在人們的印象中，似乎是肌肉越多的動(dòng)物奔跑起來的速度就會(huì)更快，那按照這個(gè)理論，大象和鯨魚的速度應(yīng)該比鹿或馬更快才對(duì)。然而事實(shí)卻是，像獵豹和羚羊這樣中等個(gè)頭的動(dòng)物才是地球上跑得最快的。
這是為什么呢？近日，科學(xué)家們通過分析從果蠅到鯨魚等近500種生物，終于解開了這個(gè)謎題：因?yàn)榇笮蛣?dòng)物的肌肉細(xì)胞會(huì)更早耗盡能量。而有趣的是，通過此次研究的分析，科學(xué)家們或許還能估算出已經(jīng)滅絕的恐龍的奔跑速度。
在此之前，對(duì)動(dòng)物速度的研究總是集中在如哺乳動(dòng)物的指定群體。但德國(guó)綜合生物多樣性研究中心（German Centre for Integrative Biodiversity Research）的動(dòng)物學(xué)家 Myriam Hirt 表示，這類研究會(huì)限制住考察對(duì)象的體型范圍，并且有可能因?yàn)樗麄兊南嗨菩远雎栽S多其它因素，所以參考性不強(qiáng)。
圖丨德國(guó)綜合生物多樣性研究中心動(dòng)物學(xué)家 Myriam Hirt
為了避免這種局限性，Hirt 和她的同事考察了各種生物的數(shù)據(jù)。無論是冷血?jiǎng)游镞€是溫血?jiǎng)游?；從地上爬的、到水里游的、到天上飛的；從體重小至30微克到重達(dá)100公噸的474種生物都是此次的研究對(duì)象。
如上圖所示，當(dāng)科學(xué)家們把動(dòng)物的最大速度以其重量相比較時(shí)，得到了一個(gè)倒著的 U 形趨勢(shì)圖，即體型居中的動(dòng)物速度更快。但 Hirt 認(rèn)為并不能看出這種趨勢(shì)與生物力學(xué)、動(dòng)物身體的組成或者關(guān)節(jié)作用等有著直接的聯(lián)系。
那么，為什么中等個(gè)頭的動(dòng)物往往速度更快呢？研究表明，這與動(dòng)物肌肉組織中的代謝限制有著不可分割的關(guān)系。基于“快速收縮”肌肉纖維細(xì)胞的數(shù)量，把達(dá)到最大速度所需時(shí)間與細(xì)胞耗盡能量的時(shí)間進(jìn)行比較，就能發(fā)現(xiàn)體型龐大的動(dòng)物在奔跑中需要更多的“快速收縮”肌肉纖維，它們本應(yīng)能夠加速更久，但這些肌肉組織會(huì)很快耗盡氧氣，產(chǎn)生疲勞感。因此，像大象和鯨魚這樣的大型動(dòng)物，遠(yuǎn)在達(dá)到理論最快速度之前，它們就已經(jīng)跑到極限了。
圖丨不同動(dòng)物的極限速度對(duì)比
澳大利亞陽(yáng)光海岸大學(xué)（University of the Sunshine Coast）生物物理學(xué)家 Christofer Clemente 認(rèn)為，這項(xiàng)研究能作為一個(gè)好的開端，引導(dǎo)科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)更多影響動(dòng)物速度的因素，解開更多疑惑。例如為什么陸地上的溫血?jiǎng)游锍３１认嗤w型的冷血?jiǎng)游锼俣雀?，但水棲生物則正好相反，等等。
英國(guó)皇家獸醫(yī)學(xué)院的進(jìn)化生物學(xué)家 John Hutchinson 也表示，找到限制動(dòng)物加速度的原因一直都是個(gè)難題。他覺得這次的研究結(jié)論非?！按竽憽?，并且認(rèn)為限制小型動(dòng)物的速度的因素很有可能與大型動(dòng)物截然不同。
Hirt 與她的同事說，他們的方法也適用于很早就已經(jīng)滅絕的恐龍。他們估測(cè)重達(dá) 6 公噸的霸王龍的最高速度可能在每小時(shí) 27 公里左右，僅僅略高于普通人的跑步速度，比起世界紀(jì)錄保持者 — 牙買加運(yùn)動(dòng)員博爾特更是差了一大截。而馬里蘭大學(xué)的脊椎動(dòng)物古生物學(xué)家 Thomas R. Holtz Jr. 則表示，這也只是個(gè)粗略的估算，即便大小重量相仿，速度也可能相差甚遠(yuǎn)。
圖丨霸王龍
Holtz 說，無論研究的總體結(jié)論是什么，動(dòng)物們的速度都在很大程度上取決于自身的構(gòu)造。人類與獵豹恰恰是個(gè)很好的例子：即便這次研究實(shí)驗(yàn)中的兩人都重達(dá) 70 公斤，最高速度只能達(dá)到每小時(shí) 41 公里；然而最重的獵豹只有 65 公斤，時(shí)速卻能達(dá)到人的三倍以上。
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