عبر المملكة الحيوانية، تكون الحيوانات الأسرع دائما متوسطة الحجم، فالفهد الصياد يفوق الأسود في سرعتها، والدلافين تفوق حوت الأوركا (الحوت القاتل)، والصقور الشراعية تطير أسرع من النسور الصلعاء، والأجسام الكبيرة تعني عضلات أكبر حجما وأكثر قوة، لذلك لم يكن هناك سبب واضح لهذه القاعدة، وعلى كل حال، لماذا لا ينبغي على الحيوانات الكبيرة إستخدام ميزة قوتها للسرعة؟
الآن، إكتشف العلماء سببا رياضيا، وفقا لبحث جديد، فإن أكبر الحيوانات محدودة بسبب مقدار الطاقة التي يمكنها حشدها للتسريع، وقالت مديرة الدراسة ميريام هيرت، عالم الحيوانات في المركز الألماني لأبحاث التنوع البيولوجي التكاملي، في لايبزيج، بحلول الوقت الذي ترتفع فيه الحيوانات الكبيرة بسرعات أعلى أثناء الركض، تنفد إحتياطياتها من الطاقة المتاحة بسرعة.
سرعات الحيوانات:
أصبحت هيرت مهتمة بفهم العلاقة بين الحجم والسرعة أثناء العمل في مشروع تطلب منها تقدير السرعة القصوى لدى الحيوانات، أسفرت الطرق التقليدية لتقدير السرعة على أساس حجم الجسم في أعداد غير معقولة لأكبر الحيوانات، بالنسبة للأفيال، على سبيل المثال، وصل الحد الأقصى للحساب إلى 373 ميل في الساعة (600 كم / ساعة)، وتعمل الأفيال بالفعل بسرعة قصوى تبلغ 21 ميلا في الساعة (34 كم / ساعة).
كانت هيرت بعيدة عن أول من لاحظ أن أكبر الحيوانات البرية ليست سريعة جدا، ومع المزيد من الأبحاث، أدركت أن النمط مطبق على الحيوانات الطائرة والسباحين أيضا، وقالت، هذا جعلني أدرك أن الآلية الأساسية يجب أن تكون مبدأ عاما للغاية.
بنت هيرت نموذجا رياضيا لشرح هذه الآلية، وقالت إن الحيوانات تصل إلى أقصى سرعة لها في الركض القصير وليس لمسافات طويلة، ويتم تشغيل الركض ذات السرعة القصيرة بالأيض الهوائي، وهذا يعني أن الوقود الذي يعمل على تشغيل العضلات يأتي من تخزين قصير الأجل ومحدود (الأيض الهوائي، الذي يعيد تزويد العضلات بالوقود المصنوع من الأكسجين يعمل على زيادة الجهد المبذول).
قالت هيرت إن الكتلة يجب أن تتغلب على القصور الذاتي حتى تتحرك الحيوانات، لذلك لا يمكن للأفيال أن تندفع في سباق قصير سريع مثل سرعة الفأر التي يستطيع أن ينجزها، وبحلول الوقت الذي تفعل فيه الأفيال، كانت تستخدم بالفعل كمية جيدة من الطاقة اللاهوائية المخزنة، ونتيجة لذلك، فإن أكبر الحيوانات لا تصل أبدا إلى سرعات الجري النظرية التي قد يوحي حجم عضلاتها بأنها ممكنة، وفق ما ذكره هيرت اليوم في مجلة علم البيئة والتطور، والعلاقة بين كتلة الجسم والسرعة على شكل سنام، حيث تزداد السرعة مع زيادة حجم الجسم إلى حد ما، ثم تنخفض حيث يتجاوز حجم الجسم الطاقة المتاحة.
حجم وسرعة الحيوانات :
قامت هيرت بإختبار نموذجها مقابل قاعدة بيانات تضم 474 نوعا في جميع أنحاء مملكة الحيوانات، وقد وجدت أنها تنبأت بحد أقصى للسرعات مع دقة تقارب 90 % عبر العدائين والسباحين والطائرين، ويمكن أن تعزى النسبة المتبقية البالغة 10 % لتوضيحها إلى مجموعة متنوعة من المشاكل، مثل خطأ القياس، والتكيف مع الجسم لأنواع معينة، ومصدر حرارة الحيوانات، سواء كانت الحيوانات من ذوات الدم الحار أو من ذوات الدم البارد.
تعد الحيوانات من ذوات الدم الحار على الأرض أسرع قليلا من الحيوانات من ذوات الدم البارد، وذلك ببساطة لأن الحيوانات من ذوات الدم الحار يمكن أن تكون نشطة بغض النظر عن درجة الحرارة الخارجية، والغريب أن هذا النمط ينعكس في الماء، فالحيوانات المائية من ذوات الدم البارد هي في الواقع أسرع من الحيوانات من ذوات الدم الحار، ويرجع السبب في ذلك على الأرجح إلى أن الحيوانات الحية ذات الدم الحار مثل البطاريق والحيتان، إما تقضي بعض الوقت على اليابسة أو لديها سلف بري، وقالت إن تلك الحيوانات ربما تكون قد طورت بعض المفاضلات التي تجعلها أبطأ قليلا في الماء.
قالت هيرت إن صيغة السرعة الجديدة يمكن أن تكون مفيدة للبحوث المستقبلية التي تنطوي على حركة الحيوانات والهجرة، وكذلك تفاعلات المفترس والفرائس، ويمكن استخدامها أيضا لتحديد مدى سرعة تحرك الحيوانات المنقرضة، وفقا لحسابات هيرت، ومن المحتمل أن تكون فيلوسيرابتور قد إنطلقت بسرعة قصوى تصل إلى 34 ميلا في الساعة (54.5 كم / ساعة)، ويمكن أن يتحرك تي ريكس في سرعة تصل إلى 17 ميلا في الساعة (27 كم / ساعة) ويصل سرعة البراكيوصورص إلى 7 ميل في الساعة 11.9 كم / ساعة.
