A kacsintás jó módja a rövid lábak pótlásának – legalábbis a pingvinek számára, mondják az UC Berkeley kutatói

A kacsintás jó módja a rövid lábak pótlásának – legalábbis a pingvinek számára, mondják az UC Berkeley kutatói
A kacsintás jó módja a rövid lábak pótlásának – legalábbis a pingvinek számára, mondják az UC Berkeley kutatói
Anonim

Berkeley – A pingvinek köztudottan nem hatékony sétálók, kétszer annyi energiát költenek el egy adott távolság megtételére, mint bármely más azonos súlyú állat.

De ne a vicces, kacskaringós járásukat hibáztasd.

A Kaliforniai Egyetem (Berkeley) kutatóinak új tanulmánya azt mutatja, hogy a gázolás valóban segít a pingvinek energiatakarékosságában. Az igazi probléma a rövid lábuk.

"Eredményeink azt mutatják, hogy a séta a pingvinek számára nem a kacskaringósság miatt drága, hanem azért, mert olyan rövid lábaik vannak, hogy a lábizmoknak nagyon gyorsan kell erőt generálniuk járás közben" - mondta Timothy Griffin, az integratív biológia szakértője. végzős hallgató az UC Berkeley's College of Letters &Science-ben."Ha a pingvineket hasonló lábhosszúságú állatokkal hasonlítjuk össze, akkor tömegegységenként körülbelül ugyanannyi kalóriát égetnek el."

Griffin és Rodger Kram, a Berkeley Egyetem integratív biológiájának egykori adjunktusa a Nature folyóirat december 21/28-i számában számol be eredményeiről. Kram jelenleg a Boulder állambeli Colorado Egyetem Kineziológiai és Alkalmazott Fiziológiai Tanszékén dolgozik.

Az eredmények nemcsak a pingvinek ökológiájára és evolúciójára vonatkoznak, hanem más állatok kacsázó viselkedésére is, sőt talán még a terhes nőkre is.

"A pingvinekről szerzett ismereteink újszerű betekintést nyújtanak a fokozott oldalirányú mozgású emberek járási mechanikájába, például terhes nők vagy elhízott egyének esetében" - mondta Griffin. "Ez az információ a járászavarral küzdő egyének jobb megértéséhez, értékeléséhez és kezeléséhez vezethet."

Griffin és Kram császárpingvinekkel végezte kísérleteiket a San Diego Sea World "Pingvin Encounter" kiállításán, egy nagy, hűtött pingvinvárosban, ahol mintegy fél tucat pingvinfaj található.A Sea World munkatársai segítségével az UC Berkeley tudósai és diákcsapatuk egy erőplatformon átbökték a természetesen kíváncsi pingvineket, hogy megmérjék a séta közben kifejtett oldalirányú és előre-hátra erőket, valamint a függőleges erőket. súlyuk.

A császárok a legnagyobb pingvin, súlya körülbelül 40 font, és több mint 3,5 méter magas. A csapat öt császárt tanulmányozott, akiknek normál járási sebessége körülbelül 1,5 láb/s volt.

Méréseik alapján Griffin és Kram felfedezte, hogy a kacsintás segít a pingvinnek hatékonyabban járni.

"Az volt a megérzésünk, hogy ha a pingvinek megpróbálnak előre haladni, de energiát fordítanak egymásnak ringatva ezzel a kínos, roly-poly, előre-hátra mozgással, akkor az energia pazarlása" - mondta. Kram. "De azt tapaszt altuk, hogy nem hatékonyak a rövid lábuk és a nagy lábuk miatt, és a kacsázással csökkenthető a veszteségük."

A kacsázó mozgás analóg egy fordított ingához, amely ritmikusan ide-oda lengi – magyarázta Griffin. Minden lendítés végén, amikor a pingvin egy pillanatra mozdulatlan, az oldalirányú mozgás energiája potenciális energiaként tárolódik. A visszalendülés során ez hatékonyan alakul át mozgási energiává, amely akkor éri el a csúcsot, amikor a pingvin visszafelé hintázik a függőlegesen. Az energia ismét potenciális energiaként tárolódik, amikor a pingvin az ellenkező végletnél megáll. A pingvinek előre-hátra is ringatnak, miközben előrehaladnak, ugyanazt a fordított ingamozgást alkalmazva, amelyet minden állat használ, még

négylábúak. Az egy lépés – két lépésciklus – alatt visszatartott energia százalékos arányát visszanyerési aránynak nevezzük.

"Valójában nagyon meglepődtünk, amikor magas, egyes pingvineknél akár 80 százalékos felépülési arányt tapaszt altunk" - mondta Griffin. Ez minden szárazföldi állat közül a legmagasabbak közé tartozik. Embereknél a séta közbeni felépülési ráta körülbelül 65 százalék, ami azt jelenti, hogy az energia 35 százaléka elvész.

Az UC Berkeley csapata számításai szerint az oldalirányú mozgás nélkül a pingvinek kevésbé lennének hatékonyak. "A pingvinek ringató mozgása segít megemelni a tömegközéppontját" - mondta Griffin. "Enélkül az izmaiknak kellene pótolniuk ezt a munkát."

Az az ötlet, hogy a pingvinek kacsázó járása nem hatékony, azt követően merült fel, hogy 1977-ben az Antarktiszon mérte a séta anyagcsere költségeit a Duke Egyetem csapata. A kutatók úgy számították ki az energiafogyasztást, hogy a pingvinek egy futópadon sétáltak, és egy maszkon keresztül lélegeztek, amely mérte az oxigénfogyasztást. Kiderült, hogy a pingvinek kétszer annyi kalóriát égetnek el séta közben, mint más hasonló tömegű állatok, például egy kutya.

Ezek a költségek nagy jelentőséggel bírnak a pingvinek számára, mert egyesek, mint például a császár, több mint 100 mérföldet gyalogolhatnak az újoncoktól a nyílt tengerig, miután négy hónapig böjtöltek a zord antarktiszi tél során. A nem hatékony séta több energiát és több ételt igényel.

Nyilvánvalóan – mondta Griffin – a pingvinek evolúciós kompromisszumot tettek. Rövid lábuk miatt áramvonalasabb úszók és búvárok lesznek, még akkor is, ha járásuk kevésbé hatékony. A rövid lábak csökkenthetik a hőveszteséget is, különösen a tojások téli keltetése közben.

A csapat eredményei a járás általános elméletére is vonatkoznak. A tanulmány erős bizonyítékot szolgáltat arra vonatkozóan, hogy a testsúlyt fenntartó izomerő létrehozásának költsége fontos meghatározója a séta metabolikus költségeinek. Ez alátámasztja azt az általános elméletet, amely a mozgás mechanikájával és energetikájával kapcsolatos, és amely eddig csak a futó járásokra vonatkozott.

Kram és néhai harvardi kollégája, C. Richard Taylor 1990-ben javasolta ezt az elméletet, mielőtt Kram a Berkeley Egyetemre költözött. Azt javasolták, hogy a futó állatok az energiát fordítottan arányos mértékben használják fel azzal az idővel, amikor a láb minden lépés során erőt fejt ki a talajra. A rövidlábúak rövidebb ideig érintkeznek a talajjal, mint az azonos sebességgel futó hosszúlábúak, ezért izmaiknak gyorsabban kell kifejteniük erejüket.Mivel a gyorsabb izmok kevésbé gazdaságosak, és mivel a kisebb állatok izomzatának a testtömeghez képest nagyobb izomerőt kell kifejtenie, a kisebb állatok kevésbé hatékonyan futnak.

"Ez a tanulmány az első bizonyítékok közül néhányat szolgáltat arra vonatkozóan, hogy az erőgenerálási hipotézis költsége a járásra is vonatkozhat" - mondta Griffin. "Ennek fontos következményei vannak arra nézve, hogy mi határozza meg az emberek és más állatok sétálásának költségeit."

Kram egyetért, és más állatokat is tanulmányoz, hogy közvetlenebb módszereket keressen a járás energetikájának tanulmányozására.

"A futás abban különbözik a gyaloglástól, hogy az energia az inakban raktározódik el, mint egy rugóban, ami a futást nagyon hatékony, pattogó mozgássá teszi" - mondta Kram. "Séta közben azonban az izmoknak több munkát kell végezniük, mint futásnál, és erőt is kell generálniuk, hogy a lábat mereven tartsa, hogy a lábai ne görbüljenek meg a gravitáció hatására. Szóval egészen meglepő, hogy A futással kapcsolatos ötletek a gyaloglásra is kiterjednek."

Griffin a Sea Worldben vizsgált más pingvinfajok adatait elemzi, beleértve az Adelie-t, a Gentoo-t, a makarónit és a királypingvineket, és négylábú állatokat is tanulmányoz, hogy további betekintést nyerjen a séta mechanikájába és energiájába. Bár ő és Kram szeretnének pingvineket tanulmányozni az Antarktiszon, a San Diego Sea World sokkal könnyebbé tette ezeket a tanulmányokat. "A Sea World munkatársai szakértők a pingvinek gondozásában és kezelésében, és nagymértékben felelősek a projekt sikeréért" - mondta Kram.

Népszerű téma

Érdekes cikkek
Rólunk
Olvass tovább

Rólunk

A fishcustomaquariums.com webhelyről

Kapcsolatok
Olvass tovább

Kapcsolatok

A fishcustomaquariums.com oldal elérhetőségei

A fishcustomaquariums.com adatvédelmi irányelvei
Olvass tovább

A fishcustomaquariums.com adatvédelmi irányelvei

A fishcustomaquariums.com adatvédelmi irányelvei