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大象为何跑不过猎豹
2020年07月31日 16:22 来源:光明日报 作者:柯济 字号

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  【科普小博士】

  为什么大象跑不过猎豹?这个问题转化为科学语言或许可以表述为:为什么速度最快的动物不是体积最大的动物?德国综合生物多样性研究中心科学家的研究或许可以解答这个问题:动物达到最大速度需要时间,而这个时间上限决定了中等体形动物的速度通常是最快的。科学家们还建立了一个模型,通过测量动物身体的大小就能准确预测动物(从果蝇到蓝鲸)的速度上限。

  这一成果在线发表于最新一期的《自然-生态与进化》上。

  一般来说,肌肉越大、肌肉纤维越多,速度应该越快。但动物学家们发现,中型动物,比如猎豹是陆地上最快的动物。尽管与大型动物相比,它们的肌肉更小、肌肉纤维更少。相同的规律也存在于生活在天空和水中的动物,比如旗鱼和游隼这些中等体形的物种就符合这条规律。这种“不合常理”深深地困扰着科学家。

  德国综合生物多样性研究中心的科学家建立了一个广义理论模型,这一模型证明对所有动物来说,加速所需的时间才是限制动物可达到的最高速度的关键因素。科学家们解释说,在加速阶段,肌肉必须做厌氧运动,但这时可用的能量却十分有限——与体形小的动物相比,体形大的动物需要更长的加速时间以达到它们的最大速度。因此,如果厌氧阶段供肌肉所用的能量无法满足加速所需的时间,那么最大速度便达到了极限。

  根据这一模型,科学家们预测,体型超过中等大小的动物,随着体积的增加,其最大速度会飞快下降。他们将模型的输出数据和474种动物(从软体动物到鲸鱼,也包括飞行动物)的实测数据比较后发现,预测大致是准确的。

  有评论认为:“此模型令人兴奋之处是它不仅能被应用于陆地动物,也适用于天空和水中的动物。”但科学家们也提出了新课题——与此相比,体形大小相似的动物所表现出的运动行为的差异,需要更深入的研究与核实。

  (作者:柯济)

 

  

  

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