Навколо тваринного царства найшвидші тварини завжди мають середній розмір. Гепард випередив левів, дельфінів випереджає орків і соколов пергрін летить швидше, ніж лисих орлів.
Більші тіла означають більші, потужніші м’язи, тому чіткої причини цього правила не було - зрештою, чому більші тварини не повинні використовувати свою перевагу сили для швидкості?
Зараз вчені виявили математичну причину: згідно з новими дослідженнями, найбільші тварини обмежені тим, скільки енергії вони можуть мобілізувати для прискорення.
"До того часу, коли великі тварини піднімаються до більшої швидкості під час спринте, їх швидко доступні запаси енергії також скоро вичерпаються", - сказала керівник дослідження Міріам Хірт, зоолог Німецького центру інтегральних досліджень біорізноманіття в Лейпцигу.
Пастка швидкості
Гірт зацікавилася розумінням взаємозв'язку між розміром і швидкістю під час роботи над проектом, який вимагав від неї оцінювати максимальну швидкість тварин. Традиційні методи оцінки швидкості на основі розміру тіла призводили до абсурдних чисел для найбільших тварин. Наприклад, для слонів, підрахунок вийшов з максимальною швидкістю 373 миль / год (600 км / год), сказала вона Live Science. Слони насправді бігають із максимальною швидкістю 21 км / год.
Хартс був далеко не першим, хто помітив, що найбільші сухопутні тварини не дуже швидкі. Але коли вона ще більше копала, вона зрозуміла, що ця схема застосовується і для літаючих тварин, і для плавців.
"Це дало мені зрозуміти, що основний механізм повинен бути дуже загальним принципом", - сказала вона.
Гіртр побудував математичну модель для пояснення цього механізму. Тварини досягають своєї максимальної швидкості бігу на коротких спринтах, а не на великі відстані, сказала вона. Короткі спринти живляться анаеробно, тобто паливо, яке живить м'язи, надходить з короткочасного зберігання і обмежене. (Аеробний метаболізм, який поповнює м’язи паливом, виготовленим за допомогою кисню, підсилює більш тривалі фізичні навантаження.)
Маса повинна подолати інерцію, щоб тварина рухалася, сказав Гірт, тому слон не може увірватися в спринт так швидко, як може миша. На той час, коли слон вирушить, він вже використовує добру кількість своїх анаеробних запасів енергії. Як результат, найбільші тварини ніколи не досягають теоретичних швидкостей бігу, які можуть запропонувати їх розмір м’язів, можливо, повідомляє Hirt сьогодні (17 липня) у журналі Nature Ecology & Evolution.
Зв'язок між масою тіла та швидкістю має горбисту форму: швидкість збільшується з розміром тіла до певної точки, а потім зменшується, оскільки розмір тіла випереджає енергетичну доступність.
Розмір і швидкість
Хартт протестувала свою модель на базі даних про 474 види у царстві тварин. Вона виявила, що вона прогнозує максимальні швидкості з майже 90-відсотковою точністю для бігунів, плавців та флаєрів. 10%, що залишилися для пояснення, можна віднести до різних питань, таких як помилка вимірювання, специфічні для виду адаптації організму та джерело тепла тварини - будь то тварина ендотермічна (теплокровна) чи ектотермічна (холоднокровна), - сказав Хірт.
Ендотермічні тварини на суші дещо швидші, ніж ектотермічні тварини, просто тому, що ендотермічні тварини можуть бути активними незалежно від зовнішньої температури. Як не дивно, цей малюнок перевертається у воді: холоднокровні істоти насправді швидші, ніж теплокровні. Це, мабуть, тому, що теплокровні істоти океану, як пінгвіни та кити, або проводять деякий час на суші, або мають наземного предка, сказав Гірт. Ці тварини, ймовірно, змінилися деякими компромісами, які роблять їх трохи повільнішими у воді, сказала вона.
Хоча люди в середньому трохи повільніші, ніж прогнозує формула Гірта, Юсей Болт - рекордсмен у спринтах на 100 та 200 метрів - добре відповідає даним, зазначив Гірт. Це, мабуть, тому, що у людей немає таких пристосувань, які допомагають зробити гепарди настільки швидкими, як ультралегкі колючки та суглоби.
Нова формула швидкості могла б стати в нагоді для майбутніх досліджень, пов'язаних з переміщенням та міграцією тварин, а також взаємодією хижаків та здобич, - зазначив Гірт. Це також може бути використане для кращого визначення швидкості вимерлих тварин. За підрахунками Хірта, Велоцираптор ймовірно, рухався разом із максимальною швидкістю 34 милі / год (54,5 км / год), Т. рекс може запустити його в передачу зі швидкістю до 17 миль / год (27 км / год) і Брахіозавр Найшвидше обертався зі швидкістю 7 миль / год (11,9 км / год).
Оригінальна стаття про Live Science.
