Ни одно другое животное на суше не может двигаться быстрее гепарда - слон действительно крупнее, но медленнее. Для мелких и средних животных крупнее также означает быстрее, но для действительно крупных животных, когда дело доходит до скорости, все снова идет под откос. Теперь впервые стало возможным описать, как возникает эта параболоподобная зависимость между размером тела и скоростью. Исследовательской группе под руководством Немецкого центра интегративных исследований биоразнообразия (iDiv) и Йенского университета им. Фридриха Шиллера (Германия) удалось это сделать благодаря новой математической модели, и они также опубликовали свои выводы в журнале Nature Ecology and Evolution..
Жук медленнее мыши, который медленнее кролика, который медленнее гепарда… который медленнее слона? Нет! Никакое другое животное на суше не может быть быстрее гепарда - слон действительно крупнее, но медленнее. Для мелких и средних животных крупнее также означает быстрее, но для действительно крупных животных, когда дело доходит до скорости, все снова идет под откос. Впервые теперь можно описать, как возникает эта параболоподобная зависимость между размером тела и скоростью.
Модель удивительно проста: единственная информация, которой ее нужно «кормить», - это вес конкретного животного, а также среда, в которой оно движется, то есть земля, воздух или вода. Только на этой основе он вычисляет максимальную скорость, которую может развить животное, с почти 90-процентной точностью. «Самая лучшая особенность нашей модели заключается в том, что она универсальна», - говорит ведущий автор исследования Мириам Хирт из исследовательского центра iDiv и Йенского университета.«Оценка может быть выполнена для всех размеров тела животных, от клещей до синих китов, со всеми средствами передвижения, от бега и плавания до полета, и может применяться во всех средах обитания». Более того, модель никоим образом не ограничивается видами животных, которые существуют в настоящее время, но может быть одинаково хорошо применена к вымершим видам.
Тираннозавр достиг скорости всего 17 миль/час
«Чтобы проверить, можем ли мы использовать нашу модель для расчета максимальной скорости уже вымерших животных, мы применили ее к видам динозавров, скорость которых до сих пор моделировалась с использованием очень сложных биомеханических процессов», - объясняет Хирт. В результате простая модель дала результаты для трицератопса, тираннозавра, брахиозавра и других, которые соответствовали результатам сложных симуляций, и не были рекордными для тираннозавра, который достиг скорости всего 27 км/ч (17 миль/ч).. «Это означает, что в будущем наша модель позволит нам очень просто оценить, насколько быстро могли бегать другие вымершие животные», - говорит ученый.
Масса должна преодолеть инерцию
В основе модели лежат два допущения. Первое предположение связано с тем, что максимальных скоростей животные достигают при сравнительно коротких спринтах, а не при беге на длинные дистанции. В отличие от бега на более длинные дистанции, когда организм постоянно пополняет запасы энергии в мышцах (аэробный метаболизм), в беге на короткие дистанции используется энергия, запасенная в самих мышцах, но относительно быстро истощаемая (анаэробный метаболизм). Это кажется достаточно логичным: чем крупнее животное, тем больше у него мышц и тем быстрее оно может бегать. Однако законы движения Ньютона применимы и в животном мире, мы знаем, что масса должна преодолевать инерцию, поэтому пятитонный африканский слон просто не может начать двигаться так же быстро, как 2,5-граммовая этрусская землеройка. К тому времени, когда крупные животные, такие как слон, разгоняются до полной скорости во время спринта, их легкодоступные запасы энергии также быстро заканчиваются. Взятые вместе, эти два предположения приводят к ранее упомянутой кривой: жук медленнее мыши, который медленнее кролика, который медленнее гепарда, который быстрее слона.