Чому гепард так швидко бігає

Британські зоологи з'ясували, в чому саме полягає секрет швидкості гепарда. Оригінальний експеримент дозволив встановити, що під час бігу ця кішка не змінює довжину кроку, проте здатна збільшити частоту стрибків. Інші швидкісні тварини, наприклад, хорти собаки, так не можуть, тому завжди програють гепардам спринтерські змагання.

Як ми знаємо, гепард (Acinonyx jubatus) є найшвидшим сухопутним тваринам нашої планети. Ці витончені і граціозні кішки можуть переслідувати здобич зі швидкістю до 110-115 кілометрів на годину. У той же час гепард - типовий спринтер. Він може розганятися до 75 кілометрів на годину всього за дві секунди, на дистанції пересувається стрибками довжиною шість-вісім метрів, витрачаючи на кожен стрибок менше 0,5 секунди, але при цьому "спікається", пробігши пару сотень метрів. Тож не дивно, що близько половини його погонь закінчуються невдало для хижака.

Читайте також: Війна ос і мурах: хитрість перемагає силу

Вчені вже давно вивчили, як саме гепард пересувається під час бігу. Під час стрибків його невтяжнимі кігті (вельми не характерні для кішок, крім гепарда, таке є ще у цейлонської кішки-рибалки, а також суматранської і іріомотейской кішок) працюють так само, як шипи на взуття спортсменів-бігунів: вони забезпечують краще зчеплення з поверхнею . Гнучкий хребет цієї кішки дозволяє їй бігти, майже не відриваючи ноги від землі, і утримувати голову на одній висоті. Всупереч поширеним помилкам, навіть їдучи на максимальній швидкості, гепард здатний швидко змінювати напрямок бігу.

У той же час біологів з давніх пір дуже цікавило одне просте запитання: що саме робить гепарда надшвидким спринтером? Чому інші хижі ссавці, також переслідують видобуток на високих швидкостях, не можуть повторити його рекорд? Адже багато хто з них за різними параметрами тіла дуже схожі з гепардом. Наприклад, хорти собаки дуже близькі до цих кішкам за розмірами, вагою і способу бігу - вони також мчать великими стрибками, що нагадують кінський галоп.

І ось недавно британський зоолог Алан Вілсон вирішив розібратися в цій проблемі. Вчений і його колеги провели серію експериментів в найбільшому в Великобританії зоопарку ZSL Whipsnade, розташованому в Бедфордширі. Перед тим як почати досліди, дослідники змонтували спеціальну експериментальний майданчик, обладнану спеціальними датчиками, які показують силу тиску лап на ґрунт. Їх встановили на передбачуваному шляху руху тварин.

Крім того, для зйомок самого процесу погоні використовувалися чотири камери, здатні робити до тисячі кадрів в секунду і підключені паралельно. Ну, а для того, щоб змусити гепардів і хортів почати забіг, їх роздражнили приманкою - шматочками курки, які були закріплені на рухомій платформі.

Коли Вілсон і його колеги проаналізували результати експерименту, то з подивом виявили, що насправді хорти побили рекорд гепардів. Для останніх максимальна зареєстрована швидкість склала 17,8 метра в секунду, в той час як собаки розганялися до 19 метрів в секунду. Однак дослідники пояснили це тим, що брали участь в експерименті хорти були, що називається, "робочими" собаками і чемпіонами багатьох забігів. Протягом багатьох років вони щодня тренувалися.

Гепарди ж були не фаховими бігунами, а "любителями" - в дослідах брали участь тварини, що належать до третього-четвертого покоління гепардів, народжених в неволі. Та й в зоопарку для них не було можливості гарненько побігати. Так що таке "відставання" від хортів було для цих кішок цілком закономірним. Однак, незважаючи на це, біологам все-таки вдалося з'ясувати всі відмінності в механіці бігу гепардів і хортів і пояснити, чому ж перші бігають швидше.

В результаті було виявлено, що при рівній швидкості бігу довжина кроку гепарда трохи більше, ніж у хорта. Втім, ця різниця цілком собі компенсується дещо нижчою частотою кроку. Проте, коли гепард набирає швидкість, він прискорює кроки - від 2,4 кроку в секунду при дев'яти метрах в секунду до 3,2 кроку при швидкості 17 метрів в секунду.

А ось хорт діє із точністю до навпаки - вона зберігає частоту кроків постійною. Вона при будь-якій швидкості дорівнює приблизно 3,5 кроку в секунду. А коли ця "надшвидкісна" собака починає прискоряться, то просто збільшує довжину кроку. Це куди менш вигідний з біомеханічної точки зору спосіб: коли розмір кроку збільшується, м'язи ніг втомлюються сильніше. У випадку ж з гепардом такого не відбувається: збільшення частоти не дає додаткової м'язової навантаження.

На думку Вілсона, результати експерименту все-таки не зовсім "чисті", оскільки вченим довелося мати справу з гепардами, вирощеними в неволі. На підставі розрахунків і побудови моделі дослідник прийшов до висновку, що в дикій природі гепард здатний довести частоту до чотирьох кроків в секунду. Цікаво, що при невеликому подовженні кроку це дозволяє цим кішкам досягати тих самих 29 метрів в секунду (або 115 кілометрів на годину).

Цікавим виявилося ще й те, що час, протягом якого хоча б одна з кінцівок гепарда або собаки торкалася землі, у двох цих тварин було різним. І у гепарда воно було більше - мабуть, для того, щоб знизити пікові навантаження на лапи, які виникають при занадто різких поштовхах. Однак саме ця особливість і дозволяє найшвидшому сухопутному тварині планети нарощувати силу відштовхування поступово, що, в свою чергу, дає можливість дуже швидкого розгону.

Читайте також: Мавпи воюють "не числом, а вмінням"

Отже, як бачите, вся справа виявилося зовсім не в якихось особливих фізичних параметрах гепарда, а в тому, як ця кішка вміє використовувати наявні у нього дані. Тобто, і гепард перемагає не силою, а хитрістю ...

Читайте найцікавіше в рубриці " Наука і техніка "