In het dierenrijk zijn de snelste dieren altijd van gemiddelde grootte. Jachtluipaarden lopen leeuwen voorbij, dolfijnen vliegen orka's voorbij en slechtvalken vliegen sneller dan Amerikaanse zeearenden.
Grotere lichamen betekenen grotere, krachtigere spieren, dus er was geen duidelijke reden voor deze regel - waarom zouden grotere dieren tenslotte hun krachtvoordeel niet gebruiken voor snelheid?
Nu hebben wetenschappers een wiskundige reden ontdekt: volgens nieuw onderzoek worden de grootste dieren beperkt door de hoeveelheid energie die ze kunnen mobiliseren om te versnellen.
"Tegen de tijd dat grote dieren tijdens het sprinten hogere snelheden halen, raken ook hun snel beschikbare energiereserves snel op", zegt studieleider Myriam Hirt, een zoöloog bij het Duitse Centrum voor Integratief Biodiversiteitsonderzoek in Leipzig.
Snelheidscontrole
Hirt raakte geïnteresseerd in het begrijpen van de relatie tussen grootte en snelheid tijdens het werken aan een project waarbij ze de maximale snelheden van dieren moest schatten. Traditionele methoden om snelheid te schatten op basis van lichaamsgrootte resulteerden in absurde cijfers voor de grootste dieren. Voor olifanten kwam de berekening bijvoorbeeld uit op een maximale snelheid van 373 mph (600 km / h), vertelde ze WordsSideKick.com. Olifanten rennen zelfs met een maximale snelheid van 34 km / h.
Hirt was verre van de eerste die opmerkte dat de grootste landdieren niet erg snel zijn. Maar naarmate ze meer ging graven, realiseerde ze zich dat het patroon ook gold voor vliegende dieren en zwemmers.
'Hierdoor realiseerde ik me dat het onderliggende mechanisme een heel algemeen principe moest zijn', zei ze.
Hirt heeft een wiskundig model gebouwd om dit mechanisme uit te leggen. Dieren bereiken hun maximale loopsnelheid over korte sprints, niet over lange afstanden, zei ze. Korte sprints worden anaëroob aangedreven, wat betekent dat de brandstof die de spieren aandrijft, afkomstig is van kortdurende opslag en beperkt is. (Aëroob metabolisme, dat de spieren bevoorraadt met brandstof gemaakt met behulp van zuurstof, zorgt voor langere inspanningen.)
De massa moet de traagheid overwinnen om een dier te laten bewegen, zei Hirt, zodat een olifant niet zo snel in een sprint kan springen als een muis. Tegen de tijd dat de olifant op gang komt, heeft hij al een groot deel van zijn anaërobe energievoorraden gebruikt. Dientengevolge bereiken de grootste dieren nooit de theoretische loopsnelheden die hun spieromvang zou kunnen suggereren, meldde Hirt vandaag (17 juli) in het tijdschrift Nature Ecology & Evolution.
De relatie tussen lichaamsmassa en snelheid is bultvormig: snelheid neemt toe met lichaamsgrootte tot een bepaald punt, en neemt dan af naarmate de lichaamsgrootte de beschikbare energie overtreft.
Grootte en snelheid
Hirt testte haar model met een database van 474 soorten in het dierenrijk. Ze ontdekte dat het maximale snelheden voorspelde met een nauwkeurigheid van bijna 90 procent voor hardlopers, zwemmers en flyers. De 10 procent die nog moet worden uitgelegd, kan worden toegeschreven aan verschillende problemen, zoals meetfouten, soortspecifieke lichaamsaanpassingen en de warmtebron van een dier - of een dier endotherm (warmbloedig) of ectothermisch (koudbloedig) is, Zei Hirt.
Endotherme dieren op het land zijn iets sneller dan ectotherme dieren, simpelweg omdat endotherme dieren actief kunnen zijn ongeacht de buitentemperatuur. Vreemd genoeg is dat patroon in het water omgekeerd: koudbloedige wezens zijn eigenlijk sneller dan warmbloedige wezens. Dit komt waarschijnlijk omdat de warmbloedige wezens van de oceaan, zoals pinguïns en walvissen, enige tijd op het land doorbrengen of een voorouder op het land hebben, zei Hirt. Die dieren hebben waarschijnlijk een aantal compromissen ontwikkeld waardoor ze iets langzamer in het water zijn, zei ze.
Hoewel mensen gemiddeld iets langzamer zijn dan de formule van Hirt voorspelt, past Usain Bolt - de recordhouder voor de sprints van 100 en 200 meter - goed bij de gegevens, zei Hirt. Dat komt waarschijnlijk omdat mensen niet het soort aanpassingen hebben dat cheeta's zo snel maakt, zoals ultraflexibele stekels en gewrichten.
De nieuwe snelheidsformule kan van pas komen voor toekomstig onderzoek met betrekking tot beweging en migratie van dieren, evenals interacties tussen roofdieren en prooien, zei Hirt. Het kan ook worden gebruikt om beter vast te stellen hoe snel uitgestorven dieren kunnen bewegen. Volgens de berekeningen van Hirt, Velociraptor versnelde waarschijnlijk met een maximale snelheid van 34 mph (54,5 km / h), T. rex zou het in versnelling kunnen zetten met een snelheid van 27 km / h en Brachiosaurus op zijn snelst met 7 mph (11,9 km / h).
Origineel artikel over WordsSideKick.com.
