D1-kifpool

چرا یوزپلنگ سریع‌ترین حیوان روی زمین است؟

یک‌شنبه 27 اسفند 1402 - 19:00
مطالعه 4 دقیقه
یوزپلنگ درحال تعقیب شکار
چرا یوزپلنگ‌ها با جثه متوسط می‌توانند از حیوانات بزرگ‌تر سبقت بگیرند؟ محققان با ساخت مدلی برای سنجش عملکرد عضلانی حیوانات، به این سؤال پاسخ می‌دهند.
تبلیغات
D4-mcid4

حیواناتی با جثه‌ی متوسط معمولا در بخش دوی المپیک بهترین عملکرد را دارند و اکنون، به لطف مدل جدیدی از عملکرد عضلانی می‌توانیم علت این مسئله را دریابیم.

بزرگی جثه‌ی حیوانات در بسیاری از شاخص‌های مهم، نکته‌ی مثبت به حساب می‌آید. حشرات ممکن است بتوانند با توجه به اندازه‌ی کوچک خودشان وزنه‌های شگفت‌انگیزی را بلند کنند، اما بزرگ‌ترین حیوانات مطلقاً قوی‌تر هستند و معمولاً عمر طولانی‌تری دارند. در واقع، بسیاری از معیارهای عملکردی حیوانات را می‌توان از روی اندازه‌ی جثه‌ی آن‌ها و با استفاده از یک توزیع توانی ساده، پیش‌بینی کرد.

با این حال، وقتی صحبت از سرعت به میان می‌آید، یوزپلنگ‌ها می‌توانند از حیواناتی با جثه‌ی بسیار بزرگ‌تر از خودشان جلو بزنند و در صدر جدول قرار بگیرند. این امر خلاف قاعده، به‌قدری برای جانورشناسان شگفت‌آور بوده که الهام‌بخش بسیاری از مطالعات شده است.

دکتر دیوید لابونت از امپریال کالج لندن در بیانیه‌ای می‌پرسد: «چرا سرعت دویدن به وسیله‌ی الگوهای منظمی که بر بیشتر جنبه‌های دیگر آناتومی و عملکرد حیوانات حاکم است، می‌شکند؟» لابونت برای پاسخ به این سؤال، در مطالعه‌ی جدیدی نشان می‌دهد که چرا حیوانات خشک‌زی مانند یوزپلنگ با جثه‌ی متوسط، سریع‌ترین حیوانات زمین هستند. او می‌گوید به جای یک عامل که قبلاً تصور می‌شد، دو عامل محدود‌کننده برای سرعت دویدن وجود دارد.

لابونت و همکارانش با بررسی روش انقباض ماهیچه‌ها، یک مدل فیزیکی ساختند که سرعت دویدن حیوان را پیش‌بینی می‌کند. آن‌ها مدل را از طریق مقایسه‌ی دیگر پیش‌بینی‌ها از اندازه‌گیری‌هایی که محققان تا به حال از حدود ۴۰۰ گونه جمع‌آوری کرده‌اند، صحت‌سنجی کردند. گونه‌های اندازه‌گیری شده از حشراتی با وزن ده‌هزارم گرم تا بزرگ‌ترین پستانداران را شامل می‌شد.

پروفسور کریستوفر کلمنت، یکی از نویسندگان مطالعه از دانشگاه سان‌شاین کوست توضیح می‌دهد:

نکته‌ی کلیدی در مدل ما درک این موضوع است که حداکثر سرعت دویدن، با هر دو مورد سرعت انقباض عضلات و میزان کوتاه‌شدن آن‌ها در طول یک انقباض، محدود می‌شود. حیواناتی به اندازه‌ی یوزپلنگ در یک نقطه بهینه‌ی فیزیکی با وزن حدود ۵۰ کیلوگرم قرار دارند، نقطه‌ای که این دو حد بر هم منطبق می‌شود. در نتیجه، این حیوانات سریع‌ترین هستند و سرعت دویدن آن‌ها به ۱۰۵ کیلومتر در ساعت می‌رسد.

حیواناتی با جثه‌ی یوزپلنگ در یک نقطه بهینه‌ی فیزیکی قرار دارند

حیوانات کوچک‌تر با اولین محدودیتی که کلمنت به آن اشاره کرد، از بزرگ‌ترها عقب می‌مانند: ماهیچه‌های حیوانات کوچک‌تر نمی‌تواند با سرعت همتایان جثه متوسط آن‌ها منقبض شود. نیروهای ایجاد‌شده توسط انقباض عضلانی نسبت به وزن این حیوانات زیاد است و به خوبی می‌تواند بر نیروهای متقابل (مانند دویدن در سربالایی) غلبه کند، اما حداکثر میزان سرعت را نیز محدود می‌کند.

حیوانات بزرگ نیز با «محدودیت نیروی کاری» مواجه می‌شوند. آن‌ها نمی‌توانند نیروهایی تولید کنند که برای شتاب‌دهی به توده‌های بزرگشان در سرعت‌های بالا، کافی باشد. دکتر پیتر بیشاپ از دانشگاه هاروارد توضیح می‌دهد:

دویدن برای حیوانات بزرگی مانند کرگدن یا فیل، ممکن است مانند بلند‌کردن یک وزنه‌ی عظیم باشد؛ زیرا ماهیچه‌های آن‌ها نسبتاً ضعیف‌تر است و گرانش هزینه‌ی بیشتری را می‌طلبد. در نتیجه‌ی این دو، هرچه حیوانات بزرگ‌تر باشند، سرعت آن‌ها نیز بیشتر کاهش می‌یابد.

نویسندگان مطالعه این وضعیت را با عدد رینولدز در دینامیک سیالات مقایسه می‌کنند. این عدد نسبت نیروی لختی به نیروی گران‌روی است. یعنی تمایل جریان به داشتن الگویی آرام (گران‌روی) در مقیاس‌های کوچک و جریان در حالت آشفته (لختی) در مقیاس‌های بزرگ‌تر غالب است.

یوزپلنگ‌ها ممکن است جثه‌ی مناسبی برای رسیدن به حداکثر سرعت داشته باشند، اما دلایل دیگری نیز برای پرچمداری این حیوانات وجود دارد. اگر مستندهای حیوانات در ساواناهای آفریقایی را دیده باشید، متوجه می‌شوید یکی از عوامل این است که یوزپلنگ‌ها عضلاتشان را به سرعت منقبض می‌کنند و به جای قهرمانان دوی استقامتی، به قهرمانان دوی سرعت تبدیل می‌شوند.

همچنین، یوزپلنگ‌ها از رقابت با برخی موجودات با اندازه‌ی جثه‌ی مشابه خودشان نیز در امان هستند. خزندگان بزرگی مانند تمساح‌ها نمی‌توانند با سرعت همتایان پستاندار خود رقابت کنند. سازندگان مجموعه پارک‌های ژوراسیک احتمالاً این قبیل حقیقت‌های علمی را نادیده می‌گیرند، اما نویسندگان مطالعه مشتاق هستند که دلیل آن را بیابند، اگرچه تاکنون به پاسخ همه‌ی سؤالات دست نیافته‌اند.

دکتر تیلور دیک از دانشگاه کوئینزلند می‌گوید: «یک توضیح احتمالی برای این حقیقت، ممکن است این باشد که بر حسب وزن، درصد کمتری از بدن خزندگان از ماهیچه‌ی اندام زیرین تشکیل شده است. بدین معنی که آن‌ها در وزن کمتری به محدودیت کاری می‌رسند و بنابراین، برای حرکت سریع‌تر باید کوچک‌تر باشند.» با این حال، سؤال اصلی دوباره یک قدم به عقب بازمی‌گردد. با توجه به مزایای بی‌شمار سرعت، چرا ماهیچه‌های اندام خزندگان بزرگ برای رقابت با پستانداران تکامل نیافته است؟

اگرچه مدل محققان این مطالعه‌ در تطبیق ظرفیت‌های سرعت گونه‌های زنده بسیار عالی عمل می‌کند، اما در انتهای مقیاس بزرگ‌تر با مشکلاتی مواجه می‌شود و پیش‌بینی می‌کند که حرکت حیوانات خشک‌زی با وزنی بیش از ۴۰ تن غیرممکن است. ما می‌دانیم که این موضوع حقیقت ندارد، زیرا تیتاناسورها نیز روی زمین زندگی می‌کردند و بزرگ‌ترین تیتاناسورها حدود ۷۰ تن وزن داشتند. نویسندگان مطالعه گمان می‌کنند که در مقایسه با موجودات زنده، باید تفاوتی در ساختار ماهیچه‌ای بزرگ‌ترین دایناسورها وجود داشته باشد. اما آن‌ها نمی‌دانند که تفاوت در چه چیزی بوده است.

یافته‌های مطالعه در مجله Nature Communications منتشر شده است.

مقاله رو دوست داشتی؟
نظرت چیه؟
تبلیغات
D5-b3IranServer
داغ‌ترین مطالب روز
پنل پشت و جلو گوشی سامسونگ گلکسی جامپ ۴
گوشی جدید سامسونگ معرفی شد؛ پشتیبانی نرم‌افزاری تا سال ۲۰۳۱

سامسونگ گوشی میان‌رده‌ی جدیدی برای بازار کره‌ی جنوبی با مشخصات فنی قابل قبول رونمایی کرد.

80
2 روز قبل
بهترین بازی های دونفره برای گوشی (آنلاین و آفلاین)
بهترین بازی های دو نفره آنلاین و آفلاین برای گوشی

در این مطلب بهترین بازی‌های دو نفره برای گوشی اندروید و آیفون را به شما معرفی می‌کنیم تا به‌صورت آنلاین یا آفلاین از آن‌ها لذت ببرید.

29
1 روز قبل
گلکسی S25 اولترا / Galaxy S25 Ultra حین اجرای بازی
۱۵ مورد از بهترین بازی های اندروید همراه‌ با لینک دانلود

در این مقاله بهترین و محبوب‌ترین بازی‌های رایگان و پولی اندروید را در ژانرهای مختلف معرفی می‌کنیم. با زومیت همراه شوید.

83
حدود 13 ساعت قبل
اینترنت رایگان همراه اول
چطور اینترنت رایگان همراه اول را فعال کنیم؟

برای فعال‌سازی اینترنت رایگان همراه اول، کافی‌ است با شناخت طرح‌های مختلف و شماره‌گیری کدهای دستوری، بسته‌ی مناسب خود را فعال کنید.

44
حدود 17 ساعت قبل
قبض تلفن ثابت
آبونمان ماهانه تلفن ثابت دو برابر شد

آبونمان ماهانه تلفن ثابت، به ۳۳ هزار تومان افزایش پیدا کرد.

60
1 روز قبل
یک مرد و دو زن کنار هم در لباس سبز
فصل آخر سریال اسکویید گیم فردا پخش می‌شود؛ جمع‌بندی فصل اول و دوم

در آستانه‌ی پخش فصل آخر سریال محبوب اسکویید گیم، نگاهی می‌اندازیم به آنچه که در دو فصل اول اتفاق افتاد.

19
1 روز قبل
بانک
اطلاعیه بانک سپه درباره پیامک برداشت از حساب

در پی ارسال پیامک‌های برداشت به حساب مشترکان بانک سپه، این بانک اطلاعیه‌ای صادر کرد.

29
1 روز قبل
تبلیغات
DN-DNShatel

نظرات

با چشم باز خرید کنید
زومیت شما را برای انتخاب بهتر و خرید ارزان‌تر راهنمایی می‌کند
ورود به بخش محصولات