@ 2017.07.19 , 12:30
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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
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“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
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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。


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TOTAL COMMENTS: 19+1

  1. hawk3141
    @1 month ago
    3512147

    废话系列

    [37] XX [23] 回复 [0]
  2. 子不语者
    @1 month ago
    3512149

    仅有34km/s……仅有……已经比洪金宝还要灵活好多了好吗

    [22] XX [4] 回复 [2]
  3. 煎蛋砂麻特
    @1 month ago
    3512155

    种族技能点就这么多,力量值点满了敏捷值哪里还顾得上

    [55] XX [0] 回复 [0]
  4. dogisacat
    @1 month ago
    3512177

    @hawk3141: 立题目是废话,但收获的数据却很重要。

    [29] XX [2] 回复 [0]
  5. goubin
    @1 month ago
    3512178

    大象最大的速度仅有34 km/h
    _(:3」∠❀)_

  6. 风过幡动
    @1 month ago
    3512198

    大所以慢,小所以快,每次我都慢慢的动

  7. rename
    @1 month ago
    3512213

    必然的啊,快慢和质量体积无关
    还是得看推重比
    _(:зゝ∠)_

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  8. asiana
    @1 month ago
    3512216

    密度不变,动能和体积成正比,和速度的平方成正比
    能量转化效率不变,生物体产热基本上和动能成正比
    散热效率和体积的2/3次方成正比
    所以如果大象以600km/h的速度奔跑的话,应该一会儿就熟了

    [26] XX [2] 回复 [0]
  9. museum0329
    @1 month ago
    3512226

    人类平均速度
    散步:1.5-1.8km/h步行:4.5-6km/h快走:6-7.5km/h急行军:7.5km/h以上

  10. 3512233

    @goubin: 骑车才能和大象一战啊

  11. 6fx2002
    @1 month ago
    3512328

    另一个研究: 为什么鼠式坦克速度不是最快

  12. ayachyan
    @1 month ago
    3512371

    体积大重量也大,肯定消耗的能量也大。加速到同样速度,体积小肯定比体积大消耗的能量少很多。但是同样动物新陈代谢差不了太多,也就决定了体积大的跑不快了。

  13. 阿了个乐
    @1 month ago
    3512518

    大象的速度比人快很多了吧….另外熊真跑起来貌似60KM/H没问题,怎么解释下人的速度的问题….

  14. 孤竹
    @1 month ago
    3512550

    大象:劳资为什么要跑!

  15. 3512685

    还是觉得袋鼠的运动模式最好

  16. 3512686

    @孤竹: 怕被爆菊

  17. 燃烧蛋
    @1 month ago
    3512736

    不是因为惯性导致大动物慢,因为可以持续加速

  18. 真正的膜法师
    @1 month ago
    3512807

    应该也和捕食的方式有关

  19. 3513057

    防御都点护甲去了。敏捷当然不行

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