동물계에서 가장 빠른 동물은 항상 중간 크기입니다. 치타는 사자보다 뛰어나고, 돌고래는 범고래를 능가하며, 송골매는 대머리 독수리보다 빨리 날아갑니다.
큰 몸은 더 크고 강력한 근육을 의미하므로이 규칙에 대한 분명한 이유가 없었습니다. 결국 큰 동물이 속도를 위해 힘을 이용해서는 안되는 이유는 무엇입니까?
이제 과학자들은 수학적 이유를 발견했습니다. 새로운 연구에 따르면, 가장 큰 동물은 가속하기 위해 동원 할 수있는 에너지의 양에 의해 제한됩니다.
라이프 치히에있는 독일 통합 생물 다양성 연구 센터의 동물학자인 연구자 인 미리 암 히 르트 (Miriam Hirt)는“생중계가 진행되는 동안 큰 동물이 더 빠른 속도로 올라 가면서 빠른 에너지 이용률도 곧 고갈된다”고 말했다.
스피드 트랩
Hirt는 동물의 최대 속도를 추정해야하는 프로젝트를 진행하면서 크기와 속도의 관계를 이해하는 데 관심을 갖게되었습니다. 몸의 크기를 기준으로 속도를 추정하는 전통적인 방법은 가장 큰 동물에게 불합리한 수를 나타 냈습니다. 예를 들어 코끼리의 경우 계산은 최대 속도 373mph (600km / h)에 이르렀으며 그녀는 Live Science에 말했다. 코끼리는 실제로 34km / h의 최고 속도로 달립니다.
가장 큰 육지 동물이 그리 빠르지 않다는 것을 처음으로 알아 차리지 못했습니다. 그러나 그녀가 더 많은 파기를 할 때, 그 패턴은 날아 다니는 동물과 수영 선수들에게도 적용된다는 것을 깨달았습니다.
"이것은 기본 메커니즘이 매우 일반적인 원칙이어야한다는 것을 깨달았습니다."라고 그녀는 말했습니다.
Hirt는이 메커니즘을 설명하기 위해 수학적 모델을 만들었습니다. 그녀는 장거리가 아닌 단거리 스프린트에서 동물이 최대 주행 속도에 도달한다고 그녀는 말했다. 단거리 스프린트는 혐 기적으로 구동되는데, 이는 근육에 동력을 공급하는 연료가 단기 저장에서 비롯되고 제한적임을 의미합니다. (산소의 도움으로 만들어진 연료를 근육에 공급하는 유산소 대사는 더 긴 운동을합니다.)
Hirt는 질량이 동물이 움직일 수 있도록 관성을 극복해야한다고 코끼리는 쥐처럼 빠른 속도로 질주 할 수 없다고 말했다. 코끼리가 갈 무렵에는 이미 많은 양의 혐기성 에너지 저장소를 사용하고 있습니다. 그 결과, 가장 큰 동물은 근육 크기가 가능한 이론적 인 주행 속도에 도달 할 수 없다고 Hirt는 오늘 Nature Ecology & Evolution 저널에 발표했다 (7 월 17 일).
체질량과 속도의 관계는 혹 모양입니다. 체력에 따라 속도가 증가하고 체력이 에너지 이용률을 초과하면 감소합니다.
크기와 속도
Hirt는 동물계에서 474 종의 데이터베이스를 대상으로 모델을 테스트했습니다. 그녀는 러너, 수영 선수 및 전단지에서 거의 90 %의 정확도로 최대 속도를 예측한다는 사실을 발견했습니다. 설명하기 위해 남은 10 %는 동물이 흡열 (온혈) 또는 발열 (냉혈)인지 여부에 관계없이 측정 오류, 종별 신체 적응 및 동물의 열원과 같은 다양한 문제로 인한 것일 수 있습니다. 허트가 말했다.
육지의 흡열 동물은 흡열 동물이 외부 온도에 관계없이 활동할 수 있기 때문에 흡열 동물보다 약간 빠릅니다. 이상하게도 그 패턴은 물에서 뒤 바뀌 었습니다. 냉혈 생물은 실제로 온혈 생물보다 빠릅니다. 히 르트 교수는 펭귄이나 고래와 같은 온혈 동물이 육지에서 시간을 보내거나 육지에있는 조상을 가지고 있기 때문일 수 있다고 말했다. 그 동물들은 아마도 물에서 약간 느리게 만드는 일부 절충점을 발전 시켰을 것이라고 그녀는 말했다.
Hirt는 인간이 평균적으로 Hirt의 공식이 예측하는 것보다 약간 느리지 만 100 미터 및 200 미터 스프린트의 기록 보유자 인 Usain Bolt는 데이터에 잘 맞습니다. 아마도 인간에게는 초 유연성 척추와 관절처럼 치타를 너무 빨리 만드는 데 도움이되는 적응 유형이 없기 때문일 것입니다.
Hirt 박사는 새로운 속도 공식은 동물의 이동 및 이동과 포식자-식물 상호 작용을 포함한 향후 연구에 유용 할 것이라고 밝혔다. 또한 멸종 동물이 얼마나 빨리 움직일 수 있는지 정확하게 파악하는 데 사용될 수 있습니다. Hirt의 계산에 따르면 벨로시 랩터 아마도 최대 속도 34mph (54.5km / h)로 렉스 최대 27km / h의 속도로 기어를 켤 수 있습니다. 브라키 오 사우루스 가장 빠른 속도로 시속 11 마일 (7.9km)로 벌목되었습니다.
Live Science에 대한 원본 기사.
