ברחבי ממלכת החיות, בעלי החיים המהירים ביותר הם תמיד בגודל בינוני. ברדלסים גוברים על אריות, דולפינים מוציאים את האורקאס והבזים העגולים עפים מהר יותר מאשר נשרים קירחים.
גופים גדולים יותר מתכוונים לשרירים גדולים וחזקים יותר, כך שלא הייתה סיבה ברורה לכלל זה - אחרי הכל, מדוע בעלי חיים גדולים יותר לא צריכים להשתמש ביתרון הכוח שלהם למהירות?
כעת, מדענים גילו סיבה מתמטית: על פי מחקרים חדשים, בעלי החיים הגדולים מוגבלים בכמות האנרגיה שהם יכולים לגייס כדי להאיץ.
מנהיג המחקר Myriam Hirt, זואולוג במרכז הגרמני לחקר המגוון הביולוגי האינטגרטיבי בלייפציג, אמר כי "עד שחיות גדולות עולות למהירות גבוהה יותר תוך כדי ריצה, גם מאגרי האנרגיה הזמינים במהירות שלהם נגמרים."
מלכודת מהירות
הירט התעניין בהבנת הקשר בין גודל למהירות תוך כדי עבודה על פרויקט שחייב אותה להעריך את המהירות המרבית של בעלי החיים. שיטות מסורתיות להערכת מהירות על פי גודל הגוף הביאו למספרים אבסורדיים עבור בעלי החיים הגדולים ביותר. עבור פילים, למשל, החישוב הגיע למהירות מקסימאלית של 373 קמ"ש (600 קמ"ש), היא אמרה ל- Live Science. פילים למעשה רצים במהירות מקסימאלית של 21 קמ"ש (34 קמ"ש).
הירט היה רחוק מהראשון שהבחין שבעלי האדמה הגדולים ביותר אינם מהירים במיוחד. אבל ככל שעשתה יותר חפירה, היא הבינה שהדפוס המתאים גם לבעלי חיים מעופפים ושחיינים.
"זה גרם לי להבין שהמנגנון הבסיסי חייב להיות עיקרון כללי מאוד", אמרה.
הירט בנה מודל מתמטי כדי להסביר את המנגנון הזה. בעלי חיים מגיעים למהירות הריצה המרבית שלהם לאורך ספרינטים קצרים, לא למרחקים ארוכים, אמרה. ספרינטים קצרים מופעלים אנאירובית, כלומר הדלק המניע את השרירים מגיע מאחסון לטווח קצר ומוגבל. (חילוף חומרים אירובי, שמספק מחדש את השרירים לדלק המיוצר בעזרת חמצן, מפעיל מאמץ ארוך יותר.)
המיסה צריכה להתגבר על האינרציה על מנת שחיה תעבור, אמר הירט, כך שפיל לא יכול לפרוץ בספרינט מהר ככל שעכבר יכול. עד שהפיל מתחיל, הוא כבר משמש בכמות נאה מחנויות האנרגיה האנאירוביות שלו. כתוצאה מכך, בעלי החיים הגדולים ביותר אף פעם לא מגיעים למהירויות הריצה התיאורטיות שגודל השריר שלהם עשוי להציע אפשרי, כך דיווח Hirt היום (17 ביולי) בכתב העת Nature Ecology & Evolution.
הקשר בין מסת הגוף למהירות הוא בצורת גביש: המהירות עולה עם גודל הגוף עד לנקודה ואז יורדת ככל שגודל הגוף עולה על זמינות האנרגיה.
גודל ומהירות
הירט בדקה את המודל שלה מול מאגר נתונים של 474 מינים ברחבי ממלכת החיות. היא גילתה כי היא ניבאה מהירויות מרביות עם כמעט 90 אחוז דיוק בקרב רצים, שחיינים ועלונים. את 10 האחוזים שנותרו להסביר ניתן לייחס למגוון סוגיות, כמו שגיאת מדידה, התאמות גוף ספציפיות למינים ומקור החום של בעל חיים - בין אם בעל חיים הוא אנדותרמי (בדם חם) או אקטותרמי (בדם קר), אמר הירט.
בעלי חיים אנדותרמיים ביבשה הם מעט מהירים יותר מבעלי חיים אקטותרמיים, פשוט מכיוון שבעלי חיים אנדותרמיים יכולים להיות פעילים ללא קשר לטמפרטורת החוץ. באופן מוזר, התבנית הזו מתהפכת במים: יצורים בעלי דם קר הם בעצם מהירים יותר מאשר אלה בעלי דם חם. זה כנראה מכיוון שיצורי הדם החמים של האוקיאנוס, כמו פינגווינים ולווייתנים, מבלים זמן יבשתי או שיש להם אב קדמון יבשתי, אמר Hirt. בעלי החיים האלה ככל הנראה פיתחו כמה פיצויים שהופכים אותם לאט מעט במים, אמרה.
למרות שבני אדם קצת יותר איטיים, בממוצע, מכפי שחזקה הנוסחה של Hirt, Usain Bolt - מחזיק השיא בספרינטים של 100 ו -200 מטר - מתאים לנתונים היטב, אמר Hirt. זה כנראה בגלל שבבני אדם אין את סוג ההסתגלות העוזר להפוך את ברדלס כה מהיר כל כך, כמו עמוד שדרה ומפרקים בלתי-גמישים.
נוסחת המהירות החדשה עשויה להועיל למחקר עתידי הכולל תנועה של בעלי חיים ונדידה, כמו גם אינטראקציות עם טורף, אמר Hirt. זה יכול לשמש גם כדי לאתר טוב יותר את האופן שבו בעלי חיים נכחדים יכולים לנוע במהירות. על פי החישובים של Hirt, וולקירפטור ככל הנראה זינק במהירות מקסימאלית של 34 קמ"ש (54.5 קמ"ש), טי רקס יכול היה לבעוט בהילוך במהירות של 27 קמ"ש (27 קמ"ש) ברכיוזאור התאושש במהירות 11.9 קמ"ש במהירות המהירה ביותר.
מאמר מקורי בנושא Live Science.
