Gyvūnų karalystėje greičiausi gyvūnai visada būna vidutinio dydžio. Gepardai aplenkia liūtus, delfinai pralenkia orkas, o paprastieji falonai skraido greičiau nei plikieji ereliai.
Didesni kūnai reiškia didesnius, galingesnius raumenis, todėl nebuvo aiškios šios taisyklės priežasties - galų gale, kodėl didesni gyvūnai neturėtų naudoti savo galios pranašumo dėl greičio?
Dabar mokslininkai atrado matematinę priežastį: Remiantis naujais tyrimais, didžiausius gyvūnus riboja tai, kiek energijos jie gali mobilizuoti, kad paspartėtų.
„Kai dideli gyvūnai spręs spręsdami, padidėja greitis, greitai išsenka ir jų energijos atsargos“, - sakė tyrimo vadovas Myriamas Hirtas, Vokietijos integracinių biologinės įvairovės tyrimų centro, Leipcige, zoologas.
Greičio viršijimo jutiklis
Hirtas susidomėjo supratimu apie dydžio ir greičio santykį, dirbdamas prie projekto, kuriame jai reikėjo įvertinti maksimalų gyvūno greitį. Tradiciniai greičio įvertinimo pagal kūno dydį metodai sudarė absurdiškus didžiausių gyvūnų skaičius. Pavyzdžiui, drambliams apskaičiuota, kad didžiausias greitis yra 373 mph (600 km / h), - ji pasakojo „Live Science“. Drambliai iš tikrųjų skrieja maksimaliu 21 mylių / h (34 km / h) greičiu.
Hirtas toli gražu ne pirmas pastebėjo, kad didžiausi sausumos gyvūnai nėra labai greiti. Tačiau daugiau kasinėdama ji suprato, kad modelis tinka ir skraidantiems gyvūnams, ir plaukikams.
„Tai privertė mane suprasti, kad pagrindinis mechanizmas turėjo būti labai bendras principas“, - sakė ji.
Hirtas sukūrė matematinį modelį, kad paaiškintų šį mechanizmą. Gyvūnai pasiekia maksimalų bėgimo greitį trumpais sprintais, o ne dideliais atstumais, sakė ji. Trumpi sprintai yra maitinami anaerobiniu būdu - tai reiškia, kad degalai, galintys raumenis, gaunami iš trumpalaikio saugojimo ir yra riboti. (Aerobinis metabolizmas, kuris papildo raumenis deguonies pagalba pagamintu kuru, suteikia ilgesnį krūvį.)
Mišios turi įveikti inerciją gyvūnui judėti, sakė Hirtas, todėl dramblys negali sprogti sprinte taip greitai, kaip gali pelė. Iki to laiko, kai dramblys pradės judėti, jis jau sunaudojo nemažą kiekį savo anaerobinės energijos atsargų. Dėl to didžiausi gyvūnai niekada nepasiekia teorinio bėgimo greičio, kurį, jų manymu, gali pasakyti raumenys, Hirtas pranešė šiandien (liepos 17 d.) Žurnale „Nature Ecology & Evolution“.
Kūno masės ir greičio santykis yra kuprinės formos: greitis didėja, kūno dydžiui padidėjant iki taško, o vėliau mažėja, nes kūno dydis viršija energijos kiekį.
Dydis ir greitis
Hirtas išbandė savo modelį pagal 474 rūšių duomenų bazę visoje gyvūnų karalystėje. Ji nustatė, kad didžiausias greitis bėgikams, plaukikams ir skrajutėms buvo numatytas beveik 90 procentų tikslumu. 10 procentų, likusių paaiškinti, gali būti priskirta įvairiems klausimams, tokiems kaip matavimo paklaida, konkrečios rūšies kūno adaptacija ir gyvūno šilumos šaltinis - ar gyvūnas yra endoterminis (šiltakraujas), ar ektoterminis (šaltakraujis), - tarė Hirtas.
Endoterminiai gyvūnai sausumoje yra šiek tiek greitesni nei ektoterminiai gyvūnai vien todėl, kad endoterminiai gyvūnai gali būti aktyvūs nepriklausomai nuo lauko temperatūros. Kaip bebūtų keista, šis modelis vandenyje pasikeičia: šaltakraujai padarai iš tikrųjų yra greitesni už šiltakraujus. Tikriausiai taip yra todėl, kad vandenyno šiltakraujės būtybės, pavyzdžiui, pingvinai ir banginiai, praleidžia šiek tiek laiko sausumoje arba turi antžeminį protėvį, sakė Hirtas. Tiems gyvūnams greičiausiai atsirado tam tikrų kompromisų, dėl kurių jie šiek tiek lėtėja vandenyje, sakė ji.
Nors žmonės yra vidutiniškai šiek tiek lėtesni, nei prognozuoja Hirto formulė, Usainas Boltas - 100 ir 200 metrų sprinto rekordininkas - gerai tinka duomenims, sakė Hirtas. Tikriausiai todėl, kad žmonės neturi tokių adaptacijų rūšių, kurios padėtų gepardams taip greitai pasidaryti, kaip ypač lankstūs stuburo slanksteliai ir sąnariai.
Naujoji greičio formulė gali būti naudinga atliekant būsimus tyrimus, susijusius su gyvūnų judėjimu ir migracija, taip pat plėšrūnų ir grobio sąveika, sakė Hirtas. Jis taip pat galėtų būti naudojamas norint tiksliau nustatyti, kaip greitai išnykę gyvūnai galėjo judėti. Hirto skaičiavimais, Velociraptor greičiausiai važiavo maksimaliu 34 mylių per valandą (54,5 km / h) greičiu, T. rex galėtų pajudėti į pavarą iki 27 km / h greičio ir Brachiosaurus Greičiausiai jis skriejo ties 7 mph (11,9 km / h) greičiu.
Originalus straipsnis apie gyvą mokslą.
