為什麼體積最大的動物速度不是最快

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動物王國里，速度最快的動物通常是中等大小：獵豹跑的比獅子快；海豚游的比鯨魚快；游隼飛的比禿鷹快……

更大的身體，意味著更大更有力量的肌肉，所以題述的定論沒有啥道理可言——畢竟，為什麼體積大的動物不能用強大的力量增速呢？

現在，科學家們發現了原因：新的研究表明，體積大的動物加速時，會被他們所能動用的能量限制。

「體積大的動物衝刺時，達到更快的速度，他們即刻可得的能量儲備也很快消耗完了。」該研究的負責人、在德國中心進行綜合生物多樣性研究的動物學家Myriam Hirt說。

速度陷阱

當某次Hirt需要估算動物的最大速度時，她開始對體積大小和速度快慢之間的關聯產生興趣。傳統估算速度的方式，往往基於動物的體積大小，而這樣估算會導致體積大的動物速度快得離譜。Hirt告訴生活科學網，拿大象來說，通過計算得出，它的速度高達600 km/h。實際上，大象最大的速度僅有34 km/h。

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「陸地上體積最大的動物速度不是最快的」，Hirt不是第一個注意到這一點的人。但當她研究地越深入，她意識到，這一定論也適用於天上飛的和水裡游的動物。

「這讓我意識到，潛在於體積大小之下的機能，必是導致這一結果的原理。」她說。

Hirt建造了一個數字模型來解釋這一機能。她說，通過短距離而非長距離的衝刺，動物達到他們的最大速度。短距離衝刺是一種厭氧運動，意味著為肌肉提供能量的燃料來自短期的、有限的存儲(與厭氧相區別的有氧代謝是指，通過吸入、輸送與使用氧氣，為肌肉提供能量補給，增強運動耐久性)。

「動物移動時，質量需要克服慣性，」Hirt說，「所以一頭大象突然衝刺的階段，速度不可能像老鼠一樣快。」當大象開始運動時，它已經消耗了自身存儲的大量厭氧能量。Hirt表示，結果是，體積大的動物從未到達理論上他們應有的奔跑速度。

體積大小和速度快慢之間的關聯是駝峰形的：速度和體積成正比，到達一個頂點後，速度會由於體積超出可獲得的能量而減慢。

體積和速度

Hirt用一個囊括474個動物的資料庫測試了她的模型。她發現在地上跑的、水裡游的、天上飛的動物中，模型所預測的最大速度近90%都是準確的。Hirt說，餘下的10%可能是由於各種各樣的問題所導致的，比如測量誤差、測量對象特異的體質和動物熱量的來源(是恆溫、溫血動物還是變溫、冷血動物)。

陸地上的溫血動物速度比變溫動物稍快一點兒，僅僅因為溫血動物可以不受外界溫度的影響而活動。奇怪的是，這一模式在水中無法成立：在水中，變溫動物的速度比溫血動物要快。Hirt說，這可能是因為海洋里的溫血生物，比如企鵝和鯨魚，也會在陸地上生存一段時間、或是祖先從陸地而來。

雖然平均來看，相比Hirt的預測，人類的速度有點兒慢，但100米和200米短跑的記錄保持者Usain Bolt還是挺符合這一數據的。這可能是因為人類沒有那種讓獵豹跑的很快的身體類型，比如柔性的脊椎和關節。

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Hirt表示，新的速度準則可以用來處理未來關於動物運動和遷徙的研究，以及動物界捕食者與被捕食者的相互作用研究。它也可以更精確地指出，動物到底可以運動多快。根據Hirt的計算，迅猛龍的最大速度可能為54.5 km/h，霸王龍為27 km/h，腕龍在它最迅敏的時候，時速為11.9 km/h。

本文譯自 livescience，由譯者 金桔楓 基於創作共用協議(BY-NC)發布。

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