Teori: Derfor er geparden verdens hurtigste landdyr

Når geparden med sine omkring 50 kilo sprinter henover savannen, skal man som byttedyr være hurtig for at slippe væk. Dog er forsøget på at løbe fra det plettede kattedyr ofte forgæves.

Geparden er bygget til at løbe hurtigt, og nu viser ny forskning, at en stor del af gepardens status som verdens hurtigste landdyr skyldes dens størrelse.

Mellemstore dyr – det vil sige dyr på omkring 50 kilo for landdyr, er nemlig verdens hurtigste. Det gælder både på land, til vands og i luften, viser det nye studie.

Årsagen er, at store dyr skal bruge længere tid på at komme op i fart, og dermed løber de tør for energi, inden de opnår en hastighed, som deres store muskler ellers tillader.

Mindre dyr har på den anden side slet ikke musklerne til at kunne løbe, svømme eller flyve så hurtigt.

»Vores model giver en præcis forståelse af, hvad der ligger til grund for alle dyrs maksimale hastighed. Det gælder lige fra bananfluer til elefanter,« fortæller ph.d. og forsker ved German Centre for Integrative Biodiversity Research Myriam Hirt i en mail til Videnskab.dk.

Det nye forskningsresultat er netop offentliggjort i det videnskabelige tidsskrift Nature Ecology & Evolution.

Forskningsresultatet imponerer dog ikke den danske professor i dyrefysiologi Tobias Wang fra Aarhus Universitet, men det kan du læse mere om i bunden af artiklen.

Elefanter burde kunne løbe med 600 km/t

I dyreverden er det generelt sådan, at rigtig meget afhænger af størrelse.

Det vil eksempelvis sige, at jo større et dyr er, des hurtigere vokser det.

Tidligere har forskere ment, at den samme sammenhæng burde gælde for et dyrs hastighed. Altså at større dyr har større muskler og derfor burde kunne bevæge sig hurtigere.

Men antager man en lineær sammenhæng mellem størrelse og hastighed, burde en elefant, ifølge Myriam Hirt, kunne løbe med 600 kilometer i timen.

De store dyr har dog en topfart på 34 kilometer i timen.

»Over årene har forskere fundet ud af, at der ikke findes denne lineære sammenhæng mellem størrelse og hastighed, men at dyrs hastigheder i stedet falder, så snart de kommer over en bestemt størrelse. Ingen har kunnet forklare, hvorfor det er sådan,« siger Myriam Hirt.

\ Læs mere

Sejlfisken er slået af tronen som verdens hurtigste fisk

Tungere dyr løber tør for energi

Det nye tyske forskningsresultat kommer med en forklaring på, hvorfor dyr i mellemstørrelsen er hurtigst af alle, og hvorfor store dyr ikke løber hurtigere, end de gør:

Dyr opnår deres maksimale hastighed i forholdsvis korte sprint og ikke under løb over lange distancer.

I modsætning til lange løb, hvor musklerne hele tiden får fornyet deres energiressourcer, benytter de korte sprint sig af de energiressourcer, der er lagret i selve musklerne.

Det vil sige, at store dyr med større muskler rent faktisk har flere energiressourcer at gøre godt med, når de skal op i fart – ergo burde de kunne løbe hurtigere, fordi de kan accelerere i længere tid.

Dog er det sådan, at Newtons love også gælder i dyreriget, og blandt andet spiller inerti en rolle i dyrs maksimale hastigheder.

Inerti betyder, at større masser kræver længere tids acceleration for at komme op i fart.

Det tager med andre ord en elefant længere tid at komme op på at løbe 34 kilometer i timen, end det tager eksempelvis en ulv.

Den langsomme acceleration koster.

»Når først elefanten er kommet op i fart, er den i mellemtiden løbet tør for de tilgængelige energiressourcer i musklerne. Derfor kan den ikke accelerere mere eller løbe hurtigere, og derfor ser vi også, at dyrs hastighed falder, når de kommer over en given størrelse. Tid og energilagrene i musklerne er de begrænsende faktorer for maksimale hastigheder,« forklarer Myriam Hirt.

Små dyr har for små muskler til løbe stærkt

Mindre og mellemstore dyr har i modsætning til elefanter og andre store dyr nok energi til rådighed i musklerne til, at de kan opnå den hastighed, deres muskler tillader, at de kan bevæge sig med.

Her er musklernes størrelse den begrænsende faktor.

Fra helt små dyr til dyr i mellemstørrelsen finder vi den førnævnte lineære sammenhæng, hvor større kroppe giver større hastigheder.

Derefter knækker kurven omkring leopard- og ulvestørrelse for landdyr, og hastighederne går nedad bakke igen, jo større dyrene bliver.

Størrelse er ikke alt

Størrelse er selvfølgelig kun en del af forklaringen på dyrs maksimale hastigheder.

En bille løber eksempelvis hurtigere end en østers, og en gepard løber hurtigere end en ulv.

»Disse forskelle skal forklares med forskellige tilpasninger til omgivelserne for de enkelte arter. Men ud over kropsstørrelse kan vi ikke finde andre ting, som er lige så begrænsende for et dyrs teoretiske maksimale hastighed,« fortæller Myriam Hirt.

T. rex kunne ikke indhente et menneske

Det nye studie viser, at sammenhængen mellem størrelse og hastighed ikke bare gælder dyr på landjorden. Det samme gælder i havet og i luften, hvor også de mellemstore dyr som vandrefalken og marlinen (en sejlfisk) er de hurtigste.

Vandrefalken er eksempelvis hurtigere end gråspurven og kondoren, mens marlinen er hurtigere end guppyen og hvalen.

Desuden kan den nye model til at udregne et dyrs maksimale hastighed også bruges til at beregne, hvor hurtige fortidens dyr var.

Eksempelvis viser Myriam Hirts model, at Tyrannosaurus rex kun kunne løbe med 27 kilometer i timen - altså ikke hurtigere en et menneske – mens andre dinosaurusser som eksempelvis Triceratops løb endnu langsommere.

På den måde kan det nye studie give indsigt i samspil mellem dyr i både nutiden og fortiden.

»Ved at forstå, hvor hurtigt dyr maksimalt kan løbe, kan man også bedre forstå interaktioner mellem byttedyr og rovdyr, og hvordan løbehastigheder spiller ind i deres udvikling af størrelser,« siger Myriam Hirt.

Dansk forsker er ikke imponeret

Den nye måde at se på sammenhænge mellem vægt og hastighed er interessant og nyskabende, da det kommer med en ny matematisk model for at forstå, hvilke faktorer der begrænser et dyrs tophastighed.

Alligevel er professor Tobias Wang fra Institut for Bioscience på Aarhus Universitet ikke imponeret.

Han har ikke deltaget i det nye studie, men han har læst det og mener ikke, at forskerne har belæg for deres konklusioner.

»Forskerne skriver selv, at de ikke har målinger for de fysiologiske og biokemiske parametre, som de putter ind i deres model. Det vil sige, at de laver nogle estimater for eksempelvis, hvor meget mælkesyre de forskellige dyr opbygger i musklerne. Det kan meget vel være, at de har ret i deres antagelser, men de grundlæggende data findes bare ikke, og modellen kan derfor ikke efterprøves,« siger Tobias Wang.

Den danske forsker synes, at ideen, som Myriam Hirt med kollegaer præsenterer, er interessant, men udførelsen minder mest af alt om en tryllekunst.

»Det kan da godt være, at de har ret i de antagelser, som de ligger til grund for deres konklusioner, men der findes ikke data til at kunne verificere deres teori. Derfor mener jeg, at studiet nærmere er en beskrivelse af en hypotese end et reelt resultat,« siger Tobias Wang.

Forsker svarer ikke på kritik

Vi har forsøgt at få Myriam Hirt til at kommentere på Tobias Wangs kritik, men på grund af sommerferie har det ikke været muligt.

I stedet fortæller en anden af forskerne bag det nye studie, professor Ulrich Brose fra samme institution som Myriam Hirt, at det er en del af modeludviklingen, og at det nok vil tage for lang tid at forklare alle de tekniske detaljer, der ligger til grund for udviklingen af deres model.

»Men jeg glæder mig til at se fremtidige videnskabelige studier, der integrerer de biomekaniske restriktioner med tidsafhængig acceleration,« skriver Ulrich Bose i en mail til Videnskab.dk.