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一項國際研究近期發現，陸生動物所能達到的最大奔跑速度受肌肉收縮速度和振幅這兩個因素限制。而獵豹等中型陸生動物身上，這兩個極限剛好能達到平衡。這一理論解釋了為什麽獵豹等中型動物，而不是大象或螞蟻跑得更快。該成果可能有助於未來設計類似奔跑能力的機器人。
英國帝國理工學院等機構組成的國際研究團隊建立了一個物理模型，研究肌肉如何限制陸生動物的最高奔跑速度。根據這一模型，第一個極限與肌肉收縮速度相關，被稱為「動能容量極限」。與體重較大的動物相比，小動物奔跑時肌肉產生了相對其體重而言很大的力量，因而收縮速度受限。第二個極限與肌肉收縮振幅相關，被稱為「做功能力極限」。由於大型動物較重，它們的肌肉相對於體重產生的力量較小，因此肌肉收縮振幅受限。
研究人員舉例稱，對於犀牛或大象等大型動物來說，奔跑就像舉起一個巨大的重物，因為它們的肌肉相對較弱，而重力又使它們付出更大的代價，因此這類動物最終不得不隨著體重的增大而放慢奔跑速度。而獵豹等相似大小的動物通常體重在50千克左右，這是身材上的一個「甜蜜點」，這一範圍內上述兩個極限大致能同時達到，因此這類動物的奔跑速度最快，時速可達上百公裏。
除了解釋動物如何跑得快，新模型可能還為理解動物群體之間的差異提供重要線索。比如蜥蜴和鱷魚等大型爬行動物通常比大型哺乳動物小、速度慢，一種解釋是，按重量計算，四肢肌肉在爬行動物體內所占的比例較小，這意味著它們在體重較小的時候就達到了做功極限，因此必須保持較小身材才能快速移動。
該研究已在英國【自然·通訊】雜誌發表。由於當前研究數據僅涉及約400種不同大小的陸生動物，下一步研究人員還將分析在水中遊動和在空中飛翔的動物大小與速度的關系。 （據新華社）
【光明日報】（2024年03月21日 14版）
來源： 光明網-【光明日報】
