Di seluruh kerajaan haiwan, haiwan-haiwan yang paling cepat selalu saiznya. Cheetah berlanggar dengan singa, lumba-lumba di atas lumba-lumba, dan falcon peregrine terbang lebih cepat daripada helang botak.
Badan yang lebih besar bermakna otot yang lebih besar, lebih kuat, jadi tidak ada alasan yang jelas untuk peraturan ini - bagaimanapun juga, mengapa haiwan yang tidak lebih besar menggunakan kelebihan kuasa mereka untuk kelajuan?
Sekarang, saintis telah menemui sebab matematik: Menurut penyelidikan baru, haiwan terbesar dibatasi oleh berapa tenaga yang dapat mereka gerakkan untuk mempercepatkan.
"Pada masa haiwan besar mencapai kelajuan yang lebih tinggi ketika berlari, rizab tenaga mereka yang cepat diperolehi juga tidak lama lagi," kata pemimpin kajian Myriam Hirt, ahli zoologi di Pusat Penyelidikan Biodiversiti Pusat Jerman, di Leipzig.
Perangkap laju
Hirt menjadi berminat untuk memahami hubungan antara saiz dan kelajuan semasa bekerja pada projek yang memerlukannya untuk menganggarkan kelajuan maksimum haiwan. Kaedah tradisional untuk menganggarkan kelajuan berdasarkan saiz badan menghasilkan nombor yang tidak masuk akal untuk haiwan terbesar. Bagi gajah, contohnya, perhitungan itu mencapai kelajuan maksimum 373 mph (600 km / jam), katanya kepada Live Science. Gajah sebenarnya berjalan pada kelajuan maksimum 21 mph (34 km / j).
Hirt jauh dari yang pertama melihat bahawa haiwan darat terbesar tidak begitu cepat. Tetapi ketika dia melakukan lebih banyak penggali, dia menyedari bahawa corak yang dipegang untuk haiwan terbang dan perenang juga.
"Ini membuatkan saya menyedari bahawa mekanisme asas harus menjadi prinsip yang sangat umum," katanya.
Hirt membina model matematik untuk menerangkan mekanisme ini. Haiwan mencapai kelajuan maksimum yang maksimum ke atas pecut pendek, bukan jarak jauh, katanya. Sprint pendek dikuatkan secara anaerobik, yang bermaksud bahan bakar yang menguatkan otot berasal dari penyimpanan jangka pendek dan terbatas. (Metabolisme aerobik, yang menyerupai otot dengan bahan bakar yang dibuat dengan bantuan oksigen, meneguhkan tenaga lebih lama.)
Massa harus mengatasi inersia untuk haiwan bergerak, kata Hirt, sehingga seekor gajah tidak dapat pecah secepat tikus. Pada waktu gajah itu pergi, ia telah menggunakan sejumlah besar kedai tenaga anaerob. Akibatnya, haiwan terbesar tidak pernah mencapai kelajuan berjalan secara teoritis yang mungkin mencadangkan saiz otot mereka, kata Hirt hari ini (17 Julai) dalam jurnal Nature Ecology & Evolution.
Hubungan antara jisim badan dan kelajuan adalah berbentuk bonggol: Kelajuan meningkat dengan saiz badan sehingga satu titik, dan kemudian menurun apabila saiz badan mengatasi ketersediaan tenaga.
Saiz dan kelajuan
Hirt menguji modelnya terhadap pangkalan data 474 spesies di seluruh kerajaan haiwan. Dia mendapati bahawa ia meramalkan kelajuan maksimum dengan ketepatan hampir 90 peratus merentas pelari, perenang dan risalah. 10 peratus yang tinggal untuk menjelaskan boleh dikaitkan dengan pelbagai isu, seperti kesilapan pengukuran, penyesuaian badan spesifik spesies dan sumber haba haiwan - sama ada haiwan adalah endotermik (berdarah hangat) atau ectothermic (berdarah sejuk), Hirt berkata.
Haiwan endotmik di darat sedikit lebih cepat daripada haiwan ektotik, hanya kerana haiwan endotmik boleh aktif tanpa mengira suhu luar. Anehnya, pola itu terbalik di dalam air: Makhluk berdarah sejuk sebenarnya lebih cepat daripada yang berdarah panas. Ini mungkin kerana makhluk-makhluk laut yang hangat, seperti penguin dan paus, sama ada meluangkan masa di tanah atau mempunyai leluhur berasaskan tanah, kata Hirt. Haiwan-haiwan ini mungkin telah mengalami beberapa masalah yang membuat mereka sedikit perlahan di dalam air, katanya.
Walaupun manusia agak perlahan, secara purata, daripada formula Hirt meramalkan, Usain Bolt - pemegang rekod untuk sprint 100 dan 200 meter - sesuai dengan data dengan baik, kata Hirt. Itu mungkin kerana manusia tidak mempunyai jenis penyesuaian yang membantu menjadikan cheetah begitu cepat, seperti duri dan sendi ultraflexible.
Formula kelajuan baru boleh digunakan untuk penyelidikan masa depan yang melibatkan pergerakan haiwan dan penghijrahan, serta interaksi pemangsa mangsa, kata Hirt. Ia juga boleh digunakan untuk lebih tepat menunjukkan bagaimana haiwan yang sudah punah boleh bergerak. Menurut pengiraan Hirt, Velociraptor mungkin berpanjangan pada kelajuan maksimum 34 mph (54.5 km / j), T. rex boleh menendang ke gear sehingga 17 mph (27 km / j) dan Brachiosaurus lumbered sepanjang 7 mph (11.9 km / j) di paling cepat.
Artikel asal pada Sains Live.
