Eläinkunnan alueella nopeimmat eläimet ovat aina keskikokoisia. Cheetahit ylittävät leijonat, delfiinit ylittävät orkan, ja piikkikärryt lentävät nopeammin kuin kalju kotkat.
Suuremmat ruumiit tarkoittavat suurempia, voimakkaampia lihaksia, joten tälle säännölle ei ollut selvää syytä - miksi isommat eläimet eivät saisi käyttää voimaetuaan nopeuteen?
Nyt tutkijat ovat löytäneet matemaattisen syyn: Uuden tutkimuksen mukaan suurimpia eläimiä rajoittaa se, kuinka paljon energiaa he voivat mobilisoida kiihtymiseen.
"Siihen mennessä, kun suuret eläimet saavuttavat suuremman nopeuden sprintin aikana, myös nopeasti saatavissa olevat energiavaransa loppuu pian", sanoi tutkimuksen johtaja Myriam Hirt, saksalaisen integroivan biologisen monimuotoisuuden tutkimuksen keskuksen eläintieteilijä Leipzigissä.
Liikenneratsia
Hirt kiinnostui ymmärtämään koon ja nopeuden välistä suhdetta työskennellessään projektissa, joka vaati häntä arvioimaan eläimen enimmäisnopeudet. Perinteiset menetelmät nopeuden arvioimiseksi kehon koon perusteella johtivat absurdoihin lukuihin suurimmista eläimistä. Esimerkiksi norsujen laskennan suurin sallittu nopeus oli 373 mph (600 km / h), hän kertoi Live Science: lle. Norsut tosiasiallisesti juoksevat enimmäisnopeudella 21 km / h (34 km / h).
Hirt oli kaukana ensimmäisestä huomaten, että suurimmat maaeläimet eivät ole kovin nopeita. Mutta kun hän teki enemmän kaivaa, hän tajusi, että malli pidettiin myös lentäviä eläimiä ja uimareita.
"Tämä sai minut ymmärtämään, että taustalla olevan mekanismin oli oltava hyvin yleinen periaate", hän sanoi.
Hirt rakensi matemaattisen mallin selittääkseen tämän mekanismin. Hän sanoi, että eläimet saavuttavat suurimman ajonopeutensa lyhyillä sprinteillä, eivät pitkiä matkoja. Lyhyet sprintit saavat virtansa anaerobisesti, eli lihaksia käyttävä polttoaine tulee lyhytaikaisesta varastoinnista ja on rajoitettua. (Aerobinen aineenvaihdunta, joka täydentää lihaksia happea käyttämällä tehdyllä polttoaineella, antaa pidemmän rasituksen.)
Massan on voitettava hitaus eläimen liikkuvuudesta, Hirt sanoi, joten norsu ei voi räjähtää sprintissä niin nopeasti kuin hiiri pystyy. Siihen mennessä, kun norsu menee liikkeelle, se on jo käyttänyt hyvän määrän anaerobisista energiavarastoistaan. Seurauksena ovat, että suurimmat eläimet eivät koskaan saavuta teoreettista juoksunopeutta, jonka niiden lihaskoko saattaa olettaa olevan mahdollista, Hirt raportoi tänään (17. heinäkuuta) Nature Ecology & Evolution -lehdessä.
Paino massan ja nopeuden välillä on kypäränmuotoinen: Nopeus kasvaa vartalon koon kanssa pisteeseen saakka, ja sitten pienenee, kun ruumiin koko on suurempi kuin energian saatavuus.
Koko ja nopeus
Hirt testasi malliaan tietokannassa, jossa oli 474 lajia eri puolilla eläinkuntaa. Hän havaitsi, että se ennusti enimmäisnopeudet melkein 90 prosentin tarkkuudella juoksijoiden, uimareiden ja lentolehtisten välillä. Selitettäväksi jätetty 10 prosenttia voitaisiin johtua monista asioista, kuten mittausvirheistä, lajaspesifisistä kehon mukautuksista ja eläimen lämmönlähteestä - olipa eläin endoterminen (lämminverinen) vai ektoterminen (kylmäverinen), Hirt sanoi.
Endotermiset eläimet maalla ovat hiukan nopeampia kuin ektotermiset eläimet yksinkertaisesti siksi, että endotermiset eläimet voivat olla aktiivisia ulkolämpötilasta riippumatta. Kummallista, että kuvio kääntyy vedessä: kylmäveriset olennot ovat itse asiassa nopeampia kuin lämminveriset. Tämä johtuu todennäköisesti siitä, että valtameren lämminveriset olennot, kuten pingviinit ja valaat, joko viettävät jonkin aikaa maassa tai heillä on maaperäinen esi-isä, Hirt sanoi. Ne eläimet ovat todennäköisesti kehittäneet joitain kompromisseja, jotka tekevät niistä hieman hitaampia vedessä, hän sanoi.
Vaikka ihmiset ovat keskimäärin hieman hitaampia kuin Hirtin kaava ennustaa, Usain Bolt - 100 ja 200 metrin sprintin ennätyshaltija - sopii tietoihin hyvin, Hirt sanoi. Se johtuu todennäköisesti siitä, että ihmisillä ei ole erityyppisiä mukautuksia, jotka auttavat tekemään gepardit niin nopeasti, kuten ultrajoustavat selkät ja nivelet.
Uusi nopeuskaava voi olla hyödyllinen tulevassa tutkimuksessa, joka käsittää eläinten liikkumisen ja muuttoliikkeen sekä saalistajien ja saalien vuorovaikutukset, Hirt sanoi. Sitä voidaan myös käyttää paremmin osoittamaan, kuinka nopeasti sukupuuttoon kuolleet eläimet voivat liikkua. Hirtin laskelmien mukaan velociraptor todennäköisesti nopeudella 34,5 mph (54,5 km / h), T Rex voisi potkaista sen vaihdelle nopeudella 17 km / h (27 km / h) ja Brachiosaurus taajaa nopeudella 7 mph (11,9 km / h).
Alkuperäinen artikkeli elävästä tiedestä.
