Великі тварини бігають і плавають не так швидко, як могли б, через те що їхні м'язи занадто швидко втомлюються.
У великих тварин більше м'язів, тому вони і сильніші, ніж тварини маленькі. Може здатися, що великі тварини повинні бути не тільки сильніше, але і швидше, що вони повинні швидше бігати, плавати літати - але ось це вже не зовсім так: досить згадати, як бігає слон і як бігає гепард, як пливе синій кит і як пливе дельфін. У статті в Nature Ecology and Evolution дослідники з Єнського університету пояснюють, чому найшвидшими виявляються тварини середніх розмірів, а зовсім не найбільші.
Треба сказати, схожі дослідження були і раніше, але зазвичай у таких випадках біологи займалися лише якоюсь певною групою видів, наприклад, ссавцями, а маючи справу з конкретною таксономічною групою, якісь більш загальні закономірності можна і не помітити. Цього разу для порівняння вибрали близько п'ятисот різних тварин, які бігають, літають і плавають, розміри яких варіювали від тридцяти мікрограм до ста тонн.
Як ми щойно сказали, найшвидшими виявилися види середніх розмірів. Звичайно, хтось скаже, що між людиною з середньою масою тіла в 70 кг і гепардом, який важить близько 65 кг - величезна різниця: максимум людини - близько 44 км/год, гепард може розвивати швидкість до 120 км/год. Але якщо для порівняння взяти горбатого кита, який при своїх 30 тоннах рухається зі швидкістю всього 27 км/год, то стає зрозуміло, про що говорять автори роботи. І справа тут не в особливостях біомеханіки, не в анатомічних подробицях тощо.
Все пояснюється особливостями метаболізму. До складу м'язів входять скоротливі волокна різних типів, швидкого і повільного (про ті та інші ми недавно згадували у зв'язку з еволюцією людини). Швидкість залежить від швидких волокон, і теоретично максимальна швидкість руху повинна бути тим більшою, чим більше таких волокон у м'язах, а найбільше їх у великих тварин.
Проблема в тому, що швидкі волокна і втомлюються швидше - іншими словами, вони швидше витрачають свої енергетичні запаси. Грубо кажучи, паливо у слонів'їх і китових м'язів закінчується швидше, ніж вони розганяться до теоретичної максимальної швидкості.
За таким розрахунком виходить, що один з найзнаменитіших хижаків в історії землі, тираннозавр, який важив шість тонн, був досить повільний, і навряд чи витискав з себе більше 27 км/год. Правда, як відзначають інші фахівці, на швидкість руху можуть впливати й інші фактори, і особливо це стосується невеликих тварин (скажімо, дрібні горобиноподібні птахи, чия маса часом не дотягує і до десяти грам, можуть летіти зі швидкість понад 40 км/год - тобто майже як дуже швидко біжить людина).
І багато чого до того ж може залежати ще від того, який тип метаболізму у тварини в цілому і в якому середовищі мешкає конкретний вид. Наприклад, є відомий і досі не цілком зрозумілий парадокс, пов'язаний з наземними і водними хладнокровними і теплокровними тваринами: при однаковому розмірі тіла наземні теплокровні обганяють наземних же хладнокровних, а ось у воді все виявляється навпаки - хладнокровні в цілому плавають швидше теплокровних.