Първа „темпова формула“ за животни спринтьори

Защо най-бързите животни не са най-големите

Гепардът е най-бързият бегач в животинското царство - въпреки че има животни с много по-дълги крака и повече мускули. © Saddako / thinkstock
чете на глас

Една формула за всички: Защо не са най-бързите най-големите животни? Сега изследователите биха могли да намерят универсален отговор на този въпрос. Така че зависи от това колко бързо мускулите могат да накарат животното. Ако е твърде тежък, запасите на енергия се изчерпват преди достигане на максималната скорост. Една проста формула описва това и ви позволява да изчислите максималната скорост на различните животни - без значение дали те летят, плуват или бягат.

Паяк или бръмбар прогресира по-бавно от мишка или дори кон. Това изглежда логично, защото с много по-дългите си крака по-големите животни могат да изминат по-голямо разстояние от малките на всяка стъпка. Но тази проста връзка "по-голяма = по-бърза" е вярна само до определена граница: слоновете са по-бавни от антилопите или дори гепардите.

Искани обяснения

В резултат на това темповата крива на животинския свят има гърбава форма: първо, максималната скорост се увеличава с размера на тялото, но след това отново се извива. „Учените винаги са се чудили защо най-големите животни не са най-бързите“, обясняват Мириам Хирт от Центъра за интегрирани изследвания на биоразнообразието в Лайпциг и нейните колеги.

Но защо? В рамките на отделни групи животни изследователите са се опитали да обяснят това с различни биомеханични закони. Например при някои видове мускулите и костите са твърде слаби, за да издържат силите на по-бързото бягане. „Но липсва общ модел, който обяснява скоростта на движение през таксономични групи и екосистеми“, казват изследователите.

Ако човек постави съотношение и телесно тегло в съотношението, се получава крива крива © Myriam Hirt

Времето и мускулната маса са от решаващо значение

Тази пропаст можеше да затвори Хърт и нейните колеги сега. Вашият модел предполага, че ограничаващият фактор е мускулната работа по време на фазата на ускорение. Активните бързи мускулни влакна могат да преобразуват много химическа енергия в движение за кратко време. Но тяхното енергоснабдяване също се изразходва бързо. показ

И това е точно границата: по-големите животни имат по-бързи мускулни влакна и следователно могат да достигнат по-висок темп. Следователно тяхната максимална скорост първоначално се увеличава с размера на тялото. Но от определено телесно тегло, мускулите отнемат твърде много време, за да повишат масата. Така енергията се изразходва преди достигането на теоретичната максимална скорост, както обясняват Хирт и нейните колеги.

Една формула за всички

Въз основа на този контекст изследователите са разработили проста формула, която позволява да се изчисли максималната скорост на животно - независимо дали то плува, бяга или лети. Независимо дали тази „темпова формула“ работи, те са тествали върху 474 вида на мънички насекоми, тежащи само 30 микрограма до 100-син син кит.

И наистина максималната скорост на тези видове, изчислена с модела, съответства доста добре на темпото, наблюдавано в природата. Извивките на телесно тегло и скорост също показаха типичната форма на гърбица в рамките на летящите, плаващи или бягащи животни.

Формулата също ви позволява да прецените максималната скорост на различните видове динозаври. Мириам Хърт

Работи дори с динозаври

„Следователно подходът ни може да служи като прост инструмент за прогнозиране на естествените граници на движението на животните“, отбелязват Хирт и нейните колеги. С новата формула би било възможно дори да се определи скоростта на ходене на изчезнали видове, както разкриха още тестове. Изследователите приложили своята формула към динозаври като Tyrannosaurus rex, Brachiosaurus или Velociraptors.

За T. rex те достигнаха скорост на движение от около 27 километра в час, но за маневрения малък Велоцираптор почти два пъти: Двукракият хищник динозавър можеше да бяга с 54 километра в час зад плячката си, „Това се вписва в теориите, че по-вероятно е Тиранозавър да е бил бавен бегач“, казват изследователите. След тях T.rex може да бяга малко по-бързо от човек, но много по-бавно от по-малките хищни динозаври от своето време. (Nature Ecology and Evolution, 2017; doi: 10.1038 / s41559-017-0241-4)

(Природа, 18.07.2017 - НПО)