Чи біжить слон за науку
Швидкий темп слона - це ні прогулянка, ні біг: його задні ноги ходять, тоді як передні рисом ходять !
Швидкий рух слона схожий на перегони, хоча він завжди має дві ноги в контакті з землею.
На відміну від зовнішнього вигляду, найбільший на сьогоднішній день сухопутний ссавець рухається дуже швидко, з піковою швидкістю до 20 кілометрів на годину. Але якщо ми розглянемо визначення того, що біг - це рух, коли інколи жодна з кінцівок не торкається землі, то слон не біжить: він завжди має принаймні одну ногу в контакті з землею. Однак Йоахім Генін та Норман Хеглунд з Католицького університету в Лувені, Бельгія, та їх колеги показали, що швидкий рух пахідерми - це подібна раса, яка споживає мало енергії.
Для досягнення цих результатів вони вигулювали і запускали 34 азіатських слона (Elephas maximus) вагою від 800 кілограмів (молоді) до чотирьох тонн (дорослі) на восьмиметровій платформі, обладнаній датчиками, для реєстрації сил реакції. . На основі цих вимірювань дослідники реконструювали рух центрів ваги, а також їх потенційну та кінетичну енергії.
Теоретично, під час прогулянки з будь-якою твариною центр ваги описує рух перевернутого маятника: він найвищий, коли нога вертикальна і опускається, тоді як потенційна енергія трансформується у рух вперед. Під час перегонів, навпаки, центр ваги знаходиться найнижче, коли нога вертикальна до точки опори і піднімається під час розгинання, коли нога відновлює потенційну енергію, що зберігається в м’язах і сухожиллях. Потім рух центру ваги нагадує рух інвертованого маятника, стрижень якого є пружиною (див. Схему в pdf).
Коли слон рухається повільно, під час ходьби, його центр ваги добре коливається, як перевернутий маятник. Але коли тварина прискорюється, її центр ваги описує складний рух: він залишається на одній висоті в першій частині кроку, тоді як слон переміщує свою вагу з боку в бік, потім він спускається і піднімається під час другої частини крок, як центр ваги бігуна.
Враховуючи зміщення центру ваги, можна вважати, що на великій швидкості слон ходить задніми лапами, а рись - передніми. Можливо, слід придумати назву для цього типу руху ...
Дослідники також виявили, що ця швидка прогулянка споживає мало енергії: слон витрачає на одиницю маси втричі менше калорій, ніж людина, що біжить, і в 30 разів менше, ніж миша. Це було б пов’язано з високою частотою кроків і більшою стійкістю під час бігу: слон завжди тримає дві ноги на землі на високій швидкості, а три на помірній. В результаті його центр ваги коливається пропорційно менше, ніж у інших видів, зменшуючи енергетичні витрати на швидкі подорожі.
Це дослідження ставить питання про переміщення інших наземних рослиноїдних гігантів, також чотириногих, з вертикальними ногами та вагою, еквівалентною кільком слонам: динозаврам зауроподів. Чи бігали ці динозаври подібним чином? Можна припустити, що, оскільки обмеження енергетичних витрат є значною перевагою. Залишилося відкрити "гоночну" трасу зауропода !