Gli animali di taglia media dominano le prime posizioni nella sezione di corsa delle Olimpiadi animali. Questo grazie a un nuovo modello di prestazioni muscolari che ha svelato il motivo di tale predominio. Infatti, per molti criteri importanti, gli animali trovano vantaggioso essere grandi. Sebbene gli insetti possano sollevare pesi sorprendenti in rapporto alla loro dimensione, in termini assoluti sono gli animali più grandi ad essere i più forti e a vivere di solito più a lungo. Molte misure delle prestazioni animali possono essere previste dalla loro dimensione utilizzando una semplice legge di potenza, sebbene non in modo perfetto, ma abbastanza accurato.
Tuttavia, quando si tratta di velocità, i ghepardi possono superare di gran lunga animali molto più grandi, posizionandosi vicino alla vetta della lista insieme ad altri animali di taglia media. Questa anomalia ha sorpreso gli zoologi, che si sono interrogati sul motivo per cui la velocità di corsa si discosta dai modelli regolari che governano la maggior parte degli altri aspetti dell’anatomia e delle prestazioni animali. Il dottor David Labonte dell’Imperial College di Londra ha sollevato questa domanda, contribuendo a rispondervi insieme ai suoi coautori.
Labonte e il suo team hanno scoperto che ci sono due fattori limitanti per la velocità di corsa degli animali, anziché uno come si pensava in precedenza. Hanno esplorato il modo in cui i muscoli si contraggono, utilizzando queste informazioni per costruire un modello fisico in grado di prevedere la velocità di corsa di un animale. Per confermare l’accuratezza del modello, hanno confrontato le previsioni con le misurazioni raccolte da altri su più di 400 specie, dalle minuscole creature come gli insetti ai più imponenti mammiferi.
Il coautore professore Christofer Clemente dell’Università della Sunshine Coast ha spiegato che la massima velocità di corsa è limitata sia dalla velocità con cui i muscoli si contraggono, sia da quanto possono accorciarsi durante una contrazione. Gli animali della taglia di un ghepardo si trovano in un punto fisico ottimale intorno ai 50 chilogrammi, dove questi due limiti coincidono, rendendoli così i più veloci, con velocità che possono raggiungere i 105 chilometri all’ora.
Gli animali più piccoli sono frenati dal primo limite, poiché i loro muscoli non possono contrarsi abbastanza velocemente per competere con gli animali di taglia media. Al contrario, gli animali di taglia grande si scontrano con il limite di capacità lavorativa, non riuscendo a produrre forze sufficienti per accelerare le loro grandi masse a velocità elevate. Questo spiega perché animali come rinoceronti ed elefanti devono inevitabilmente rallentare man mano che crescono.
I ricercatori hanno paragonato la situazione al numero di Reynolds nella dinamica dei fluidi, dove la viscosità domina a piccole scale e le forze inerziali a scale più grandi. I ghepardi, oltre a essere della giusta dimensione per la massima velocità, sono anche sprinter ben adattati, puntando tutto sui muscoli a contrazione rapida. Inoltre, sono risparmiati dalla competizione con grandi rettili come i coccodrilli, che non possono eguagliare le velocità dei mammiferi di taglia simile.
Il dottor Taylor Dick dell’Università del Queensland ha ipotizzato che la struttura muscolare dei rettili potrebbe essere la causa della loro limitata velocità, poiché il muscolo degli arti è una percentuale più piccola del corpo rispetto ai mammiferi, impedendo loro di muoversi velocemente. Tuttavia, questo solleva la domanda su perché i grandi rettili non abbiano evoluto muscoli degli arti più efficienti per competere con i mammiferi.
Il modello proposto dai ricercatori, sebbene accurato nel predire le capacità di velocità delle specie viventi, presenta delle limitazioni quando si tratta di animali terrestri di dimensioni estreme. Ad esempio, prevede che dovrebbe essere impossibile per un animale terrestre che pesa più di 40 tonnellate muoversi, nonostante sappiamo che i titanosauri, che pesavano circa 70 tonnellate, erano in grado di farlo. Questo suggerisce che ci fosse qualcosa di diverso nella struttura muscolare dei dinosauri rispetto a qualsiasi altra creatura vivente, sebbene non sia ancora chiaro cosa fosse.
Lo studio completo è disponibile in open access su Nature Communications.
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