בזמן שתכונות מפתח רבות כגון כוח, אורך גפיים, תוחלת חיים וגודל המוח נוטות לגדול עם גודלם של בעלי החיים, מהירויות הריצה המקסימליות נוטות להיות הגבוהות ביותר בקרב בעלי חיים בינוניים.
כדי לחקור את הסיבה לכך, צוות חוקרים מאימפריאל קולג' בלונדון, אוניברסיטת הרווארד, אוניברסיטת קווינסלנד ואוניברסיטת סאנשיין קוסט, פיתח מודל פיזי של האופן שבו שרירים, המנוע האוניברסלי של בעלי החיים, מגבילים את מהירות הריצה הגבוהה ביותר של חיות יבשתיות.
"החיות המהירות ביותר אינן פילים גדולים או נמלים זעירות, אלא אלו שגודל גופן בינוני, כמו ברדלסים", אמר ד"ר דיוויד לבונטה מאימפריאל קולג' בלונדון. המחקר, שהתפרסם בכתב העת Nature Communications, עסק בקשר בין התכווצות השרירים לבין מהירות הריצה, תוך בחינת שני תנאים שקשורים לכך.
"המפתח למודל שלנו הוא ההבנה שמהירות הריצה המקסימלית מוגבלת גם על ידי מהירות התכווצות השרירים, אך גם על ידי כמה הם יכולים להתכווץ. בעלי חיים בגודל של ברדלס נמצאים בנקודה האופטימלית בסביבות 50 ק"ג. כתוצאה מכך, נחשבים הברדלסים לבעלי החיים היבשתיים המהירים ביותר, שכן הם יכולים להגיע למהירות של עד 105 קמ"ש", אמר פרופ' כריסטופר קלמנטה, מאוניברסיטת סאנשיין קוסט ומאוניברסיטת קווינסלנד.
הגבול הראשון, המכונה "מגבלת קיבולת האנרגיה הקינטית", מצביע על כך שהשרירים של בעלי חיים קטנים יותר מוגבלים לפי המהירות שבה הם יכולים להתכווץ. מכיוון שבעלי חיים קטנים מייצרים כוחות גדולים ביחס למשקל שלהם, הריצה עבורם דומה להאצה בהילוך נמוך בעת רכיבה בירידה.
הגבול השני, המכונה "מגבלת כושר העבודה", מצביע על כך שהשרירים של בעלי חיים גדולים מוגבלים לפי מידת יכולת ההתכווצות של שריריהם. מכיוון שבעלי חיים גדולים כבדים יותר, השרירים שלהם מייצרים פחות כוח ביחס למשקלם, כך שריצה דומה להאצת רכיבה במעלה גבעה בהילוך גבוה. "עבור בעלי חיים גדולים כמו קרנפים או פילים, ריצה מרגישה כמו הרמת משקל עצום, כך שהעלות גדולה יותר וכתוצאה מכך מואטת מהירות הריצה ככל שהגוף גדול יותר", אמר ד"ר פיטר בישופ מאוניברסיטת הרווארד.
החוקרים השוו את התחזיות שלהם לנתוני מהירות וגודל בעלי חיים יבשתיים שנאספו מיותר מ-400 מינים - מיונקים גדולים, ציפורים ולטאות ועד עכבישים וחרקים זעירים. המודל חזה במדויק כיצד מהירות הריצה המקסימלית משתנה עם גודל הגוף עבור בעלי חיים ביותר מ-10 סדרי גודל מבחינת מסת הגוף - מקרדית זעירה במשקל 0.1 מיליגרם ועד פילים במשקל 6 טונות.
הממצאים לא רק שפכו אור על העקרונות הפיזיקליים של התפתחות השרירים, אלא גם סייעו בהבנת ההבדלים בין קבוצות שונות של בעלי חיים - זוחלים גדולים, כמו לטאות ותנינים, הם בדרך כלל קטנים ואיטיים יותר מיונקים גדולים. "הסבר אפשרי לכך עשוי להיות ששריר הגפיים מהווה אחוז קטן יותר מגופם של זוחלים, לפי משקל, כלומר שהם מגיעים ל'מגבלת כושר העבודה' במשקל גוף קטן יותר, ולכן צריכים להישאר קטנים כדי לנוע במהירות", אמר ד"ר טיילור דיק מאוניברסיטת קווינסלנד.
המודל, בשילוב עם נתונים ממינים מודרניים, חזה בנוסף שבעלי חיים יבשתיים שמשקלם כבד מ-40 טונות יתקשו לזוז. היונק היבשתי הכבד ביותר שקיים כיום הוא הפיל האפריקני ששוקל כ-6.6 טונות - אך חלק מהדינוזאורים היבשתיים, כמו פטגוטיטאן, שקלו הרבה יותר מ-40 טונות.
על כן, יש להיזהר בהערכת האנטומיה השרירית של בעלי חיים שנכחדו על פי נתונים של בעלי חיים שלא נכחדו, שכן ייתכן כי ענקים שנכחדו פיתחו אנטומיות שרירים ייחודיות, מה שדורש מחקר נוסף. המחקר מעלה שאלות לגבי האופן שבו הצליחו דינוזאורים מסיביים לנוע, כמו גם שאלות הדורשות איסוף נתונים ממוקד יותר על קבוצות בעלי חיים ספציפיות, כמו זוחלים או עכבישים. "המחקר שלנו העלה שאלות רבות ומעניינות לגבי פיזיולוגית השרירים של בעלי חיים שנכחדו ושלא נכחדו כאחד, כולל ספורטאים. למעשה, אילוצים פיזיים משפיעים גם על בעלי חיים שוחים ומעופפים, כך שפנינו כעת למחקר המשך שישלים את התמונה לצד התובנות לגבי בעלי החיים היבשתיים", סיכם ד"ר לבונטה.
