V celom živočíšnom kráľovstve sú najrýchlejšie zvieratá vždy stredne veľké. Gepardi predbiehajú levy, delfíny predbiehajú orky a sokoly sťahovavé rýchlejšie ako orol bielohlavý.
Väčšie telá znamenajú väčšie a silnejšie svaly, takže pre toto pravidlo neexistoval jasný dôvod - prečo by väčšie zvieratá nemali napokon využívať svoju mocenskú výhodu na rýchlosť?
Vedci teraz objavili matematický dôvod: Podľa nového výskumu sú najväčšie zvieratá obmedzené tým, koľko energie môžu mobilizovať na urýchlenie.
„V čase, keď sa veľké zvieratá počas sprintu dostanú na vyššiu rýchlosť, ich rýchle dostupné energetické zásoby sa tiež čoskoro vyčerpajú,“ uviedla vedúca štúdie Myriam Hirt, zoologička nemeckého Centra pre integrovaný výskum biodiverzity v Lipsku.
Lapač rýchlosti
Hirt začal zaujímať pochopenie vzťahu medzi veľkosťou a rýchlosťou pri práci na projekte, ktorý od nej vyžadoval odhad maximálnej rýchlosti zvieraťa. Tradičné metódy odhadu rýchlosti založené na veľkosti tela viedli k absurdným číslam pre najväčšie zvieratá. Napríklad v prípade slonov sa výpočet vyšplhal na maximálnu rýchlosť 600 km / h, povedala Live Science. Sloni v skutočnosti jazdia maximálnou rýchlosťou 34 km / h.
Hirt bol ďaleko od prvého, kto si všimol, že najväčšie suchozemské zvieratá nie sú príliš rýchle. Ale keď robila viac kopania, uvedomila si, že vzor platí aj pre lietajúce zvieratá a plavcov.
„Toto ma prinútilo uvedomiť si, že základný mechanizmus musí byť veľmi všeobecný princíp,“ uviedla.
Hirt postavil matematický model na vysvetlenie tohto mechanizmu. Zvieratá dosahujú svoje maximálne rýchlosti jazdy na krátkych šprintoch, nie na dlhých vzdialenostiach. Krátke sprinty sú poháňané anaeróbne, čo znamená, že palivo, ktoré poháňa svaly, pochádza z krátkodobého skladovania a je obmedzené. (Aeróbny metabolizmus, ktorý zásobuje svaly palivom vyrobeným pomocou kyslíka, spôsobuje dlhšie námahy.)
Masa musí prekonať zotrvačnosť, aby sa zviera mohlo pohybovať, povedal Hirt, takže slon nemôže vtrhnúť do sprintu tak rýchlo, ako to dokáže myš. V čase, keď sa slon rozbehol, sa už používa veľké množstvo jeho anaeróbnych zásob energie. Výsledkom je, že najväčšie zvieratá nikdy nedosiahnu teoretické rýchlosti jazdy, ktoré by naznačovala ich veľkosť svalov, je možné, uviedla Hirt dnes (17. júla) v časopise Nature Ecology & Evolution.
Vzťah medzi hmotnosťou tela a rýchlosťou má tvar hrboľa: Rýchlosť sa zvyšuje s veľkosťou tela až do bodu a potom klesá, keď veľkosť tela prevyšuje dostupnosť energie.
Veľkosť a rýchlosť
Hirt testovala svoj model proti databáze 474 druhov v celej živočíšnej ríši. Zistila, že predpovedá maximálne rýchlosti s takmer 90-percentnou presnosťou medzi bežcami, plavcami a letákmi. Desať percent, ktoré sa dajú vysvetliť, by sa dalo pripísať rôznym problémom, ako sú napríklad chyby merania, prispôsobenie tela špecifickým pre daný druh a zdroj tepla zvieraťa - či už je endotermické (teplokrvné) alebo ektotermické (chladnokrvné), Hirt povedal.
Endotermické zvieratá na súši sú o niečo rýchlejší ako ektoermické zvieratá jednoducho preto, že endotermické zvieratá môžu byť aktívne bez ohľadu na vonkajšiu teplotu. Je zvláštne, že tento vzorec sa vo vode mení: Chladnokrvné bytosti sú v skutočnosti rýchlejšie ako teplokrvné. Je to pravdepodobne preto, že teplokrvné bytosti oceánu, ako sú tučniaky a veľryby, buď trávia nejaký čas na súši, alebo majú pozemného predka, povedal Hirt. Tieto zvieratá pravdepodobne vyvinuli určité kompromisy, vďaka ktorým sú mierne pomalšie vo vode.
Aj keď sú ľudia v priemere o niečo pomalšie, ako predpovedá Hirtova vzorec, Usain Bolt - držiteľ rekordu pre 100- a 200-metrové šprinty - údaje dobre vyhovuje, uviedol Hirt. Pravdepodobne je to preto, že ľudia nemajú také úpravy, ktoré by mohli gepardy urobiť tak rýchlo, ako sú ultraflexibilné chrbty a kĺby.
Nový vzorec pre rýchlosť by mohol byť užitočný pre budúci výskum, ktorý sa týka pohybu zvierat a migrácie, ako aj interakcií dravcov a koristi, uviedol Hirt. Môže sa tiež použiť na lepšie určenie, ako rýchlo sa vyhynuté zvieratá môžu pohybovať. Podľa výpočtov Hirtovej Velociraptor pravdepodobne zrýchlili pri maximálnej rýchlosti 54,5 km / h, T. rex mohol kopnúť do rýchlostného stupňa rýchlosťou 27 km / h a 17 km / h Brachiosaurus Najrýchlejšie sa naklonil rýchlosťou 11,9 km / h.
Pôvodný článok o živej vede.
