ข้ามอาณาจักรสัตว์สัตว์ที่เร็วที่สุดมีขนาดปานกลาง เสือชีตาห์วิ่งเร็วกว่าสิงโตโลมาแซงหน้าออร์กาส์และเหยี่ยวเพเรกรินบินเร็วกว่านกอินทรีหัวล้าน
ร่างกายที่ใหญ่ขึ้นหมายถึงกล้ามเนื้อที่ใหญ่กว่าและมีพลังมากกว่าดังนั้นจึงไม่มีเหตุผลที่ชัดเจนสำหรับกฎนี้ - ทำไมสัตว์ที่ใหญ่กว่าไม่ควรใช้ความได้เปรียบด้านพลังงานเพื่อความเร็ว
ตอนนี้นักวิทยาศาสตร์ค้นพบเหตุผลทางคณิตศาสตร์: จากการวิจัยใหม่พบว่าสัตว์ที่มีขนาดใหญ่ที่สุดถูก จำกัด ด้วยพลังงานที่พวกมันสามารถเคลื่อนที่เพื่อเร่งความเร็วได้
“ เมื่อถึงเวลาที่สัตว์ใหญ่ ๆ จะมีความเร็วสูงขึ้นในขณะที่กำลังวิ่งสำรองพลังงานที่มีอยู่อย่างรวดเร็วก็หมดลงในเร็ว ๆ นี้” Myriam Hirt ผู้นำการศึกษากล่าวว่านักสัตววิทยาที่ศูนย์วิจัยความหลากหลายทางชีวภาพของเยอรมันในไลพ์ซิกกล่าว
กับดักความเร็ว
Hirt เริ่มสนใจในการทำความเข้าใจความสัมพันธ์ระหว่างขนาดและความเร็วขณะทำงานในโครงการที่ต้องการให้เธอประเมินความเร็วสูงสุดของสัตว์ วิธีการแบบดั้งเดิมของการประมาณความเร็วตามขนาดของร่างกายส่งผลให้ตัวเลขไร้สาระสำหรับสัตว์ที่ใหญ่ที่สุด สำหรับช้างตัวอย่างเช่นการคำนวณออกมาด้วยความเร็วสูงสุดที่ 373 ไมล์ต่อชั่วโมง (600 กม. / ชม.) เธอบอกกับวิทยาศาสตร์สด จริงๆแล้วช้างวิ่งด้วยความเร็วสูงสุด 21 ไมล์ต่อชั่วโมง (34 กม. / ชม.)
Hirt อยู่ไกลจากคนแรกที่สังเกตว่าสัตว์บกที่ใหญ่ที่สุดนั้นไม่เร็วนัก แต่เมื่อเธอขุดมากขึ้นเธอก็รู้ว่ารูปแบบนั้นมีไว้สำหรับสัตว์บินและนักว่ายน้ำด้วย
"สิ่งนี้ทำให้ฉันตระหนักว่ากลไกพื้นฐานนั้นต้องเป็นหลักการทั่วไป" เธอกล่าว
Hirt ได้สร้างแบบจำลองทางคณิตศาสตร์เพื่ออธิบายกลไกนี้ สัตว์ใช้ความเร็วสูงสุดในการวิ่งระยะสั้นไม่ไกลมากนัก การวิ่งระยะสั้นนั้นใช้พลังงานแบบไม่ใช้ออกซิเจนหมายถึงเชื้อเพลิงที่ให้พลังงานแก่กล้ามเนื้อมาจากการเก็บรักษาระยะสั้นและมีข้อ จำกัด (เมแทบอลิซึมของแอโรบิกซึ่งเติมเชื้อเพลิงด้วยกล้ามเนื้อด้วยความช่วยเหลือจากออกซิเจนช่วยเพิ่มความพยายามอีกต่อไป)
มวลจะต้องเอาชนะความเฉื่อยเพื่อให้สัตว์เคลื่อนไหว Hirt กล่าวดังนั้นช้างจึงไม่สามารถพุ่งเข้าชนอย่างเร็วเท่าที่หนูทำได้ เมื่อช้างไปถึงก็ใช้ร้านค้าพลังงานแบบไม่ใช้ออกซิเจนจำนวนมาก เป็นผลให้สัตว์ที่ใหญ่ที่สุดไม่เคยไปถึงความเร็วในการทำงานตามทฤษฎีที่ขนาดกล้ามเนื้อของพวกเขาอาจแนะนำเป็นไปได้ Hirt รายงานวันนี้ (17 กรกฎาคม) ในวารสาร Nature Ecology & Evolution
ความสัมพันธ์ระหว่างมวลกายและความเร็วนั้นมีรูปร่างเหมือนโคก: ความเร็วจะเพิ่มขึ้นตามขนาดของร่างกายจนถึงจุดหนึ่งและจากนั้นจะลดลงเมื่อขนาดของร่างกายเหนือกว่าพลังงานที่มีอยู่
ขนาดและความเร็ว
Hirt ทดสอบแบบจำลองของเธอกับฐานข้อมูล 474 สปีชีส์ทั่วอาณาจักรสัตว์ เธอพบว่ามันทำนายความเร็วสูงสุดด้วยความแม่นยำเกือบ 90 เปอร์เซ็นต์สำหรับนักวิ่งนักว่ายน้ำและใบปลิว เหลือร้อยละ 10 ที่จะอธิบายอาจเป็นสาเหตุของปัญหาที่หลากหลายเช่นข้อผิดพลาดในการวัดการดัดแปลงร่างกายโดยเฉพาะสปีชีส์และแหล่งความร้อนของสัตว์ - ไม่ว่าสัตว์จะเป็น endothermic (เลือดอุ่น) หรือ ectothermic (เลือดเย็น) Hirt กล่าว
สัตว์ endothermic บนบกนั้นเร็วกว่าสัตว์ ectothermic เพียงเล็กน้อยเนื่องจากสัตว์ endothermic สามารถทำงานได้โดยไม่คำนึงถึงอุณหภูมิภายนอก อย่างแปลกประหลาดรูปแบบนั้นกลับกันในน้ำจริง ๆ แล้วสัตว์เลือดเย็นจะเร็วกว่าสัตว์เลือดอุ่น อาจเป็นเพราะสัตว์เลือดอุ่นในมหาสมุทรเช่นเพนกวินและปลาวาฬอาจใช้เวลาอยู่บนบกหรือมีบรรพบุรุษตามพื้นดิน Hirt กล่าว สัตว์เหล่านั้นอาจมีการเปลี่ยนแปลงการแลกเปลี่ยนบางอย่างซึ่งทำให้พวกมันช้าลงเล็กน้อยในน้ำเธอกล่าว
แม้ว่ามนุษย์จะช้าลงเล็กน้อยโดยเฉลี่ยกว่าสูตรของ Hirt ที่คาดการณ์ไว้ Usain Bolt - เจ้าของสถิติสำหรับการวิ่งระยะไกล 100 และ 200 เมตร - เหมาะกับข้อมูลที่ดี Hirt กล่าว นั่นอาจเป็นเพราะมนุษย์ไม่มีประเภทของการดัดแปลงที่ช่วยให้เสือชีตาห์รวดเร็วมากเช่นกระดูกสันหลังและข้อต่อที่บางเบา
สูตรความเร็วใหม่อาจมีประโยชน์สำหรับการวิจัยในอนาคตที่เกี่ยวข้องกับการเคลื่อนไหวของสัตว์และการย้ายถิ่นรวมถึงการล่าเหยื่อ นอกจากนี้ยังสามารถใช้เพื่อระบุว่าสัตว์สูญพันธุ์ได้เร็วแค่ไหน ตามการคำนวณของ Hirt ศาสนวิทยา อาจเร่งความเร็วด้วยความเร็วสูงสุด 34 ไมล์ต่อชั่วโมง (54.5 กม. / ชม.) ต. เร็กซ์ สามารถเตะเข้าเกียร์ได้ที่ความเร็วสูงสุด 17 ไมล์ต่อชั่วโมง (27 กม. / ชม.) และ Brachiosaurus ป่าไม้ที่ความเร็ว 7 ไมล์ต่อชั่วโมง (11.9 กม. / ชม.) ที่เร็วที่สุด
บทความต้นฉบับเกี่ยวกับวิทยาศาสตร์สด
