حیوانات بزرگ برای جلوگیری از گرم شدن بیش از حد آهسته تر از حیوانات کوچک حرکت می کنند

محققان دریافتند برای حیواناتی که بیش از یک تن وزن دارند، دشواری خنک ماندن در حین سفر در مسافت های طولانی، عامل محدودکننده کلیدی سرعت آنها است، صرف نظر از اینکه می دوند، شنا می کنند یا پرواز می کنند.

این یافته ها نشان می دهد که گرم شدن کره زمین مشکلی بزرگتر از آنچه قبلا تصور می شد برای حیوانات بزرگ خواهد بود. الکساندر دایر از مرکز آلمانی تحقیقات تنوع زیستی یکپارچه در لایپزیگ می گوید: «اگر مدل ما درست باشد، حیوانات بزرگتر باید فعالیت خود را به طور کلی کاهش دهند یا باید به سمت رفتار شبانه تر حرکت کنند.

دایر و همکارانش با گردآوری پایگاه داده ای از حداکثر سرعت پایدار بیش از 500 گونه جانوری، از حشرات و ماهی گرفته تا نهنگ ها و فیل ها، شروع به کار کردند. آنها فقط شامل مطالعات حیوانات در حال حرکت آزادانه در طبیعت بر اساس، به عنوان مثال، ضبط ویدئویی، رادار یا دستگاه های ردیابی، و مطالعه حیوانات اسیر را مستثنی کردند.

آنها دریافتند که با بزرگتر شدن حیوانات سرعت سفر افزایش می یابد تا اینکه جرم آنها به 1000 کیلوگرم می رسد، پس از آن سرعت کاهش می یابد و شروع به کاهش می کند. این تیم به چندین توضیح احتمالی نگاه کرد و به این نتیجه رسید که یک مدل ساده تخمین می‌زند که حیوانات چقدر باید سرعت خود را کاهش دهند تا از گرمای بیش از حد جلوگیری کنند، می‌تواند شکل منحنی را توضیح دهد.

دایر می گوید، مسئله این است که ماهیچه ها اساساً بسیار ناکارآمد هستند. به ازای هر 100 ژول انرژی شیمیایی که به ماهیچه های شما پمپ می شود، 70 ژول از آن به گرما تبدیل می شود.

حیوانات کوچک به دلیل نسبت سطح به حجم بالاتر می توانند این گرمای اضافی را به سرعت از دست بدهند، اما برای حیوانات بزرگ این گرما به یک مسئله اصلی تبدیل می شود.

به نظر می‌رسد که این مشکل برای حیوانات شناگر است، حتی اگر بدن‌ها می‌توانند گرما را در آب سریع‌تر از هوا دفع کنند. دایر فکر می‌کند این به این دلیل است که حیوانات دریایی بزرگ مانند نهنگ‌ها عایق زیادی برای گرم نگه داشتن آنها در حالت استراحت دارند. او می‌گوید: «تخلیه گرما یک ویژگی حیوان است نه وسیله‌ای که در آن حرکت می‌کنند.

“من فکر می کنم [the team] والتر جتز از دانشگاه ییل می گوید: یک استدلال قانع کننده وجود دارد که حیوانات با جثه بزرگ با محدودیت متابولیک اضافی در حداکثر سرعت خود در ارتباط با گرمای بیش از حد روبرو هستند.

“این یک بینش اساسی مهم است، اما همچنین دارای اهمیت حفاظتی است. از آنجایی که فعالیت‌های انسانی مسافتی را که حیوانات برای رسیدن از یک منطقه جستجوگر به قسمت دیگر نیاز دارند، افزایش می‌دهد، گونه‌های بزرگ جثه، که اغلب در حال حاضر به شدت در معرض خطر هستند، ممکن است در خطر خاصی قرار بگیرند.

هیچ حیوان پرنده زنده ای بیش از 15 کیلوگرم وزن ندارد. اما بسیاری از پتروسارهای پرنده بزرگتر از این بودند، بنابراین ریختن گرمای بیش از حد برای آنها مشکل‌تر بود. دایر می‌گوید این ممکن است توضیح دهد که چرا بسیاری از آنها تاج‌های سر بزرگی داشتند. “من حدس می زنم که آنها نقشی در تنظیم حرارت داشتند.”

در حالی که افزایش دما به ویژه برای حیوانات بزرگ چالش برانگیز است، خنک ماندن حتی برای بسیاری از حیوانات کوچکتر با گرم شدن سیاره به یک مشکل تبدیل شده است. برخی از حیوانات در حال تکامل بدن کوچکتر هستند تا به آنها کمک کند در پاسخ سریعتر گرما را از دست بدهند.

برخی از اعضای تیم قبلاً به چگونگی ارتباط اندازه با سرعت یک حیوان در فواصل کوتاه پرداخته اند. آنها به این نتیجه رسیدند که حداکثر سرعت حیوانات بزرگ به توانایی ماهیچه‌ها و استخوان‌ها برای زنده ماندن در برابر نیروهای درگیر، همانطور که قبلاً پیشنهاد شد، محدود نمی‌شود، بلکه با زمان لازم برای شتاب گرفتن محدود می‌شود.

در طول دوی سرعت، عضلات به جای تنفس هوازی مانند مسافت های طولانی، به انرژی ذخیره شده متکی هستند و حیوانات بزرگ قبل از رسیدن به حداکثر سرعت تئوری خود، انرژی خود را تمام می کنند.