Over hele dyreriket er de raskeste dyrene alltid av middels størrelse. Cheetahs løper ut løver, delfiner overgår orkaer, og vandrefalk flyr raskere enn skallete ørn.
Større kropper betyr større, kraftigere muskler, så det var ingen klar grunn til denne regelen - tross alt, hvorfor skulle ikke større dyr bruke sin effektfordel for hastighet?
Nå har forskere oppdaget en matematisk grunn: I følge ny forskning er de største dyrene begrenset av hvor mye energi de kan mobilisere for å akselerere.
"Da store dyr kommer opp til høyere hastigheter mens de spurt, løper også deres raskt tilgjengelige energireserver," sier studieleder Myriam Hirt, zoolog ved det tyske senteret for integrativ biologisk mangfoldsforskning, i Leipzig.
Farts felle
Hirt ble interessert i å forstå forholdet mellom størrelse og hastighet mens hun jobbet med et prosjekt som krevde henne å estimere dyrets maksimale hastigheter. Tradisjonelle metoder for å estimere hastighet basert på kroppsstørrelse resulterte i absurde antall for de største dyrene. For elefanter, for eksempel, kom beregningen ut til en maks hastighet på 600 km / t, fortalte hun til Live Science. Elefanter løper faktisk med en makshastighet på 34 km / t.
Hirt var langt fra den første som la merke til at de største landdyrene ikke er veldig raske. Men etter hvert som hun gjorde mer graving, skjønte hun at mønsteret også gjaldt for flygende dyr og svømmere.
"Dette fikk meg til å innse at den underliggende mekanismen måtte være et veldig generelt prinsipp," sa hun.
Hirt bygde en matematisk modell for å forklare denne mekanismen. Dyr når sin maksimale løpehastighet over korte sprinter, ikke over lange avstander, sa hun. Korte sprinter er drevet anaerobt, noe som betyr at drivstoffet som styrker musklene kommer fra kortvarig lagring og er begrenset. (Aerob metabolisme, som fyller musklene med drivstoff laget med oksygen, gir lengre anstrengelser.)
Masse må overvinne treghet for at et dyr skal bevege seg, sa Hirt, slik at en elefant ikke kan briste i en sprint så raskt som en mus kan. Når elefanten kommer i gang, har den allerede brukt en god mengde av sine anaerobe energilagre. Som et resultat når de største dyrene aldri de teoretiske løpehastighetene som deres muskelstørrelse kan antyde er mulig, rapporterte Hirt i dag (17. juli) i tidsskriftet Nature Ecology & Evolution.
Forholdet mellom kroppsmasse og hastighet er pukkelformet: Hastigheten øker med kroppsstørrelse opp til et punkt, og avtar deretter etter hvert som kroppsstørrelse overgår energitilgjengeligheten.
Størrelse og hastighet
Hirt testet modellen sin mot en database med 474 arter over hele dyreriket. Hun fant ut at det spådde maksimale hastigheter med nesten 90 prosent nøyaktighet over løpere, svømmere og løpesedler. De 10 prosentene som var igjen for å forklare, kan tilskrives en rekke spørsmål, som målefeil, artsspesifikke kroppstilpasninger og et dyrs varmekilde - enten et dyr er endotermisk (varmblodet) eller ektotermisk (kaldblodig), Sa Hirt.
Endotermiske dyr på land er litt raskere enn ektotermiske dyr, ganske enkelt fordi endotermiske dyr kan være aktive uavhengig av utetemperaturen. Merkelig nok er det mønsteret snudd i vannet: Kaldblodige skapninger er faktisk raskere enn varmblodige. Dette er sannsynligvis fordi havets varmblodige skapninger, som pingviner og hvaler, enten bruker litt tid på land eller har en landbasert stamfar, sa Hirt. Disse dyrene har sannsynligvis utviklet noen avveininger som gjør dem litt saktere i vannet, sa hun.
Selv om mennesker i gjennomsnitt er litt tregere enn Hirts formel forutsier, passer Usain Bolt - rekordholderen for 100- og 200 meter sprinten - dataene godt, sa Hirt. Det er sannsynligvis fordi mennesker ikke har de forskjellige tilpasningene som hjelper til med å gjøre geparder så raskt, som ultrafleksible ryggrader og ledd.
Den nye hastighetsformelen kan komme til nytte for fremtidig forskning som involverer dyrebevegelse og migrasjon, samt rovdyr-byttedyr interaksjoner, sa Hirt. Det kan også brukes til å bedre finne ut hvor raskt utdødde dyr kan bevege seg. I følge Hirts beregninger Velociraptor trolig sank med en maks hastighet på 54,5 km / t, T. rex kunne sparke den i gir på opptil 17 km / h (27 km / t) og Brachiosaurus lumbled langs med 11,9 km / t på det raskeste.
Originalartikkel om Live Science.
