Ученые объяснили, почему самые крупные животные движутся так медленно

Время от времени слоны и другие массивные животные способны развивать весьма впечатляющую скорость. Однако, как правило, их движения плавны и будто замедлены. Независимо от способа перемещения — будь то бег, плавание или полет, такие крупные существа не столь быстры, как животные меньших размеров. Немецкие биологи связали это с трудностями выведения тепла из большого тела. Их статья опубликована в журнале PLoS Biology.

Используя прошлые исследования, Александр Даер (Alexander Dyer) и его соавторы составили базу данных о максимальной скорости более чем для 500 видов животных. В расчет принимались только живущие на воле и активно перемещающиеся существа разных групп, от насекомых до млекопитающих, включая слонов и китов. Обнаружилось, что эта скорость увеличивается до того момента, когда масса животного достигает приблизительно тонны, после чего выходит на плато, а далее начинает спадать.

Ученые рассмотрели разные факторы, которые могут приводить к такому эффекту. Оказалось, лучше всего с реальными данными согласуется модель, связывающая скорость с тепловыведением. Около 70 процентов всей энергии, которая расходуется мускулами при сокращении, рассеивается в виде тепла. Его избыток грозит организму смертельно опасным перегревом, требуя постоянного охлаждения.

Крупным животным делать это намного сложнее: отведение тепла происходит через поверхность, площадь которой растет пропорционально квадрату линейных размеров, тогда как объем, в котором и генерируется тепло, — пропорционально кубу. Поэтому отношение площади тела к его объему неизбежно падает с увеличением массы животного, а избавление от лишней температуры становится все большей проблемой.

Она актуальна не только для сухопутных, но и для морских животных, невзирая на то, что они окружены водой, которая обладает огромной теплоемкостью и могла бы легко остудить тело любых размеров. Это связано с наличием у них мощной теплоизоляции, затрудняющей ток энергии через поверхность и позволяющей сохранять нормальную температуру в периоды покоя.

Летающих животных подобной массы не существует, однако в далеком прошлом некоторые из них — например, птерозавры — достигали весьма приличных размеров. Возможно, для отведения тепла у них развивались мощные выросты на голове, предполагают авторы новой работы.

Кроме того, они отмечают, что с учетом этих данных нынешнее изменение климата представляет для крупных животных особую угрозу. В условиях глобального повышения температуры выведение лишнего тепла становится все более затруднительным. Это может заставить их двигаться еще более замедленно и постепенно переходить к ночному образу жизни.