Hastighedens evolution hos landdyr

For at finde årsagen til denne anomali har et internationalt forskerhold gennemført en undersøgelse af, hvordan musklernes evner begrænser landdyrs tophastighed.

Løbehastigheden har to forskellige grænser

«De hurtigste dyr er hverken store elefanter eller bittesmå myrer, men dyr af middel størrelse som geparder», siger hovedforfatteren David Labonte, ekspert i bioteknik. «Hvorfor bryder løbehastigheden med de regelmæssige mønstre, der styrer de fleste andre aspekter af dyrs anatomi og ydeevne?»

Undersøgelserne viser, at den maksimale løbehastighed ikke begrænses af én enkelt faktor, men af to forskellige grænser, der har med muskelfunktionen at gøre: hastigheden af muskelsammentrækningen og omfanget af muskelforkortelsen under en sammentrækning. Et dyrs tophastighed begrænses af den første grænse, som afhænger af dyrets størrelse.

«Dyr på størrelse med en gepard befinder sig i et fysisk ideelt punkt ved omkring 50 kg, hvor de to grænser falder sammen. Disse dyr er derfor de hurtigste og når hastigheder på op til ca. 105 km/t», forklarer medforfatter Christofer Clemente.

Dyrets størrelse og løbehastighed

I undersøgelsen indføres to teoretiske grænser: «grænsen for kinetisk energikapacitet» for mindre dyr, som begrænses af den hastighed, hvormed deres muskler kan trække sig sammen, og «grænsen for arbejdskapacitet» for større dyr, som begrænses af, hvor meget deres muskler kan trække sig sammen.

«For store dyr som næsehorn eller elefanter kan det at løbe føles, som om de skal løfte en enorm vægt, fordi deres muskler er relativt svagere, og tyngdekraften kræver en større indsats», siger medforfatter Peter Bishop, postdoc i organismisk og evolutionær biologi ved Harvard.

Fysiske principper bag musklernes evolution

Holdets model, der blev testet på data fra mere end 400 arter af forskellig størrelse, kunne præcist forudsige forskellene i maksimal løbehastighed i dyreriget og dermed afsløre de underliggende fysiske principper bag musklernes evolution.

Disse erkendelser kan potentielt føre til udvikling af robotter, der efterligner naturens bedste løberes atletiske evner.

Lemmernes muskelmasse og kropsvægt

Desuden kaster modellen lys over forskellene mellem de enkelte dyregrupper. Reptilers lavere muskelmasse i lemmerne i forhold til kropsvægten kan for eksempel forklare, hvorfor større krybdyr som regel er mindre og langsommere end store pattedyr.

»En mulig forklaring er, at lemmernes muskler udgør en mindre andel af kroppen hos krybdyr i forhold til kropsvægten, hvilket betyder, at de når deres arbejdsgrænse ved en lavere kropsvægt og derfor må forblive små for at kunne bevæge sig hurtigt«, siger medforfatteren til undersøgelsen, Taylor Dick, der er underviser i biomedicin i Queensland.

Muskelfysiologi hos store, tunge dyr

Resultaterne tyder også på, at de største nulevende landpattedyr, såsom den afrikanske elefant, ligger langt under den teoretiske vægtgrænse, hvor landdyr ville blive ude af stand til at bevæge sig.

Det vækker tvivl om den muskulære anatomi hos uddøde giganter som Patagotitan, der sandsynligvis vejede mere end 40 tons, og giver anledning til yderligere undersøgelser af deres enestående fysiologiske tilpasninger.

»Vores undersøgelse rejser mange interessante spørgsmål om muskelfysiologien hos både uddøde og nulevende dyr, herunder menneskelige atleter. Fysiske begrænsninger gælder for svømmende og flyvende dyr såvel som for løbende dyr – og at afkode disse grænser er næste punkt på vores dagsorden«, slutter Labonte.

Undersøgelsen blev offentliggjort i tidsskriftet Nature Communications offentliggjort.

Yderligere artikler

• Zoologiske haver påfører dyr mere skade, end man måske er klar over
• Retfærdighed for zoodyr
• Er tiden inde til at forbyde zoologiske haver?
• Finland: Zoo vil sende kæmpepandaer tilbage til Kina på grund af vedligeholdelsesomkostninger
• Hold af elefanter i zoologiske haver skal endelig ophøre!
• Aflivning af overtallige dyr – zoologiske haver svigter artsbeskyttelsen