В цялото животинско царство най-бързите животни винаги са със среден размер. Гепардите изпреварват лъвовете, делфините изпреварват орките и соковете на пергрин летят по-бързо от плешивите орли.
По-големите тела означават по-големи, по-мощни мускули, така че нямаше ясна причина за това правило - в края на краищата, защо по-големите животни не биха използвали предимството на мощността си за скорост?
Сега учените са открили математическа причина: Според новите изследвания най-големите животни са ограничени от това колко енергия могат да мобилизират, за да се ускорят.
„По времето, когато големите животни достигат по-висока скорост, докато спринтират, скоро бързо изчерпват и запасите им от енергия“, казва ръководителят на изследването Мириам Хирт, зоолог от германския Център за интегрални изследвания на биоразнообразието в Лайпциг.
Капан за скорост
Хирт се заинтересува да разбере връзката между размера и скоростта по време на работа по проект, който изисква тя да оцени максималните скорости на животните. Традиционните методи за оценка на скоростта въз основа на размера на тялото доведоха до абсурдни числа за най-големите животни. За слонове например изчислението излезе с максимална скорост от 373 мили / ч., Каза тя пред Live Science. Слоновете действително работят с максимална скорост от 21 км / ч.
Хирт далеч не беше първият, който забеляза, че най-големите сухопътни животни не са много бързи. Но тъй като се занимаваше с повече копаене, тя осъзна, че моделът се отнася и за летящи животни и плувци.
"Това ме накара да разбера, че основният механизъм трябва да бъде много общ принцип", каза тя.
Хирт изгради математически модел, за да обясни този механизъм. Животните достигат максималната си скорост на бягане на къси спринтове, а не на дълги разстояния, каза тя. Кратките спринтове се захранват анаеробно, което означава, че горивото, което захранва мускулите, идва от краткосрочно съхранение и е ограничено. (Аеробният метаболизъм, който възстановява мускулите с гориво, направено с помощта на кислород, захранва по-дългите усилия.)
Масата трябва да преодолее инерцията, за да може едно животно да се движи, каза Хирт, така че слон не може да избухне в спринт толкова бързо, колкото може мишката. По времето, когато слонът тръгва, той вече използва доста количество от своите анаеробни запаси от енергия. В резултат на това най-големите животни никога не достигат теоретичните скорости на бягане, за които може да предполага техният размер на мускулите, е възможно, съобщава Hirt днес (17 юли) в списанието Nature Ecology & Evolution.
Връзката между телесната маса и скоростта е с форма на гърбица: Скоростта се увеличава с размера на тялото до точка и след това намалява, тъй като размерът на тялото надвишава енергийната наличност.
Размер и скорост
Хирт тества своя модел на база данни от 474 вида в цялото животинско царство. Тя откри, че тя предвижда максимални скорости с близо 90 процента точност при бегачи, плувци и листовки. Останалите 10 процента за обяснение могат да бъдат причислени към различни въпроси, като грешка в измерването, специфични за видовете адаптации на тялото и източник на топлина на животното - независимо дали едно животно е ендотермично (топлокръвно) или ектотермично (студенокръвно), - каза Хърт.
Ендотермичните животни на сушата са малко по-бързи от ектотермичните животни, просто защото ендотермичните животни могат да бъдат активни независимо от външната температура. Странно е, че този модел е обърнат във водата: Студенокръвните същества всъщност са по-бързи от топлокръвните. Вероятно това е, защото топлокръвните същества на океана, като пингвините и китовете, или прекарват известно време на сушата, или имат сухопътен предшественик, каза Хирт. Тези животни вероятно са се развили с някои компромиси, които ги правят малко по-бавни във водата, каза тя.
Въпреки че хората са малко по-бавни, отколкото прогнозира формулата на Хирт, Юсеин Болт - рекордьорът за 100- и 200-метрови спринти - добре пасва на данните, каза Хирт. Това вероятно е така, защото хората нямат видовете адаптации, които помагат да се правят гепардите толкова бързи, като свръх гъвкави шипове и стави.
Новата формула за скорост може да бъде полезна за бъдещи изследвания, включващи движение и миграция на животните, както и взаимодействия между хищници и плячки, каза Хирт. Той също така може да се използва за по-добро определяне колко бързо изчезнали животни могат да се движат. Според изчисленията на Хирт, Velociraptor вероятно се ускори с максимална скорост от 34 мили / ч (54,5 км / ч), Т. рекс може да го изстреля в предавка със скорост до 17 мили / ч. и Брахиозавър lumbered заедно със скорост 7 mph (11.9 km / h) най-бързо.
Оригинална статия за Live Science.
