Σε όλο το ζωικό βασίλειο, τα ταχύτερα ζώα είναι πάντα μεσαίου μεγέθους. Τα λιοντάρια που ξεπερνούν τα τζέτ, τα ορφανοί των δελφινιών ξεπερνούν και τα παλαμάρια πετούνε πιο γρήγορα από τους φαλακρούς αετούς.
Μεγαλύτερα σώματα σημαίνουν μεγαλύτερους, ισχυρότερους μυς, οπότε δεν υπήρχε σαφής λόγος για αυτόν τον κανόνα - τελικά, γιατί τα μεγαλύτερα ζώα δεν πρέπει να χρησιμοποιούν το πλεονέκτημά τους για την ταχύτητα;
Τώρα, οι επιστήμονες έχουν ανακαλύψει έναν μαθηματικό λόγο: Σύμφωνα με νέα έρευνα, τα μεγαλύτερα ζώα περιορίζονται από την ποσότητα ενέργειας που μπορούν να κινητοποιηθούν για να επιταχυνθούν.
"Μέχρι τη στιγμή που τα μεγάλα ζώα φτάνουν σε υψηλότερες ταχύτητες κατά τη διάρκεια του σπριντ, τα γρήγορα διαθέσιμα ενεργειακά αποθέματά τους σύντομα εξαντλούνται", δήλωσε ο ηγέτης της μελέτης Myriam Hirt, ζωολόγος στο Γερμανικό Κέντρο Ολοκληρωμένης Έρευνας Βιοποικιλότητας στη Λειψία.
Παγίδα ταχύτητας
Hirt έγινε ενδιαφέρονται να κατανοήσουν τη σχέση μεταξύ μεγέθους και ταχύτητας, ενώ εργάζονται σε ένα έργο που απαιτούσε από αυτήν να υπολογίσει τις μέγιστες ταχύτητες των ζώων. Οι παραδοσιακές μέθοδοι εκτίμησης της ταχύτητας με βάση το μέγεθος του σώματος είχαν ως αποτέλεσμα παράλογους αριθμούς για τα μεγαλύτερα ζώα. Για τους ελέφαντες, για παράδειγμα, ο υπολογισμός βγήκε σε μέγιστη ταχύτητα των 600 km / h, είπε στη Live Science. Οι ελέφαντες τρέχουν πραγματικά με μέγιστη ταχύτητα 21 mph (34 km / h).
Ο Hirt απέχει πολύ από τους πρώτους που παρατηρούν ότι τα μεγαλύτερα χερσαία ζώα δεν είναι πολύ γρήγορα. Όμως, καθώς έκανε περισσότερες εκσκαφές, συνειδητοποίησε ότι το μοτίβο που χρησιμοποιείται για τα ζώα που πετούν και για τους κολυμβητές.
«Αυτό με έκανε να συνειδητοποιήσω ότι ο βασικός μηχανισμός έπρεπε να είναι μια πολύ γενική αρχή», είπε.
Η Hirt δημιούργησε ένα μαθηματικό μοντέλο για να εξηγήσει αυτόν τον μηχανισμό. Τα ζώα φτάνουν στις μέγιστες ταχύτητες κατά τη διάρκεια σύντομων σπριντ, όχι σε μεγάλες αποστάσεις, είπε. Τα μικρά σπριντ τροφοδοτούνται αναερόβια, πράγμα που σημαίνει ότι το καύσιμο που τροφοδοτεί τους μύες προέρχεται από βραχυπρόθεσμη αποθήκευση και είναι περιορισμένο. (Ο αερόβιος μεταβολισμός, ο οποίος αναπληρώνει τους μύες με καύσιμο κατασκευασμένο με τη βοήθεια του οξυγόνου, εξουσιάζει μεγαλύτερες προσπάθειες.)
Η μάζα πρέπει να ξεπεράσει την αδράνεια για να κινηθεί ένα ζώο, είπε ο Hirt, οπότε ένας ελέφαντας δεν μπορεί να σκάσει σε ένα σπριντ τόσο γρήγορα όσο το ποντίκι. Μέχρι τη στιγμή που ο ελέφαντας ξεκινάει, έχει ήδη χρησιμοποιήσει ένα μεγάλο μέρος των αναερόβιων ενεργειακών καταστημάτων του. Ως αποτέλεσμα, τα μεγαλύτερα ζώα ποτέ δεν φτάνουν τις θεωρητικές ταχύτητες που μπορεί να υποδηλώνει το μέγεθος των μυών τους, δήλωσε σήμερα η Hirt (17 Ιουλίου) στο περιοδικό Nature Ecology & Evolution.
Η σχέση μεταξύ μάζας σώματος και ταχύτητας είναι σχήμα καμπάνας: Η ταχύτητα αυξάνεται με το σωματικό μέγεθος μέχρι ένα σημείο και στη συνέχεια μειώνεται καθώς το μέγεθος του σώματος ξεπερνά τη διαθεσιμότητα ενέργειας.
Μέγεθος και ταχύτητα
Η Hirt εξέτασε το πρότυπό της σε βάση δεδομένων 474 ειδών σε ολόκληρο το ζωικό βασίλειο. Διαπίστωσε ότι προέβλεπε μέγιστες ταχύτητες με ακρίβεια σχεδόν 90 τοις εκατό σε δρομείς, κολυμβητές και φυλλάδια. Το 10 τοις εκατό που αφήνεται να εξηγήσει μπορεί να αποδοθεί σε μια ποικιλία ζητημάτων, όπως το σφάλμα μέτρησης, οι προσαρμογές σωματικών ειδών ανά είδος και η πηγή θερμότητας ενός ζώου - είτε ένα ζώο είναι ενδοθερμικό (θερμόαιμο) είτε εκτοθερμικό (ψυχρό) Hirt είπε.
Τα ενδοθερμικά ζώα στην ξηρά είναι ελαφρώς ταχύτερα από τα εκτοθερμικά ζώα, απλώς και μόνο επειδή τα ενδοθερμικά ζώα μπορούν να είναι ενεργά ανεξάρτητα από την εξωτερική θερμοκρασία. Παραδόξως, αυτό το μοτίβο αντιστρέφεται στο νερό: Τα ψυχρόαιμα πλάσματα είναι πραγματικά ταχύτερα από τα θερμόαιμα. Αυτό πιθανότατα οφείλεται στο γεγονός ότι τα θερμόαιμα πλάσματα του ωκεανού, όπως οι πιγκουίνοι και οι φάλαινες, είτε περάσουν λίγο χρόνο στην ξηρά είτε έχουν πρόγονο χερσαίο, δήλωσε ο Hirt. Αυτά τα ζώα έχουν πιθανώς εξελίξει κάποιες ανταλλαγές που τους καθιστούν ελαφρώς πιο αργές στο νερό, είπε.
Αν και οι άνθρωποι είναι λίγο πιο αργός, κατά μέσο όρο, απ 'ότι η φόρμουλα του Hirt προβλέπει, ο Usain Bolt - ο κάτοχος ρεκόρ για τα 100 και 200 μέτρα σπριντ - ταιριάζει καλά στα δεδομένα, δήλωσε ο Hirt. Αυτό πιθανότατα οφείλεται στο γεγονός ότι οι άνθρωποι δεν έχουν τα είδη των προσαρμογών που βοηθούν τους γκέιτς να γίνουν τόσο γρήγοροι, όπως οι εξαιρετικά εύκαμπτοι αγκάθια και αρθρώσεις.
Ο νέος τύπος ταχύτητας θα μπορούσε να είναι χρήσιμος για μελλοντικές έρευνες που περιλαμβάνουν τη μετακίνηση των ζώων και τη μετανάστευση, καθώς και τις αλληλεπιδράσεις αρπακτικών-θηρευτών, δήλωσε ο Hirt. Θα μπορούσε επίσης να χρησιμοποιηθεί για να εντοπίσει καλύτερα το πόσο γρήγορα θα εξαφανιστούν τα ζώα. Σύμφωνα με τους υπολογισμούς του Hirt, Velociraptor πιθανότατα έσπευσε σε μια μέγιστη ταχύτητα 34 mph (54,5 km / h), Τ. Rex θα μπορούσε να το κλωτσήσει σε ταχύτητα έως και 17 mph (27 km / h) και Brachiosaurus (11,9 χλμ. / ώρα) με ταχύτερους ρυθμούς.
Αρχικό άρθρο σχετικά με τη ζωντανή επιστήμη.
