Nega dunyodagi eng tez odam ham oddiy uy mushukidan oshib keta olmaydi

Nega dunyodagi eng tez odam ham oddiy uy mushukidan oshib keta olmaydi
Nega dunyodagi eng tez odam ham oddiy uy mushukidan oshib keta olmaydi
Anonim

Yangi tadqiqot natijalariga ko'ra, sayyoradagi eng tez odam ham o'rtacha uy mushugiga eta olmaydi. Gepardlar bilan musobaqada, tezkor olimpiadada g'alaba qozonish imkoniyati yo'q edi. Maksimal tezlikni nima aniqlaydi?

Yangi model turli kuchlar va tana tuzilmalari odamlarda maksimal yugurish tezligini qanday cheklashini tushuntiradi.

O'tgan hafta dunyoning eng tez yuguruvchilari Tokio Olimpiadasida to'planishdi va 100 metrga yugurishda oltin uchun kurashishdi. Lamont Marcell Jeykobs 9, 80 soniyada marraga etib keldi va bu yo'nalishda Italiyaning birinchi oltin medalini qo'lga kiritdi. Ayollar orasida Yamayka oltin, kumush va bronzani qo'lga kiritdi - bu 33 yil oldin Olimpiada rekordini yangilagan Eleyn Tompson -Herah boshchiligidagi aniq g'alaba, bu masofani 10,61 soniyada bosib o'tdi.

Ammo ularning hech biri sakkiz karra Olimpiya chempioni Useyn Bolt merosining cho'qqisiga chiqa olmaydi, u 2017 yilda sportni tark etgan, lekin baribir sayyoramizning eng tezkor odami unvoniga ega. Bolt 100 metrga 9,58 soniyada yugurdi. Biroq, Boltning tezligi soatiga 43,5 kilometrga yetgan bo'lsa -da, bu hali ham oddiy uy mushugining tezligidan kam. (Ha, oddiy uy mushugi.) Sayyoradagi eng tezkor hayvonlar hisoblangan gepard va pronghornlar bilan o'tkazilgan musobaqada Bolt g'alaba qozonish imkoniyatiga ega bo'lmaydi.

Siz hayvonning qanchalik tez yugurishi mushaklarning kattaligiga bog'liq deb o'ylashingiz mumkin: ko'proq kuch, tezlik. Bu qaysidir ma'noda to'g'ri bo'lsa -da, fil hech qachon g'azalni bosib o'tmaydi. Xo'sh, maksimal tezlikni nima aniqlaydi?

Yaqinda Shtutgart universitetidan biomexanik Maykl Gyunter boshchiligidagi bir guruh olimlar hayvonot olamida qaysi tabiat qonunlari maksimal yugurish tezligini belgilashini aniqlashga qaror qilishdi. O'tgan hafta natijalari "Nazariy biologiya" jurnalida e'lon qilingan yangi tadqiqotida ular tana tuzilishi, oyoqlarning uzunligi, mushaklarning zichligi va boshqalarni hisobga olgan holda, tana tuzilishining qaysi xususiyatlari borligini tushuntirish uchun murakkab modelni taqdim etishdi. mumkin bo'lgan eng yuqori tezlikni ta'minlash uchun eng muhimi.

Ushbu yangi tadqiqot to'rtburchaklar va ularning yugurish odatlarining biologik evolyutsiyasi to'g'risida tushuncha beradi va ekologlar tomonidan tezlik chegaralari populyatsiyalarga, yashash joylarini tanlashga va har xil turdagi populyatsiyalar dinamikasiga qanday ta'sir qilishini tushunish uchun ishlatilishi mumkin. Tadqiqot, shuningdek, ikki oyoqli yurish robotlari va turli xil protezlar dizaynini yaxshilash uchun hayvonlar tanasining optimal tuzilishini o'rganayotgan robototexnika va biomedikal muhandislar uchun ham foydali bo'lishi mumkin.

"Bu evolyutsiya sabablarini, shuningdek, tana tuzilishini nima uchun va qanday o'zgartirayotganini tushunish", - dedi Gyunter tadqiqot maqsadi haqida. "Bundan tashqari, turli evolyutsion ehtiyojlar tana tuzilishiga qanday ta'sir qilishi, shu jumladan tez yugurish kerakligi haqidagi bilimingizni kengaytira olasiz."

Germaniyaning biologik xilma -xillikni tadqiq qilish markazidan Myriam Xirt boshchiligidagi bu sohadagi ilgari olib borilgan tadqiqotlar shuni ko'rsatdiki, tezlik kaliti hayvonlar almashinuvi bilan bog'liq, ya'ni ozuqa moddalarini yoqilg'iga aylantirish jarayoni. yugurishda foydalanish uchun mushak tolalarida saqlanadi. Hurt jamoasi katta hayvonlarning yoqilg'isi mayda hayvonlarga qaraganda tezroq tugashini aniqladi, chunki ular og'ir tanalarini tezlashtirish uchun ko'proq vaqt kerak bo'ladi. Bunga mushaklarning charchashi deyiladi. Bu nima uchun - nazariy jihatdan, odam tiranozavrdan ustun kelishi mumkinligini tushuntiradi.

Ammo Gyunter va uning hamkasblari bu xulosaga shubha bilan qarashgan. Men boshqa tushuntirish bera olamiz deb o'yladim, - dedi u, - tezlikni cheklash uchun faqat klassik fizika tamoyillari qo'llaniladigan tushuntirish. Shuning uchun olimlar tana tuzilishi, yugurish geometriyasi va tanaga ta'sir etuvchi kuchlar muvozanati bilan bog'liq 40 dan ortiq turli parametrlardan iborat biomexanik modelni yaratdilar.

"Asosiy g'oya shundaki, yuqori tezlikni cheklaydigan ikkita omil bor", deydi tadqiqotga hammualliflik qilgan Koblenz-Landau universiteti matematikasi Robert Rokenfeller. Birinchisi, havo qarshiligi, bu tanani oldinga siljitishga harakat qilayotgan har bir oyog'iga ta'sir qiluvchi kuchdir. Chiqib ketish kuchining ta'siri massa ortishi bilan kuchaymaganligi sababli, aynan kichik hayvonlarda tezlikni cheklovchi omil bu. "Havo qarshiligining kuchini hisobga olgan holda, agar siz cheksiz og'ir bo'lsangiz, siz cheksiz tez yugurardingiz", - tushuntirdi Rokenfeller.

Tana vaznining oshishi bilan ortib boradigan ikkinchi ta'sir qiluvchi omil - bu harakatsizlik holatidan tezlashganda, inertiya, ya'ni tananing holatining o'zgarishiga qarshiligi. Rokenfellerning aytishicha, hayvonning o'z massasini tezlashtirish uchun vaqt chegarasi bor: bu oyog'i erdan yotgan paytdagi oyog'i erdan ko'tarilgunga qadar bo'lgan vaqt oralig'i. Bu, ayniqsa, katta hayvonlar uchun cheklangan: qancha oldinga siljish kerak bo'lsa, impulsni engish shunchalik qiyin bo'ladi. Shunday qilib, tana vazni past bo'lgan hayvonlar afzalliklarga ega.

Tadqiqot natijalariga ko'ra, havo qarshiligi va harakatsizligini engish uchun tana vaznining optimal qiymati taxminan 50 kilogrammni tashkil qiladi. Bu gepard va tanglaylarning o'rtacha vazni bo'lishi bejiz emas.

Gyunter jamoasi, shuningdek, vazni taxminan 100 kg bo'lgan har xil tana tuzilmalari uchun nazariy maksimal tezlikni hisoblay oldi. Bunday kattalikdagi uy mushugi soatiga 74 kilometr tezlikda yugurishi mumkin edi; agar ulkan o'rgimchak, agar oyoqlari qandaydir og'irlikni ushlab tura olsa, soatiga 56 kilometrgacha tezlashadi. Bu ajablanarli emas, lekin 100 kilogramm og'irlikdagi odam uchun o'rtacha ko'rsatkich bu qatorda oxirgi: uning tezligi soatiga 38 kilometrdan oshmaydi.

Ammo tana kattaligi yuqori tezlikka ta'sir qiladigan yagona xususiyat emas. Model oyoq uzunligi ham muhimligini ko'rsatdi. Oyoqlari uzunroq bo'lgan hayvonlar oyog'i erdan ko'tarilishidan oldin tanasini oldinga siljitishi mumkin, bu esa oyoqning o'rta fazasi bilan erdan ko'tarilish orasidagi tezlashuv vaqtini uzaytiradi.

Nega to'rt oyoqli hayvonlar odamlarga qaraganda tezroq yugurishi mumkinligi haqida Gyunter buni tushuntirdi: bu bizda faqat ikki oyog'i borligi uchun emas, balki bizning tanamiz tik turganida va tortishish kuchini to'liq boshdan kechirganimizda. Ikki oyoqli jonzotlarning evolyutsiyasi jarayonida umurtqa pog'onasi ancha harakatchan bo'lib qoldi, chunki ular uchun muvozanat va barqarorlik tezlikning ustuvor vazifasi edi. Shu bilan birga, tanasi erga parallel joylashgan hayvonlar, evolyutsiya jarayonida, oyoqning er bilan uzoq vaqt aloqa qilishi uchun maqbul bo'lgan egiluvchan tikanlarni oldilar.

Mushaklar charchashi haqida nima deyish mumkin? "Bu muhim emas", deydi Gyunter. Uning tadqiqotlari natijasida uning jamoasi har qanday hayvon yoqilg'isi tugagunga qadar maksimal tezligining kamida 90 foizigacha tezlashishi mumkin degan xulosaga keldi.

Alabama shtatidagi Daufin oroli dengiz laboratoriyasining ekologi, hayvonlarning harakatlanishini o'rganuvchi Karl Kloyd, evolyutsion nuqtai nazardan, biomexanik tushuntirish yoqilg'isi tugagan mushakdan ko'ra mantiqiyroq, deb hisoblaydi. "Men taklif qilardimki, evolyutsiya jarayonida hayvonlar bunga moslashishi kerak edi", dedi u. Biroq, u yangi modelni tasdiqlash uchun ko'proq eksperimental tadqiqotlar zarurligini tan oldi.

Gyunter va Rokenfeller o'z xulosalarini sinab ko'rish uchun ko'proq tajribalar o'tkazish kerak, degan fikrga qo'shilishadi va ular boshqa olimlarga testni davom ettirish uchun keng qamrovli modelni taqdim etishgan deb hisoblaydilar. Biroq, hamma olimlar bu qiyinchiliklarga to'la bo'lishini tan oladilar. Olimlarga laboratoriyada hayvonlarni suratga olish va kuzatish yoki ularning harakatining biomexanikasini tahlil qilish uchun yuqori sifatli video kadrlardan foydalanish kerak bo'ladi, dedi Kloyed. Yugurayotgan hayvonning harakatini o'rganishning eng aniq usuli bu mushak to'qimalariga mexanik datchiklarni implantatsiyasi va ularni tabiiy muhitda kuzatish bo'lishi mumkin. Ammo, Gyunterning so'zlariga ko'ra, bu ko'plab logistika va axloqiy masalalarni o'z ichiga oladi.

Kloyed, shuningdek, bu tahlil qanday kengayayotganini ko'rishni xohlaydi, ayniqsa uchish va suzish kabi harakatlanishning boshqa usullarini qamrab oladi. "Agar bu gipoteza to'g'ri chiqsa, uni atrofdagi boshqa narsalarga qo'llash mumkin".

Xo'sh, kimdir Useyn Boltning rekordini yangilay oladimi? Balki, lekin odamlar bundan ham tezroq yugurishlari dargumon. Yugurish biomexanikasi shuni ko'rsatadiki, biz allaqachon inson tanasining chegaralariga yaqinlashmoqdamiz. Qachonki kimdir sayyoradagi eng tezkor odamga aylansa, u bu unvonni faqat odamlar orasida olishiga rozi bo'ladi. Hayvonot olamida biz ishonadigan hech narsa yo'q.

Tavsiya: