Visā dzīvnieku valstībā ātrākie dzīvnieki vienmēr ir vidēja lieluma. Gepardi apsteidz lauvas, delfīni pārspēj orkas, un miežveidīgie piekūni lido ātrāk nekā pliki ērgļi.
Lielāki ķermeņi nozīmē lielākus, jaudīgākus muskuļus, tāpēc šim noteikumam nebija skaidra iemesla - galu galā kāpēc gan lielākiem dzīvniekiem nevajadzētu izmantot savas spēka priekšrocības ātruma dēļ?
Tagad zinātnieki ir atklājuši matemātisku iemeslu: Saskaņā ar jauniem pētījumiem lielākos dzīvniekus ierobežo tas, cik daudz enerģijas viņi var mobilizēt paātrināšanai.
"Ar laiku, kamēr lielie dzīvnieki sprinta laikā sasniedz lielāku ātrumu, drīz izbeidzas arī viņu ātri pieejamās enerģijas rezerves," sacīja pētījuma vadītājs Mirijs Hirts, Vācijas integrēto bioloģiskās daudzveidības pētījumu centra zoologs Leipcigā.
Ātruma slazds
Hirts ieinteresējās izprast attiecības starp lielumu un ātrumu, strādājot pie projekta, kurā viņai bija jānovērtē dzīvnieka maksimālais ātrums. Tradicionālās ātruma noteikšanas metodes, kuru pamatā ir ķermeņa lielums, lielākajiem dzīvniekiem piešķīra absurdus skaitļus. Piemēram, ziloņiem aprēķins tika veikts, sasniedzot maksimālo ātrumu 373 mph (600 km / h), viņa stāstīja Live Science. Ziloņi faktiski darbojas ar maksimālo ātrumu 21 jūdzes stundā (34 km / h).
Hirts bija tālu no pirmā, lai pamanītu, ka lielākie sauszemes dzīvnieki nav īpaši ātri. Bet, vairāk veicot rakšanu, viņa saprata, ka modelis ir piemērots arī lidojošiem dzīvniekiem un peldētājiem.
"Tas man lika saprast, ka pamatā esošajam mehānismam jābūt ļoti vispārīgam principam," viņa sacīja.
Hirts uzbūvēja matemātisko modeli, lai izskaidrotu šo mehānismu. Dzīvnieki maksimālo skriešanas ātrumu sasniedz īsos sprintos, nevis lielos attālumos, viņa sacīja. Īsos sprintus darbina anaerobi, tas nozīmē, ka degviela, kas muskuļus darbina, nāk no īslaicīgas glabāšanas, un tā ir ierobežota. (Aerobā metabolisms, kas muskuļus papildina ar degvielu, kas izgatavota ar skābekļa palīdzību, piešķir ilgākas slodzes.)
Masai jāpārvar inerce, lai dzīvnieks varētu kustēties, sacīja Hirts, tāpēc zilonis nevar tik ātri uzsprāgt sprintā, kā to spēj pele. Laikā, kad zilonis sāk iet, tas jau ir izmantojis lielu daudzumu savu anaerobās enerģijas krājumu. Tā rezultātā lielākie dzīvnieki nekad nesasniedz teorētisko skriešanas ātrumu, kāds varētu būt viņu muskuļa izmērs, iespējams, Hirts šodien (17. jūlijā) ziņoja žurnālā Nature Ecology & Evolution.
Saistība starp ķermeņa masu un ātrumu ir kuprveida: Ātrums palielinās līdz ar ķermeņa izmēru līdz punktam, un pēc tam samazinās, jo ķermeņa izmērs pārsniedz enerģijas pieejamību.
Izmērs un ātrums
Hirt savu modeli pārbaudīja, izmantojot datu bāzi, kurā bija 474 sugas visā dzīvnieku valstībā. Viņa atklāja, ka tas paredz maksimālo ātrumu ar gandrīz 90 procentu precizitāti skrējējiem, peldētājiem un lidotājiem. 10 procentus, kas atstāti izskaidrošanai, var attiecināt uz dažādiem jautājumiem, piemēram, mērījumu kļūdu, sugai raksturīgu ķermeņa pielāgošanu un dzīvnieka siltuma avotu - neatkarīgi no tā, vai dzīvnieks ir endotermisks (siltasiņu) vai ektotermisks (aukstasiņu), Hirt teica.
Endotermiskie dzīvnieki uz sauszemes ir nedaudz ātrāki nekā ektotermiskie dzīvnieki, vienkārši tāpēc, ka endotermiskie dzīvnieki var būt aktīvi neatkarīgi no ārējās temperatūras. Savādi, ka ūdenī šis modelis tiek mainīts: aukstasiņu radības patiesībā ir ātrākas nekā siltasiņu būtnes. Iespējams, ka tas notiek tāpēc, ka okeāna siltasiņu radības, piemēram, pingvīni un vaļi, vai nu pavada kādu laiku uz zemes, vai arī viņiem ir sencis uz sauszemes, sacīja Hirts. Šie dzīvnieki, iespējams, ir izstrādājuši dažus kompromisus, kas padara tos nedaudz lēnākus ūdenī, viņa sacīja.
Lai arī cilvēki vidēji ir nedaudz lēnāki, nekā prognozē Hirtas formula, Usains Bolts - 100 un 200 metru sprinta rekordu turētājs - datiem labi der, sacīja Hirts. Iespējams, tas ir tāpēc, ka cilvēkiem nav tādu pielāgojumu veidu, kas palīdz gepardus padarīt tik ātri, piemēram, īpaši elastīgus muguriņus un locītavas.
Jaunā ātruma formula varētu būt noderīga turpmākajiem pētījumiem, kas saistīti ar dzīvnieku pārvietošanos un migrāciju, kā arī plēsēju un laupījumu mijiedarbību, sacīja Hirts. To varētu arī izmantot, lai precīzāk noteiktu, cik ātri izmiruši dzīvnieki varētu pārvietoties. Pēc Hirtas aprēķiniem, Velociraptor iespējams, pārvietojās ar maksimālo ātrumu 34 jūdzes stundā (54,5 km / h), T. rekss varētu to iedarbināt pārnesumā ar ātrumu līdz 17 jūdzēm stundā (27 km / h) un Brachiosaurus ar ātrumu 7 jūdzes stundā (11,9 km / h).
Oriģināls raksts par Live Science.
