V celém království zvířat jsou nejrychlejší zvířata vždy střední velikosti. Gepardi předbíhají lvi, delfíni překonávají orky a sokoly stěhovavé létají rychleji než orel bělohlavý.
Větší těla znamenají větší a silnější svaly, takže pro toto pravidlo neexistoval jasný důvod - proč by velká zvířata neměla využívat svou energetickou výhodu pro rychlost?
Nyní vědci objevili matematický důvod: Podle nového výzkumu jsou největší zvířata omezena tím, kolik energie mohou mobilizovat k urychlení.
"V době, kdy se velká zvířata během sprintu dostávají na vyšší rychlosti, brzy dojde i jejich rychle dostupná energetická rezerva," uvedla vedoucí studie Myriam Hirt, zoologka v německém Centru pro integrovaný výzkum biodiverzity v Lipsku.
Rychlost pasti
Hirt začal mít zájem pochopit vztah mezi velikostí a rychlostí při práci na projektu, který od ní vyžadoval odhad maximální rychlosti zvířete. Tradiční metody odhadu rychlosti založené na velikosti těla vedly k absurdním číslům pro největší zvířata. Například u slonů výpočet vyšel na maximální rychlost 600 km / h, řekla Live Science. Sloni vlastně běží maximální rychlostí 34 km / h.
Hirt byl daleko od prvního, kdo si všiml, že největší suchozemská zvířata nejsou příliš rychlá. Když však kopala více, uvědomila si, že vzor platí i pro létající zvířata a plavce.
„To mě přimělo uvědomit si, že základní mechanismus musí být velmi obecný princip,“ řekla.
Hirt postavil matematický model vysvětlit tento mechanismus. Zvířata dosáhla maximální rychlosti jízdy na krátkých sprintech, ne na dlouhé vzdálenosti, řekla. Krátké sprinty jsou poháněny anaerobně, což znamená, že palivo, které pohání svaly, pochází z krátkodobého skladování a je omezené. (Aerobní metabolismus, který zásobuje svaly palivem vyrobeným pomocí kyslíku, způsobuje delší námahy.)
Masa musí překonat setrvačnost, aby se zvíře mohlo pohybovat, řekl Hirt, takže slon nemůže propuknout do sprintu tak rychle, jak to dokáže myš. Než se slon rozběhne, už se používá velké množství jeho anaerobních zásob energie. Výsledkem je, že největší zvířata nikdy nedosáhnou teoretických rychlostí běhu, které by jejich velikost svalů mohla naznačovat, je možná, uvedl Hirt dnes (17. července) v časopise Nature Ecology & Evolution.
Vztah mezi tělesnou hmotností a rychlostí má tvar hrboly: Rychlost se zvyšuje s velikostí těla až do bodu a poté klesá s tím, jak velikost těla překonává dostupnost energie.
Velikost a rychlost
Hirt otestovala její model proti databázi 474 druhů v celém zvířecím království. Zjistila, že předpovídá maximální rychlosti s téměř 90 procentní přesností mezi běžci, plavci a letci. Těchto 10 procent, které lze vysvětlit, lze přičíst celé řadě problémů, jako je chyba měření, přizpůsobení těla specifickým druhům a zdroj tepla zvířete - ať už je endotermické (teplokrevné) nebo ekto-termické (chladnokrevné), Řekl Hirt.
Endotermická zvířata na souši jsou o něco rychlejší než ektoermická zvířata jednoduše proto, že endotermická zvířata mohou být aktivní bez ohledu na venkovní teplotu. Kupodivu je tento vzorec ve vodě obrácen: Chladnokrevní stvoření jsou ve skutečnosti rychlejší než stvoření teplokrevná. Je to pravděpodobně proto, že oceánská teplokrevná stvoření, jako jsou tučňáci a velryby, buď tráví nějaký čas na zemi, nebo mají pozemního předka, řekl Hirt. U těchto zvířat se pravděpodobně vyvinuly některé kompromisy, díky nimž jsou ve vodě o něco pomalejší, řekla.
Přestože jsou lidé v průměru o něco pomalejší, než předpovídá Hirtův vzorec, Usain Bolt - držitel záznamu pro 100 a 200 metrové sprinty - data dobře zapadá, řekl Hirt. Je to pravděpodobně proto, že lidé nemají takové úpravy, které pomáhají gepardům dělat tak rychlé, jako jsou ultraflexibilní páteře a klouby.
Nový vzorec rychlosti by se mohl hodit pro budoucí výzkum týkající se pohybu zvířat a migrace, jakož i interakcí dravců s kořistí, uvedl Hirt. Mohlo by být také použito k lepšímu určení, jak rychle se vyhynulá zvířata mohou pohybovat. Podle Hirtových výpočtů Velociraptor pravděpodobně zrychlil s maximální rychlostí 54,5 km / h, T rex mohl kopnout do rychlostního stupně rychlostí až 27 km / h a Brachiosaurus Nejrychleji se naklonilo rychlostí 11,9 km / h.
Původní článek o živé vědě.
