Биологи объяснили, почему животные среднего размера — самые быстрые

От блохи и до кита, многие животные активно движутся, и скорость бега, полета или плавания определяет их способности поймать добычу или избежать пасти хищника. На первый взгляд, можно было бы решить, что чем крупнее животное, тем оно быстрее, ведь каждая конечность у них больше, и на ту же массу тела приходится больше быстрых мышечных волокон, разгоняющих тело в движении. Но все мы знаем, что это не так: чемпионы скорости — гепарды, соколы, марлины — животные удивительно средних размеров.

Мириам Хирт (Myriam Hirt) и ее коллеги-ученые из Германии решили, что это, видимо, связано с какой-то базовой особенностью физики и биологии тела животного. Проверив данные по 474 бегающим, плавающим, летающим видам животных массой от 30 мкг до 100 т, они подтвердили, что самые скоростные из них относятся к группе средних по весу. В статье, опубликованной журналом Nature Ecology and Evolution, ученые объясняют это исчерпанием запасов энергии в клетках быстрых мышечных волокон.

Начиная разгон, они начинают быстро расходовать запасы легкодоступной энергии в виде АТФ и глюкозы, и лишь затем переходят на другие, труднее используемые источники. Крупным животным с их внушительной массой требуется больше времени на разгон: они исчерпывают запасы «быстрой» энергии раньше, чем достигнут максимальной скорости. По словам ученых, такая модель предсказывает медленное падение скорости движения с увеличением размеров и прекрасно согласуется с данными наблюдений.

Этот принцип удивительно универсален: он распространяется и на жителей Крайнего Севера, и тропических саванн, на летающих и плавающих и, что самое интересное, на вымерших животных. Вопрос о скорости движения крупных динозавров часто остается невыясненным, а модель, предложенная Хирт и ее соавторами, дает новый подход к его решению. Например, он показал, что скорость бега тираннозавра была ниже, чем у его более мелкого хищного «коллеги» велоцираптора: при весе в 6 тонн он мог набирать около 27 км/ч, так что и человек (70 кг и 41 км/ч) наверняка бы от него убежал.