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大象不夠獵豹快?關鍵在於能量

2017/7/18 — 22:16

大象擁有大量加速肌肉細胞,理應會跑得比其他動物更快。然而,真正速度最快的動物,往往都是比大象體型小的動物。德國生態學家 Myriam Hirt 的研究團隊就找出背後原因,研究已刊於《自然 — 生態與演化》

科學家一直未了解獵豹、旗魚等中等體型的生物速度比體型最大的動物速度快的原因。為此,Hirt 的研究團隊收集了近 480 種生物速度數據,當中包括昆蟲、雀魚、爬蟲和哺乳類動等體型不同生物。她們將體型數據與速度對比後發現,動物速度雖會隨著體型上升而增加,但大型動物的最高速度卻會隨體型上升而下跌。她們認為這現象並不是由動物構造引起,真正限制大型動物移動速度的,是細胞新陳代謝。

動物可以跑多快,主要取決於快速收縮 (fast-twitching) 肌肉數量。研究人員發現體型較大動物的快速收縮肌肉細胞雖多,卻會在達到「最高速度」前,完全消耗可用能量。換句話說,大型動物加速時間雖然相對其他動物短,但可移動的最高速度亦被限制;相反,中型動物加速時間較短,能在能量耗盡前將速度加速至最高水平。

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Hirt 在報告中指出,此研究模型也可套用到史前生物研究例如恐龍或者大型雀鳥祖先,讓科學家可準確地估計不同體型恐龍的速度——暴龍的速度可能比以往模型估算的慢。沒有參與研究的澳洲生態生理學家 Christofer Clemente 亦向《科學》表示,今次研究為其他動物學家提供了新方法,找出恆溫動物與冷血動物速度在陸地或海中不同的原因。

不過,演化生物學家 John Hutchinson 認為研究仍有不足,小型動物速度有限的原因,有機會跟大型動物速度慢的原因不同。另一位古生物學家 Thomas Holtz 也指出,部份生物雖然體型類近,但速度相差甚遠。其中人類與獵豹體型雖然相若,但後者速度卻比人類快 3 倍,時速可達每小時 120 公里。

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未來研究或可以再考慮其他因素,其中,上周發佈的黑猩猩研究就發現快速收縮肌肉所佔比率會影響相應力量。也許速度亦有相似機制影響動物移動速度。 

來源:
Science, Why midsized animals are the fastest on Earth, 17 Jul 2017

報告:
Hirt, M.R., Jetz, W., Rall, B.C. & Brose U. (2017). A general scaling law reveals why the largest animals are not the fastest. Nature Ecology & Evolution. Published Online. DOI: 10.1038/s41559-017-0241-4

文/Edward Ho、審核/Alan Chiu

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