Чем больше размеры тела, тем ниже отношение его площади к объему. Это затрудняет отвод избыточного тепла от тела, и крупные животные двигаются медленнее, чем организмы среднего размера. Это соотношение характерно для всех видов бега, плавания и полета и, вероятно, станет более выраженным в условиях глобального потепления.
Гигантские животные, включая слонов, иногда могут ходить довольно быстро. Однако, как правило, их движения плавные, и кажется, что они замедляются. Как бы они ни двигались - бегали, плавали или летали, - крупные существа не так быстры, как более мелкие животные. Немецкие биологи объясняют это сложностью отвода тепла от их больших тел.
Статья опубликована в журнале PLoS Biology.
Статья опубликована в журнале PLoS Biology.
Бег животных
Александр Даер (Alexander Dyer) и его сотрудники использовали результаты предыдущих исследований для составления базы данных максимальной скорости более 500 видов животных. В базу данных были включены только свободно живущие, активно передвигающиеся существа из различных групп, от насекомых до млекопитающих, включая слонов и китов. Исследование показало, что эта скорость увеличивалась до тех пор, пока животное не достигало массы около одной тонны, а затем начинала снижаться после достижения плато.
Ученые рассмотрели различные факторы, способствующие этому эффекту. Оказалось, что модель, связанная со скоростью и выделением тепла, лучше всего соответствует фактическим данным. Примерно 70% энергии, затрачиваемой при сокращении мышц, рассеивается в виде тепла. Избыток тепла перегревает тело и требует постоянного охлаждения.
Крупным животным делать это намного сложнее: отведение тепла происходит через поверхность, площадь которой растет пропорционально квадрату линейных размеров, тогда как объем, в котором и генерируется тепло, — пропорционально кубу. Поэтому отношение площади тела к его объему неизбежно падает с увеличением массы животного, а избавление от лишней температуры становится все большей проблемой.
Это относится не только к сухопутным, но и к морским животным. Несмотря на то, что морские животные окружены водой, которая обладает огромной теплоемкостью и могла бы легко охладить тело любого размера. Это объясняется ее сильным изоляционным свойством, которое препятствует потоку энергии с поверхности и позволяют им поддерживать нормальную температуру во время отдыха.
Летающих животных такой массы не существует, но в далеком прошлом некоторые из них были довольно крупными, например, птерозавры. Исследование предполагает, что это могло привести к образованию огромных выступов на их головах для рассеивания тепла.
Кроме того, результаты исследования указывают на то, что изменение климата в настоящее время представляет особую угрозу для крупных животных. По мере роста глобальных температур животным становится все труднее избавляться от избыточного тепла. В результате животные могут двигаться медленнее и постепенно переходить на ночной образ жизни.
