@ 2017.07.19 , 12:30

为什么体积最大的动物速度不是最快

为什么体积最大的动物速度不是最快
credit: 123RF

动物王国里,速度最快的动物通常是中等大小:猎豹跑的比狮子快;海豚游的比鲸鱼快;游隼飞的比秃鹰快……

更大的身体,意味着更大更有力量的肌肉,所以题述的定论没有啥道理可言——毕竟,为什么体积大的动物不能用强大的力量增速呢?

现在,科学家们发现了原因:新的研究表明,体积大的动物加速时,会被他们所能动用的能量限制。

“体积大的动物冲刺时,达到更快的速度,他们即刻可得的能量储备也很快消耗完了。”该研究的负责人、在德国中心进行综合生物多样性研究的动物学家Myriam Hirt说。

速度陷阱

当某次Hirt需要估算动物的最大速度时,她开始对体积大小和速度快慢之间的关联产生兴趣。传统估算速度的方式,往往基于动物的体积大小,而这样估算会导致体积大的动物速度快得离谱。Hirt告诉生活科学网,拿大象来说,通过计算得出,它的速度高达600 km/h。实际上,大象最大的速度仅有34 km/h。

为什么体积最大的动物速度不是最快
credit: 123RF

“陆地上体积最大的动物速度不是最快的”,Hirt不是第一个注意到这一点的人。但当她研究地越深入,她意识到,这一定论也适用于天上飞的和水里游的动物。

“这让我意识到,潜在于体积大小之下的机能,必是导致这一结果的原理。”她说。

Hirt建造了一个数字模型来解释这一机能。她说,通过短距离而非长距离的冲刺,动物达到他们的最大速度。短距离冲刺是一种厌氧运动,意味着为肌肉提供能量的燃料来自短期的、有限的存储(与厌氧相区别的有氧代谢是指,通过吸入、输送与使用氧气,为肌肉提供能量补给,增强运动耐久性)。

“动物移动时,质量需要克服惯性,”Hirt说,“所以一头大象突然冲刺的阶段,速度不可能像老鼠一样快。”当大象开始运动时,它已经消耗了自身存储的大量厌氧能量。Hirt表示,结果是,体积大的动物从未到达理论上他们应有的奔跑速度。

体积大小和速度快慢之间的关联是驼峰形的:速度和体积成正比,到达一个顶点后,速度会由于体积超出可获得的能量而减慢。

体积和速度

Hirt用一个囊括474个动物的数据库测试了她的模型。她发现在地上跑的、水里游的、天上飞的动物中,模型所预测的最大速度近90%都是准确的。Hirt说,余下的10%可能是由于各种各样的问题所导致的,比如测量误差、测量对象特异的体质和动物热量的来源(是恒温、温血动物还是变温、冷血动物)。

陆地上的温血动物速度比变温动物稍快一点儿,仅仅因为温血动物可以不受外界温度的影响而活动。奇怪的是,这一模式在水中无法成立:在水中,变温动物的速度比温血动物要快。Hirt说,这可能是因为海洋里的温血生物,比如企鹅和鲸鱼,也会在陆地上生存一段时间、或是祖先从陆地而来。

虽然平均来看,相比Hirt的预测,人类的速度有点儿慢,但100米和200米短跑的记录保持者Usain Bolt还是挺符合这一数据的。这可能是因为人类没有那种让猎豹跑的很快的身体类型,比如柔性的脊椎和关节。

为什么体积最大的动物速度不是最快
credit: 123RF

Hirt表示,新的速度准则可以用来处理未来关于动物运动和迁徙的研究,以及动物界捕食者与被捕食者的相互作用研究。它也可以更精确地指出,动物到底可以运动多快。根据Hirt的计算,迅猛龙的最大速度可能为54.5 km/h,霸王龙为27 km/h,腕龙在它最迅敏的时候,时速为11.9 km/h。

本文译自 livescience,由译者 金桔枫 基于创作共用协议(BY-NC)发布。


给这篇稿打赏,让译者更有动力 !
支付宝打赏 [x]
您的大名: 打赏金额:

3.3
赞一个 (6)

24H最赞