Kogu loomariigis on kiireimad loomad alati keskmise suurusega. Gepardid ületavad lõvisid, delfiinid ületavad orkasid ja peremehepoolsed pistrikud lendavad kiiremini kui kiilaskotkad.
Suuremad kehad tähendavad suuremaid, võimsamaid lihaseid, nii et selle reegli jaoks polnud selget põhjust - lõppude lõpuks, miks ei peaks suuremad loomad kiiruse saavutamiseks oma jõu eelist kasutama?
Nüüd on teadlased avastanud matemaatilise põhjuse: Uute uuringute kohaselt on suurimad loomad piiratud sellega, kui palju energiat nad saavad kiirendamiseks mobiliseerida.
"Selleks ajaks, kui suured loomad sprindi ajal suuremat kiirust saavutavad, saavad kiiresti otsa ka nende kiiresti saadavad energiavarud," ütles uuringu juht Myriam Hirt, Saksamaa integraalse bioloogilise mitmekesisuse uuringute keskuse zooloog Leipzigis.
Kiirusepüüdur
Hirt hakkas huvi tundma suuruse ja kiiruse vahelise suhte mõistmise vastu projekti kallal, mis nõudis tal loomade maksimaalse kiiruse hindamist. Traditsioonilised meetodid kiiruse hindamiseks keha suuruse põhjal andsid suurimate loomade absurdsed arvud. Näiteks elevantide puhul tuli arvutus maksimaalseks kiiruseks 373 miili tunnis (600 km / h), rääkis ta Live Science'ile. Elevandid jooksevad tegelikult maksimaalsel kiirusel 21 km / h (34 km / h).
Hirt oli esimesest kaugel märganud, et suurimad maismaaloomad pole eriti kiired. Kuid rohkem kaevates mõistis ta, et muster oli mõeldud ka lendavatele loomadele ja ujujatele.
"See pani mind mõistma, et selle aluseks olev mehhanism pidi olema väga üldine põhimõte," ütles ta.
Selle mehhanismi selgitamiseks ehitas Hirt välja matemaatilise mudeli. Loomad saavutavad maksimaalse kiiruse lühikese sprindi, mitte pikkade vahemaade tagant, ütles ta. Lühikesed sprindid saavad jõudu anaeroobselt, mis tähendab, et lihaseid toitev kütus tuleb lühiajalisest ladustamisest ja on piiratud. (Aeroobne metabolism, mis varustab lihaseid hapniku abil toodetud kütusega, annab pikema koormuse.)
Mass peab looma liikumiseks inertsist üle saama, ütles Hirt, et elevant ei saa sprinti nii kiiresti puhkeda, kui hiir suudab. Selleks ajaks, kui elevant läheb käima, on ta juba ära kasutanud hulga oma anaeroobseid energiavarusid. Selle tulemusel ei saavuta suurimad loomad kunagi teoreetilist jooksukiirust, mis nende lihaste suuruse järgi võiks olla võimalik, teatas Hirt täna (17. juulil) ajakirjas Nature Ecology & Evolution.
Kehamassi ja kiiruse suhe on küürikujuline: kiirus suureneb keha suurusega kuni punktini ja seejärel väheneb, kui keha suurus ületab energia saadavust.
Suurus ja kiirus
Hirt katsetas oma mudelit loomariigi 474 liigi andmebaasi alusel. Ta leidis, et see ennustas jooksjatele, ujujatele ja lenduritele maksimaalset kiirust peaaegu 90-protsendilise täpsusega. Selgitamiseks jäetud 10 protsenti võib seostada mitmesuguste probleemidega, näiteks mõõtmisviga, liigispetsiifilised kohanemised kehaga ja looma soojusallikas - kas loom on endotermiline (soojavereline) või ektotermiline (külmavereline), Ütles Hirt.
Endotermilised loomad maismaal on pisut kiiremad kui ektotermilised loomad lihtsalt seetõttu, et endotermilised loomad võivad olla aktiivsed sõltumata välistemperatuurist. Kummalisel kombel on see muster vees vastupidine: külmaverelised olendid on tegelikult kiiremad kui soojaverelised. Tõenäoliselt on selle põhjuseks see, et ookeani soojaverelised olendid, näiteks pingviinid ja vaalad, kas veedavad mõnda aega maal või neil on maismaalt pärit esivanem, ütles Hirt. Neil loomadel on ilmselt tekkinud mõned kompromissid, mis muudavad nad vees pisut aeglasemaks, ütles ta.
Ehkki inimesed on keskmiselt pisut aeglasemad, kui Hirti valem ennustab, sobib Usain Bolt - 100- ja 200-meetrise sprindi rekordiomanik - andmetega hästi, ütles Hirt. See on tõenäoliselt sellepärast, et inimestel pole sellist tüüpi kohandusi, mis aitaksid gepardid nii kiiresti muuta, nagu ülipainduvad seljad ja liigesed.
Uus kiirusevalem võib olla abiks tulevastes teadusuuringutes, mis hõlmavad loomade liikumist ja rännet, aga ka röövloomade ja röövloomade vastasmõjusid, ütles Hirt. Seda saaks kasutada ka selleks, et paremini kindlaks teha, kui kiiresti väljasurnud loomad liikuda võivad. Hirti arvutuste kohaselt Velociraptor tõenäoliselt kiirus piki kiirust 34,5 km / h (54,5 km / h), T. rex võib seda käiku lasta kiirusel kuni 17 km / h (27 km / h) ja Brachiosaurus koormati kõige kiiremini kiirusega 7 km / h (11,9 km / h).
Algne artikkel teemal Live Science.
