Når geparden med sine omkring 50 kilo sprinter over savannen, bør man som byttedyr være rask for å slippe unna. Men forsøket på å løpe fra det flekkete kattedyret er ofte forgjeves.

Geparden er bygget for å løpe raskt, og nå viser ny forskning at en stor del av gepardens status som verdens raskeste landdyr skyldes størrelsen.

Mellomstore dyr – det vil si dyr på omkring 50 kilo for landdyr, er nemlig verdens raskeste. Det gjelder både på land, til vanns og i luften, viser den nye studien.

• Les også: Evolusjonen setter grenser for seg selv

Årsaken er at store dyr må bruke mer tid på å komme opp i fart, og dermed går de tom for energi før de oppnår en fart de store musklene ellers kunne tillate.

Mindre dyr har rett og slett ikke nok muskler til å kunne løpe, svømme eller fly så raskt.

– Modellen vår gir en presis forståelse av hva som ligger til grunn for dyrs maksimale fart. Det gjelder helt fra bananfluer til elefanter, forteller Myriam Hirt, som er forsker ved German Centre for Integrative Biodiversity Research, i en e-post.

Forskningen er nylig publisert i det vitenskapelige tidsskriftet Nature Ecology & Evolution.

Tobias Wang, professoren i dyrefysiologi fra Aarhus Universitet i Danmark, er likevel ikke imponert, noe du kan lese mer om på slutten av artikkelen.

Elefanter burde kunne løpe i 600 km/t

I dyreverden er veldig mye avhengig av størrelse.

Det vil for eksempel si at jo større et dyr er, jo raskere vokser det.

Tidligere har forskere ment at den samme sammenhengen burde gjelde for et dyrs hastighet. Altså at større dyr har større muskler og derfor burde kunne bevege seg raskere.

Men antar man en lineær sammenheng mellom størrelse og fart, burde en elefant, ifølge Myriam Hirt, kunne løpe i 600 kilometer i timen.

• Les også: Hvorfor er noen kjøttere og noen planteetere?

De store dyrene har imidlertid en toppfart på 34 kilometer i timen.

– Gjennom årene har forskere funnet ut at de ikke finner denne lineære sammenhengen mellom størrelse og fart, men at hastigheten faller så snart de kommer over en bestemt størrelse. Ingen har kunnet forklare hvorfor det er slik, sier Hirt.

Tyngre dyr går tom for energi

Det nye tyske forskningen kommer med en forklaring på hvorfor dyr i mellomstørrelsen er raskest, og hvorfor store dyr ikke løper raskere enn de gjør: Dyr oppnår sin maksimale fart i forholdsvis korte sprinter og ikke over lange distanser.

Da bruker kroppen energiressursene lagret i selve musklene. Det vil si at store dyr har større energiressurser å ta i bruk – altså burde de kunne løpe raskere fordi de kan akselerere i lengre tid.

Imidlertid er det slik at Newtons lover også gjelder i dyreriket, og større masse er vanskeligere å få opp i fart.

Med andre ord må en elefant bruke mer tid på å komme opp i 34 kilometer i timen enn for eksempel en ulv. Det blir kostbart.

– Når elefanten en først har kommet opp i fart, har den gått tom for de tilgjengelige energiressursene i musklene. Derfor kan den ikke akselerere mer eller løpe raskere, og derfor ser vi også at dyrs toppfart faller over en gitt størrelse. Tid og energilagrene i musklene er de begrensende faktorene, forklarer Hirt.

Små dyr har for små muskler

Mindre og mellomstore dyr har i motsetning til elefanter og andre store dyr nok energi i musklene til at de kan oppnå den farten musklene tillater at de kan bevege med seg.

Her er musklenes størrelse den begrensende faktoren.

Fra helt små dyr til dyr i mellomstørrelsen finner vi den tidligere nevnte lineære sammenhengen, der større kropper gir større fart.

Deretter knekker kurven omkring leopard- og ulvestørrelse for landdyr, og farten går igjen nedoverbakke etter hvert som dyrene bli større.

Størrelse er ikke alt

Størrelse er selvfølgelig bare en del av forklaringen på dyrs toppfart.

En bille løper for eksempel raskere enn en østers, og en gepard løper raskere enn en ulv.

– Disse forskjellene forklares ulike tilpasninger til omgivelsene for de enkelte artene. Men vi finner ingen andre ting som er like begrensende for et dyrs teoretiske maksfart som kroppsstørrelse, forteller Hirt.

T. Rex kunne ikke ta igjen et menneske

Den nye studien viser at sammenhengen mellom størrelse og fart ikke bare gjelder dyr på land. Det samme gjelder i havet og i luften, hvor også de mellomstore dyrene som vandrefalk og seilfsken marlin er de raskeste.

Vandrefalken er for eksempel raskere enn gråspurven og kondoren, mens marlin er raskere enn gullfisk og hval.

Dessuten kunne den nye modellen også beregne hvor raske fortidens dyr var.

For eksempel viser Myriam Hirts modell at Tyrannosaurus rex bare kunne løpe i 27 kilometer i timen – altså ikke raskere enn et menneske – mens andre dinosaurer som for eksempel Triceratops løp enda saktere.

Dermed kan den nye studien gi innsikt i samspill mellom dyr både i dag og i fortiden.

– Ved å forstå hvor raskt dyr maksimalt kan bevege seg, kan man også forstå interaksjoner mellom byttedyr og rovdyr, og hvordan fart spiller inn i utviklingen av størrelser, sier Hirt.

Dansk forsker ikke imponert

Den nye måten å se på sammenhenger mellom vekt og fart er interessant og nyskapende, for den kommer med en ny matematisk modell for å forstå hvilke faktorer som begrenser et dyrs topphastighet.

Likevel er professor Tobias Wang fra Institut for Bioscience ved Aarhus Universitet ikke imponert.

Han har ikke deltatt i den nye studien, men han har lest den og tror ikke forskerne har belegg for konklusjonene sine.

– Forskerne skriver selv at de ikke har målinger for de fysiologiske og biokjemiske parametrene i modellen. Det vil si at de innfører estimater for blant annet hvor mye melkesyre de ulike dyrene bygger opp i musklene. Det kan godt være at de har rett i antakelsene sine, men de grunnleggende dataene finnes ikke, og modellen kan derfor ikke etterprøves, sier Wang.

Den danske forskeren synes at ideen som Hirt med kolleger presenterer, er interessant, men utførelsen minner mest om en tryllekunst.

– Studien er mer en beskrivelse av en hypotese enn et virkelig resultat, sier Wang.

Forsker svarer ikke på kritikk

Vi har forsøkt å få Hirt til å kommentere på Wangs kritikk, men på grunn av sommerferie har det ikke vært mulig.

En av de andre forskerne bak den nye studien, professor Ulrich Brose, fra samme institusjon som Myriam Hirt, forteller at det er en del av modellutviklingen, og at det nok vil ta for lang tid å forklare alle de tekniske detaljene som ligger til grunn for utviklingen av modellen.

– Men jeg gleder meg til å se fremtidige vitenskapelige studier som integrerer de biomekaniske restriksjonene med tidsavhengig akselerasjon, skriver han i en e-post.

Referanse:

M.R. Hirt mfl: «A general scaling law reveals why the largest animals are not the fastest», Nature Ecology and Evolution, juli 2017, doi: 10.1038/s41559-017-0241-4

© Videnskab.dk. Oversatt av Lars Nygaard for forskning.no.