Секрет скорости гепарда раскрыт
Японские исследователи картографировали мышечные волокна большой кошки, которая, как известно, способна достигать рекордных скоростей.
Команде ученых удалось идентифицировать особую силу толчка мышц задних конечностей гепарда, анализируя динамику его движения в сравнении с домашней кошкой и собакой. Это – первое исследование, направленное на изучение распределения мышечного волокна по всему телу гепарда в контексте его способности к развитию высоких скоростей.
Результаты исследования опубликованы в сентябрьском номере журнала Mammalian Biology. Исследование сконцентрировано на том, как распределяются и взаимодействуют во время бега мышечные волокна домашних кошек и собак в сравнении с самым быстрым наземным млекопитающим в мире.
«Для того, чтобы понять, как бежит гепард, нужно обязательно провести исследование мышц», – говорит доктор Наоми Уода, автор исследования и профессор в области системной физиологии в Университете Ямагучи в Японии, в интервью для BBC News.
Фото с сайта megabook.ru
Доктор Уода поясняет, что различные типы мышечного волокна отвечают за разные типы движений. Типы мышц животных исследователи разделяют на тип I и тип II. У всех животных, которых ученые выбрали для исследования, волокна т. н. типа I производят малую силу, но более устойчивы к усталости, что делает их лучше всего подходящими для поддержания константного положения равновесия и медленной ходьбы.
Работа волокон типа IIa лучше всего подходит для быстрой ходьбы и бега, тогда как тип IIx, или «быстрые» волокна, обеспечивает высокую производительность силы, но имеет тенденцию к низкой выносливости; этот же тип мышц является ключевым для быстрого бега или галопа.
Последовательно картографируя распределение мышечных волокон по всему телу гепарда, ученые смогли получить возможность проникновения в природу удивительной техники спринта животного.
«В передних конечностях гепарда преобладают мышечные волокна типа I, в то время как мышцы задних конечностей состоят в основном из волокна типа IIx, – говорит Уода. – Функциональное различие между передней и задней парами конечностей является самым ощутимым и удивительным у гепарда по сравнению с другими исследуемыми животными».
По результатам исследования команда предположила, что сила у гепарда распределяется приблизительно таким же образом, как в заднеприводном автомобиле. Чтобы описать, как гепард движется на высокой скорости, можно провести параллель с автомобилем.
Пальцы задних конечностей гепарда не имеют «быстрых» мышечных волокон, но пальцы на передних лапах «оснащены» значительным количеством волокон типа IIx. Доктор Уода объяснил, что благодаря этому гепард управляет своим балансом: используя передние конечности, он поворачивает или замедляется. Как и у заднеприводного автомобиля: задние колеса позволяют быстро разгоняться из-за лучшего сцепления с поверхностью дороги, а передние отвечают за направление.
Однако большинство автомобилей с задним приводом не могут подражать завидному ускорению гепарда: от 0 до 100 км/ч – менее чем за три секунды!
Предыдущие исследования идентифицировали семиметровую длину шага большой кошки как ключ к этой способности. Длинные и гибкие конечности работают таким образом, что более половины времени во время бега гепард проводит в воздухе.
Наиболее высокий процент быстрых волокон у гепарда располагается вдоль его спины и средней части туловища, что позволяет предположить, что его позвоночник во время бега может быстро растягиваться и сокращаться.
Современным технологиям еще очень далеко до такого сбалансированного устройства с идеальными сочетаниями силы и скорости, как мышечная система гепарда, но попытки ученых изучить живые механизмы могут привести к ошеломляющим результатам.
Комментарии читателей