Esimene "tempo valem" loomade sprinteritele

Miks pole kiireimad loomad kõige suuremad

Gepard on loomariigis kiireim jooksja - ehkki leidub loomi, kellel on palju pikemad jalad ja rohkem lihaseid. © Saddako / mõttekoda
ettelugemist

Üks valem kõigile: miks pole kõige suuremad loomad kiireimad? Nüüd võisid teadlased sellele küsimusele leida universaalse vastuse. Nii et see sõltub sellest, kui kiiresti lihased looma minema saavad. Kui see on liiga raske, ammendatakse energiavaru enne maksimaalse kiiruse saavutamist. Lihtne valem kirjeldab seda ja võimaldab arvutada erinevate loomade maksimaalse kiiruse - ükskõik, kas nad lendavad, ujuvad või jooksevad.

Ämblik või mardikas edeneb aeglasemalt kui hiir või isegi hobune. See näib loogiline, sest nende palju pikemate jalgadega saavad suuremad loomad igal sammul kaugemale sõita kui väikesed. Kuid see lihtne seos "suurem = kiirem" on tõsi ainult teatud piirini: elevandid on aeglasemad kui antiloobid või isegi gepardid.

Tahtsid selgitusi

Selle tulemusel on loomailma tempokõveral kupri kuju: esiteks suureneb maksimaalne kiirus keha suurusega, kuid siis kipub see jälle alla. "Teadlased on alati mõelnud, miks kõige suuremad loomad pole kiireimad, " selgitavad Myriam Hirt Leipzigi integreeritud bioloogilise mitmekesisuse uuringute keskusest ja tema kolleegid.

Aga miks? Üksikute loomagruppide piires on teadlased püüdnud seda selgitada erinevate biomehaaniliste seadustega. Näiteks on mõnel liigil lihased ja luud liiga nõrgad, et kiirema jooksmise jõududele vastu panna. "Kuid puudu on üldine mudel, mis selgitaks taksonoomiliste rühmade ja ökosüsteemide vahelise liikumise kiirust, " ütlesid teadlased.

Kui suhe ja kehakaal suhtesse lisada, saadakse kõverjoon © Myriam Hirt

Aeg ja lihasmass on üliolulised

See vahe oleks võinud Hirti ja tema kolleege nüüd sulgeda. Teie mudel eeldab, et piiravaks teguriks on lihaste töö kiirendusfaasis. Aktiivsed kiired lihaskiud suudavad lühikese aja jooksul muuta palju keemilist energiat liikumiseks. Kuid ka nende energiavarustus kulub kiiresti ära. kuva

Ja see on täpselt piir: suurematel loomadel on kiiremad lihaskiud ja seetõttu võivad nad jõuda kõrgemasse temposse. Seetõttu suureneb nende maksimaalne kiirus esialgu keha suurusega. Kuid teatud kehakaalust alates kuluvad lihased massi taaselustamiseks liiga kaua. Seega kulutatakse energia enne teoreetilise maksimaalse kiiruse saavutamist, nagu Hirt ja tema kolleegid selgitavad.

Üks valem kõigile

Selle konteksti põhjal on teadlased välja töötanud lihtsa valemi, mis võimaldab arvutada looma maksimaalse kiiruse - olgu see siis ujumine, jooksmine või lendamine. Kas see "temporegulaar" töötab, katsetasid nad 474 liiki pisikesi putukaid, kes kaaluvad kõigest 30 mikrogrammi kuni 100-tonnise sinise vaalani.

Ja tõepoolest, nende liikide maksimaalne kiirus, mis oli arvutatud mudeli järgi, vastas looduses täheldatud tempole üsna hästi. Kehakaalu ja kiiruse kõverad näitasid ka lendavate, ujuvate või jooksvate loomade tüüpilist küürkuju.

Valem võimaldab teil hinnata ka erinevat tüüpi dinosauruste maksimaalset kiirust. Myriam Hirt

Töötab isegi dinosaurustega

"Meie lähenemisviis võib seega olla lihtne vahend loomade liikumise looduslike piiride ennustamiseks, " märgivad Hirt ja tema kolleegid. Uue valemi abil oleks võimalik väljasurnud liikide kõndimiskiirust isegi kindlaks teha, nagu näitasid edasised testid. Teadlased rakendasid oma valemit selliste dinosauruste jaoks nagu Tyrannosaurus rex, Brachiosaurus või Velociraptors.

T. rexi jaoks jõudsid nad kiiruseni umbes 27 kilomeetrit tunnis, kuid manööverdatava väikese Velociraptoriga peaaegu kaks korda: kahe jalaga röövlooma dinosaurus oleks võinud oma saagist taga joosta 54 kilomeetrit tunnis., "See sobib kokku teooriatega, mille kohaselt oli Tyrannosaurus tõenäoliselt aeglane jooksja, " ütlesid teadlased. Pärast neid võis T.rex joosta natuke kiiremini kui inimene, kuid palju aeglasemalt kui oma aja väiksemad kiskjad dinosaurused. (Loodusökoloogia ja evolutsioon, 2017; doi: 10.1038 / s41559-017-0241-4)

(Loodus, 18.07.2017 - MTÜ)