À travers le règne animal, les animaux les plus rapides sont toujours de taille moyenne. Les guépards dépassent les lions, les dauphins dépassent les orques et les faucons pèlerins volent plus vite que les pygargues à tête blanche.
Des corps plus gros signifient des muscles plus gros et plus puissants, il n'y avait donc pas de raison claire pour cette règle - après tout, pourquoi les animaux plus gros ne devraient-ils pas utiliser leur avantage de puissance pour la vitesse?
Maintenant, les scientifiques ont découvert une raison mathématique: selon de nouvelles recherches, les plus gros animaux sont limités par la quantité d'énergie qu'ils peuvent mobiliser pour accélérer.
"Au moment où les grands animaux atteignent des vitesses plus élevées pendant le sprint, leurs réserves d'énergie rapidement disponibles s'épuisent également rapidement", a déclaré Myriam Hirt, chef de l'étude, zoologiste au Centre allemand de recherche intégrative sur la biodiversité, à Leipzig.
Piège à vitesse
Hirt s'est intéressée à comprendre la relation entre la taille et la vitesse tout en travaillant sur un projet qui l'obligeait à estimer les vitesses maximales des animaux. Les méthodes traditionnelles d'estimation de la vitesse basées sur la taille du corps ont donné des nombres absurdes pour les plus gros animaux. Pour les éléphants, par exemple, le calcul est sorti à une vitesse maximale de 373 mph (600 km / h), a-t-elle déclaré à Live Science. Les éléphants courent en fait à une vitesse maximale de 21 mph (34 km / h).
Hirt était loin d'être le premier à remarquer que les plus grands animaux terrestres n'étaient pas très rapides. Mais en creusant davantage, elle s'est rendu compte que le schéma était valable aussi pour les animaux volants et les nageurs.
"Cela m'a fait réaliser que le mécanisme sous-jacent devait être un principe très général", a-t-elle déclaré.
Hirt a construit un modèle mathématique pour expliquer ce mécanisme. Les animaux atteignent leur vitesse de course maximale sur des sprints courts et non sur de longues distances, a-t-elle déclaré. Les sprints courts sont propulsés en anaérobie, ce qui signifie que le carburant qui alimente les muscles provient d'un stockage à court terme et est limité. (Le métabolisme aérobie, qui réapprovisionne les muscles en carburant fabriqué à l'aide d'oxygène, stimule les efforts plus longs.)
La masse doit surmonter l'inertie pour qu'un animal se déplace, a déclaré Hirt, de sorte qu'un éléphant ne peut pas se lancer dans un sprint aussi rapidement qu'une souris. Au moment où l'éléphant se met en route, il a déjà utilisé une bonne quantité de ses réserves d'énergie anaérobie. En conséquence, les plus grands animaux n'atteignent jamais les vitesses de course théoriques que leur taille musculaire pourrait suggérer, a rapporté Hirt aujourd'hui (17 juillet) dans la revue Nature Ecology & Evolution.
La relation entre la masse corporelle et la vitesse est en forme de bosse: la vitesse augmente avec la taille du corps jusqu'à un certain point, puis diminue à mesure que la taille du corps dépasse la disponibilité énergétique.
Taille et vitesse
Hirt a testé son modèle contre une base de données de 474 espèces à travers le règne animal. Elle a constaté qu'il prédisait des vitesses maximales avec une précision de près de 90% pour les coureurs, les nageurs et les flyers. Les 10% restants à expliquer pourraient être attribués à une variété de problèmes, tels que l'erreur de mesure, les adaptations corporelles spécifiques à l'espèce et la source de chaleur d'un animal - si un animal est endothermique (à sang chaud) ou ectothermique (à sang froid), Dit Hirt.
Les animaux endothermiques terrestres sont légèrement plus rapides que les animaux ectothermiques, simplement parce que les animaux endothermiques peuvent être actifs quelle que soit la température extérieure. Curieusement, ce schéma est inversé dans l'eau: les créatures à sang froid sont en fait plus rapides que celles à sang chaud. C'est probablement parce que les créatures à sang chaud de l'océan, comme les pingouins et les baleines, passent du temps sur la terre ou ont un ancêtre terrestre, a déclaré Hirt. Ces animaux ont probablement évolué certains compromis qui les rendent légèrement plus lents dans l'eau, a-t-elle déclaré.
Bien que les humains soient un peu plus lents, en moyenne, que ne le prévoit la formule de Hirt, Usain Bolt - le détenteur du record pour les sprints de 100 et 200 mètres - correspond bien aux données, a déclaré Hirt. C'est probablement parce que les humains n'ont pas les types d'adaptations qui aident à rendre les guépards si rapides, comme les épines et les articulations ultra-flexibles.
La nouvelle formule de vitesse pourrait être utile pour de futures recherches impliquant le mouvement et la migration des animaux, ainsi que les interactions prédateur-proie, a déclaré Hirt. Il pourrait également être utilisé pour mieux déterminer la vitesse à laquelle les animaux éteints pourraient se déplacer. Selon les calculs de Hirt, Velociraptor probablement accéléré à une vitesse maximale de 34 mph (54,5 km / h), T. rex pourrait le mettre en marche jusqu'à 17 mph (27 km / h) et Brachiosaurus débité à 7 mph (11,9 km / h) au plus vite.
Article original sur Live Science.
