Di seluruh dunia hewan, hewan tercepat selalu berukuran lumayan. Cheetah berlari lebih cepat dari singa, lumba-lumba melebihi orca, dan elang peregrine terbang lebih cepat dari elang botak.
Tubuh yang lebih besar berarti otot yang lebih besar, lebih kuat, jadi tidak ada alasan yang jelas untuk aturan ini - lagipula, mengapa hewan yang lebih besar tidak menggunakan kekuatannya untuk kecepatan?
Sekarang, para ilmuwan telah menemukan alasan matematis: Menurut penelitian baru, hewan terbesar dibatasi oleh berapa banyak energi yang dapat mereka mobilisasi untuk mempercepat.
"Pada saat hewan besar mencapai kecepatan yang lebih tinggi saat berlari, cadangan energinya yang cepat juga segera habis," kata pemimpin studi Myriam Hirt, ahli zoologi di Pusat Penelitian Integratif Keanekaragaman Hayati Jerman, di Leipzig.
Jebakan cepat
Hirt tertarik untuk memahami hubungan antara ukuran dan kecepatan saat mengerjakan proyek yang mengharuskannya memperkirakan kecepatan maksimum hewan. Metode tradisional dalam memperkirakan kecepatan berdasarkan ukuran tubuh menghasilkan angka yang tidak masuk akal untuk hewan terbesar. Untuk gajah, misalnya, perhitungannya mencapai kecepatan maksimum 373 mph (600 km / jam), katanya kepada Live Science. Gajah sebenarnya berlari dengan kecepatan maksimum 21 mph (34 km / jam).
Hirt jauh dari yang pertama untuk memperhatikan bahwa hewan darat terbesar tidak terlalu cepat. Tetapi ketika dia melakukan lebih banyak penggalian, dia menyadari bahwa pola itu berlaku untuk hewan terbang dan perenang juga.
"Ini membuat saya menyadari bahwa mekanisme yang mendasarinya harus menjadi prinsip yang sangat umum," katanya.
Hirt membangun model matematika untuk menjelaskan mekanisme ini. Hewan-hewan mencapai kecepatan lari maksimumnya melalui sprint pendek, bukan jarak jauh, katanya. Sprint pendek diberdayakan secara anaerob, artinya bahan bakar yang menggerakkan otot berasal dari penyimpanan jangka pendek dan terbatas. (Metabolisme aerobik, yang memasok kembali otot-otot dengan bahan bakar yang dibuat dengan bantuan oksigen, memperkuat tenaga yang lebih lama.)
Massa harus mengatasi inersia agar seekor hewan dapat bergerak, kata Hirt, sehingga seekor gajah tidak dapat berlari secepat kilat. Pada saat gajah mulai berjalan, ia sudah menggunakan sejumlah besar cadangan energi anaerobiknya. Akibatnya, hewan terbesar tidak pernah mencapai kecepatan lari teoritis yang mungkin disarankan oleh ukuran otot mereka, Hirt melaporkan hari ini (17 Juli) dalam jurnal Nature Ecology & Evolution.
Hubungan antara massa tubuh dan kecepatan berbentuk punuk: Kecepatan meningkat dengan ukuran tubuh hingga titik tertentu, dan kemudian menurun saat ukuran tubuh melampaui ketersediaan energi.
Ukuran dan kecepatan
Hirt menguji modelnya terhadap database 474 spesies di seluruh dunia hewan. Dia menemukan bahwa itu meramalkan kecepatan maksimum dengan akurasi hampir 90 persen di seluruh pelari, perenang dan selebaran. Sepuluh persen yang tersisa untuk dijelaskan dapat dikaitkan dengan berbagai masalah, seperti kesalahan pengukuran, adaptasi tubuh spesifik spesies dan sumber panas hewan - apakah hewan itu endotermik (berdarah hangat) atau ektotermik (berdarah dingin), Kata Hirt.
Hewan endotermik di darat sedikit lebih cepat daripada hewan ektotermik, hanya karena hewan endotermik dapat aktif terlepas dari suhu luar. Anehnya, pola itu terbalik di dalam air: Makhluk berdarah dingin sebenarnya lebih cepat daripada yang berdarah panas. Ini mungkin karena makhluk laut berdarah panas, seperti penguin dan paus, menghabiskan waktu di darat atau memiliki leluhur berbasis daratan, kata Hirt. Hewan-hewan itu mungkin telah mengembangkan beberapa pertukaran yang membuat mereka sedikit lebih lambat di dalam air, katanya.
Meskipun manusia sedikit lebih lambat, rata-rata, dari prediksi formula Hirt, Usain Bolt - pemegang rekor untuk sprint 100 dan 200 meter - cocok dengan data dengan baik, kata Hirt. Itu mungkin karena manusia tidak memiliki jenis adaptasi yang membantu membuat cheetah begitu cepat, seperti tulang belakang dan sendi ultraflexible.
Formula kecepatan baru bisa berguna untuk penelitian di masa depan yang melibatkan pergerakan dan migrasi hewan, serta interaksi predator-mangsa, kata Hirt. Ini juga dapat digunakan untuk menunjukkan dengan lebih baik seberapa cepat hewan yang punah bisa bergerak. Menurut perhitungan Hirt, Velociraptor mungkin melaju dengan kecepatan maksimal 34 mph (54,5 km / jam), T. rex bisa menendang ke gigi di hingga 17 mph (27 km / jam) dan Brachiosaurus berjalan lamban di kecepatan 7 mph (11,9 km / jam).
Artikel asli tentang Sains Langsung.
