研究揭示猎豹等中型动物为何跑得快

3月13日电一项国际研究近期发现，陆生动物所能达到的最大奔跑速度受肌肉收缩速度和幅度这两个因素限制。而猎豹等中型陆生动物身上，这两个极限刚好能达到平衡。这一理论解释了为什么猎豹等中型动物，而不是大象或蚂蚁跑得更快。该成果可能有助于未来设计类似奔跑能力的机器人。

英国帝国理工学院等机构组成的国际研究团队建立了一个物理模型，研究肌肉如何限制陆生动物的最高奔跑速度。根据这一模型，第一个极限与肌肉收缩速度相关，被称为“动能容量极限”。与体重较大的动物相比，小动物奔跑时肌肉产生了相对其体重而言很大的力量，因而收缩速度受限。第二个极限与肌肉收缩幅度相关，被称为“做功能力极限”。由于大型动物较重，它们的肌肉相对于体重产生的力量较小，因此肌肉收缩幅度受限。

研究人员举例称，对于犀牛或大象等大型动物来说，奔跑就像举起一个巨大的重物，因为它们的肌肉相对较弱，而重力又使它们付出更大的代价，因此这类动物最终不得不随着体重的增大而放慢奔跑速度。而猎豹等相似大小的动物通常体重在50千克左右，这是身材上的一个“甜蜜点”，这一范围内上述两个极限大致能同时达到，因此这类动物的奔跑速度最快，时速可达上百公里。

除了解释动物如何跑得快，新模型可能还为理解动物群体之间的差异提供重要线索。比如蜥蜴和鳄鱼等大型爬行动物通常比大型哺乳动物小、速度慢，一种解释是，按重量计算，四肢肌肉在爬行动物体内所占的比例较小，这意味着它们在体重较小的时候就达到了做功极限，因此必须保持较小身材才能快速移动。

该研究已在英国《自然·通讯》杂志发表。由于当前研究数据仅涉及约400种不同大小的陆生动物，下一步研究人员还将分析在水中游动和在空中飞翔的动物大小与速度的关系。