Большинство млекопитающих ходят с низкой скоростью и бегают или рысью на средней скорости, потому что эти стратегии движения являются энергетически оптимальными, согласно исследованию, опубликованному в PLOS Computational Biology Делилом Полетом и Джоном Бертрамом из Университета Калгари в Альберте, Канада..
Когда представители четвероногого вида не ограничены определенной скоростью, они обычно выбирают общую походку, которая редко бывает уникальной только для этого вида. За немногими исключениями млекопитающие выбирают шаг на малых скоростях, бегущую рысь на средних скоростях и галоп на высоких скоростях. Согласованность выбора походки замечательна, учитывая, сколько существует альтернатив. В новом исследовании Полет и Бертрам выясняют, почему четвероногие млекопитающие двигаются столь последовательно, когда доступно так много вариантов. Они решили эту проблему, определив энергетически оптимальную походку, используя простую вычислительную модель четвероногого животного.
Модель может использовать практически любую (если позволяет физика) модель движения, но выбирает стратегии движения, наблюдаемые в природе, как энергетически оптимальные. Исследователи сравнили результаты моделирования с эмпирическими данными на собаках, но они ожидают, что результаты более широко применимы к четвероногим млекопитающим. Сходство между компьютерными предсказаниями и естественным движением животных поразительно, и предполагает, что млекопитающие используют стратегии движения, которые оптимизируют использование энергии при движении.
«Мы не говорили компьютеру, какую походку он должен выбрать, но он все равно находил естественные походки», - говорит Полет. «Было сюрреалистично включить физику в компьютерную программу, нажать кнопку воспроизведения и увидеть, как она «решает» ходить как собака».
В частности, результаты свидетельствуют о глобальной оптимальности ходьбы на низких скоростях и бега или рыси на средних скоростях, по крайней мере, для собачьей морфологии. По мнению авторов, это убедительно свидетельствует о том, что эти походки являются глобально оптимальными стратегиями при соответствующих скоростях.