest mecanism. Animalele ating viteza maximă de rulare pe sprinturi scurte, nu pe distanțe mari, a spus ea. Sprinturile scurte sunt alimentate anaerob, adică combustibilul care alimentează mușchii provine de la depozitarea pe termen scurt și este limitat. (Metabolizarea aerobă, care reaprovizează mușchii cu combustibil realizat cu ajutorul oxigenului, exercită mai mult timp.)
Masa trebuie să depășească inerția pentru ca un animal să se miște, a spus Hirt, așa că un elefant nu poate izbucni într-un sprint cât de repede poate un șoarece. Până în momentul în care elefantul va merge, acesta este deja folosit o cantitate bună din depozitele sale de energie anaerobă. Drept urmare, cele mai mari animale nu ating niciodată viteza teoretică de rulare pe care o poate sugera dimensiunea lor musculară, a raportat Hirt astăzi (17 iulie) în revista Nature Ecology & Evolution.
Relația dintre masa corpului și viteza este în formă de cocoașă: viteza crește odată cu dimensiunea corpului până la un punct și apoi scade pe măsură ce dimensiunea corpului depășește disponibilitatea energetică.
Dimensiune și viteză
Hirt și-a testat modelul pe baza unei baze de date de 474 de specii din regnul animal. Ea a descoperit că a prezis viteze maxime cu o precizie de aproape 90% la alergători, înotători și fluturași. Cei 10 procente rămase de explicat ar putea fi atribuite unei varietăți de probleme, cum ar fi eroarea de măsurare, adaptările corporale specifice speciei și sursa de căldură a unui animal - dacă un animal este endotermic (cu sânge cald) sau ectotermic (cu sânge rece), Spuse Hirt.
Animalele endotermice de pe uscat sunt puțin mai rapide decât animalele ectotermice, pur și simplu pentru că animalele endotermice pot fi active indiferent de temperatura exterioară. În mod ciudat, modelul este inversat în apă: creaturi cu sânge rece sunt de fapt mai rapide decât cele cu sânge cald. Acest lucru se datorează probabil faptului că creaturile cu sânge cald din ocean, precum pinguinii și balenele, își petrec timpul pe pământ sau au un strămoș din țară, a spus Hirt. Animalele respective au evoluat probabil unele compromisuri care le fac ușor mai lente în apă, a spus ea.
Deși oamenii sunt un pic mai încet, în medie, decât prevede formula Hirt, Usain Bolt - deținătorul recordului pentru sprinturile de 100 și 200 de metri - se potrivește bine datelor, a spus Hirt. Asta probabil pentru că oamenii nu au tipurile de adaptări care ajută la crearea ghepelor atât de rapid, cum ar fi spinările și articulațiile ultraflexibile.
Noua formulă de viteză ar putea veni la îndemână pentru cercetările viitoare care implică mișcarea și migrația animalelor, precum și interacțiunile prădător-pradă, a spus Hirt. De asemenea, ar putea fi folosit pentru a identifica mai bine modul în care animalele dispărute rapid se pot mișca. Conform calculelor lui Hirt, velociraptor probabil, a lungit cu o viteză maximă de 34,5 mph (54,5 km / h), T. rex ar putea să-l lovească în viteză până la 17 km / h și 27 km / h Brachiosaurus în lungime de 11,9 km / h la 7 km / h.
Articolul original despre știința în direct.
