الطاقة وراء سرعة الحيوانات متوسطة الحجم
كشــفت دراســات جديدة الســبب في كون الحيوانات متوســطة الحجــم الأسرع على الكرة الأرضية، وهي الحيوانات الضخمة جدا، تنفذ منها الطاقة قبل أن تصل إلى أقصى سرعة، مشيرة إلى أن هذا التحليل قد يساعد العلماء على تقدير سرعات جري بعض الديناصورات.
ذكر تقرير نشرته مجلــة »sciencemag« أن »الفيــل نظريا لا بد أن يجري بشــكل أسرع من الحصان، لأن الكائنات الضخمة تمتلك عددا أكبر من خلايا العضلات المســتخدمة للتسارع، ولكن الحيوانــات ذات الحجم المتوســط تعتبر الأسرع على الكرة الأرضية، وهــذه الحقيقة لطالما صَعُب على الباحثين تفسيرها، ولكن تحليل لحوالي 500 نوع من الكائنات الحية تتراوح بين ذباب الفاكهة، وحتــى الحيتان أظهرت الســبب، وهو أن خلايا العضلات في الحيوانــات الضخمة تخسر طاقتها قبل أن تصل إلى أقصى سرعة افتراضية«.
أضاف التقرير أن »الدراســات السابقة حول سرعة الحيوانــات ركزت على فئــات معينة من الحيوانات مثل الثديات، ولكن نطاق هذه الدراسات تطرق لنطاق محدود جدا بالنسبة للحجم«.
قالت عالمة الحيوانات في المركز الألماني لأبحاث التنوع البيولوجي التكاملي في لايبزيغ ميريام هيرت التي شاركت في دراســة نشرتها مجلة Nature Ecology and Evolution أن »هذه المنهجية قد تخفي عوامل مهمة، وذلك بالتركيز على الحيوانات المتشابهة«
ولتجاوز أوجــه القصور هذه، فحصت ميريام وزملاؤها البيانات المجمعة حول مجموعة واسعة من الكائنات الحية، وشملت الفئات التي أخذوها في عينة الاعتبار الكائنات التي تركض وتسبح وتطير، والتي تراوحت مؤشرات كتلة أجســامها من 30 مايكروجراما إلى 100 طن متري.
أوضح التقرير أن »العلماء أعدوا رســما بيانيا على شــكل حرف U يوضح أقصى سرعة للكائن الحي، ويقابلــه كل كائن مؤشر كتلة جســمه، وكشف الرسم أن الحيوانات ذات الحجم المتوسط هم الأعلى سرعة، ولم تكن هــذه النتيجة مرتبطة بالميكانيكا الحيوية، وكيفية تناسق أعضاء الجسم، وكيفية عمل مفاصله، بالإضافة إلى عوامل أخرى«.
وأضــاف أن »أسرع الحيوانــات عــلى الكرة الأرضية، ســواء كانت تجري أم تسبح أم تطير، هم الكائنات الحية ذات الحجم المتوســط، وليسوا بالصغار ولا الكبار حجما، وهذه النتيجة تســتند على قيود أيضية في الأنسجة العضلية.«
وأشارت الدراســة إلى أن »الحيوانات الضخمة جدا تمتلك أليافا عضليــة أسرع في الحركة، وهي ألياف لازمة أثناء الحركة السريعة، والتي بإمكانها افتراضيا أن تزيد من السرعة لفترات أطول، ولكن هذه الأنسجة ينفذ منها الأكسجين في فترة قصيرة، وبذلك تصــل إلى أفضل أداء لهــا قبل أن تصل الكائنــات الحية الأخرى إلى أقــصى سرعة بفترة طويلة جدا .«
أبــان التقرير أن »الأمر مرتبــط أكثر بالقيود الأيضية الأساســية، ومدة الفترة المتطلبة للحيوان حتى يصــل إلى أقصى سرعة افتراضيــة له، بناء على عدد خلايا الأليــاف العضلية سريعة الحركة الموجودة في عضــلات الكائن الحي، مقارنة بطول المدة التي تستغرقها الخلايا حتى تكون مستعدة من حيث الطاقة«.
ووفقا لفكرة الباحثين، فإن »الألياف العضلية سريعة الحركة في الكائنــات الضخمة مثل الفيلة والحيتان تنفذ منها الطاقة قبل أن تصل إلى أقصى سرعة بفترة طويلــة بناء على العدد الإجمالي لهذه الألياف«.
وقالت هيرت وزملاؤهــا إن الطريقة لا بد وأن تُطبّق على الديناصورات التــي قد انقرضت منذ زمن بعيد.
وأضافت أنه »بغض النظر عن نتائج الدراسة التي اقتصرت عــلى نطاق الحجــم، فإن ترتيب تكوين جســم الحيوان له تأثــير كبير على أقصى سرعة للكائن الحي، وأفضــل مثال على ذلك هم البشر والفهود، فرغم أن الإنسان المذكور في دراسة الفريق كان يزن 70 كجم، وذا متوسط سرعة يبلغ 41 كلم في الساعة، كان الفهد الأسرع والذي يبلغ وزنه أقل من الإنسان بـ5 كجم، يركض أسرع منه بثلاثة أضعاف«.