Research press release

動物の速度の限界が説明された

Nature Ecology and Evolution

Animal speed limits explained

地球上で最速の動物が最大の動物でない理由は、動物が最高速度に到達するのに要する時間の上限によって説明できるということを、今週のオンライン掲載論文が明らかにする。個体サイズを計測するだけで、その新しいモデルは、ショウジョウバエからシロナガスクジラまで、動物の速度の限界を正確に予測することができ、概して中型動物が最速である理由を説明する。

チーターなどの中型動物は、大きな動物と比較して筋肉が小さく筋繊維が少ないにもかかわらず、陸上で最速である。ハヤブサやカジキなどの中型種にみられるように、空中や水中でも同じ傾向が成立する。

Myriam Hirtたちは、全ての動物にわたり、ある動物が到達することができる最高速度を最終的に制限するのは加速に要する時間である、ということを示す一般的理論モデルを構築した。研究チームは、加速の局面では筋肉が無酸素的に働く必要があり、そこで利用可能な蓄積エネルギー量がごく限られていることがその理由であることを明らかにした。大きな動物は小さな動物と比較して最高速度まで加速するのに長い時間がかかるため、無酸素局面の加速時間が筋肉に回せるエネルギー量の限度を超えると、到達可能な最高速度は上限に達する。

軟体動物からクジラまで、飛行動物も含む動物474種のデータとモデルのアウトプットを比較した結果、動物が中型の域を超えて大きくなると最高速度が急激に低下するという研究チームの予測には、良好な適合性が認められた。

同時掲載のNews & Views記事では、Christofer ClementeとPeter Bishopが次のように述べている。「今回の発表のおもしろい点は、それが陸上、空中、水中、いずれの動物にも同じようによく当てはまることである。しかし、同等サイズの動物の運動能力の違いに関しては、もう一段の説明が必要である」。

An upper limit on the time it takes an animal to reach maximum speed explains why the fastest animals on Earth are not the biggest, finds a paper published online this week in Nature Ecology & Evolution. By measuring body size alone, the new model can accurately predict the speed limits of animals ranging from fruit flies to blue whales, and explains why medium-sized animals are generally the fastest.

Animals of intermediate size, such as cheetahs, are the fastest on land, despite having smaller muscles and fewer muscle fibres than larger animals. The same pattern also occurs in air or water, as seen in medium-sized species such as marlins and peregrine falcons.

Myriam Hirt and colleagues built a general theoretical model to show that, across all animals, it is the time needed to accelerate that ultimately limits the maximum speed an animal can achieve. They find this is because the acceleration phase requires muscles to function anaerobically, in which only limited stores of energy are available. Larger animals take longer than smaller ones to accelerate to their maximum speed, so if acceleration time in the anaerobic phase exceeds the amount of energy that can be made available to muscles, the maximum achievable speed reaches an upper limit.

Comparing the output of their model to data from 474 animal species ranging from molluscs to whales, and including flying animals too, the authors find a good fit to their predictions that maximum speed drops off steeply as animals grow beyond intermediate sizes.

In an accompanying News & Views, Christofer Clemente and Peter Bishop write: “The exciting part of this proposal is that it applies equally well to animals on land, in the air and in water. However, variation in locomotor performance in similarly sized animals needs further reconciliation.”

doi: 10.1038/s41559-017-0241-4 | 英語の原文

「Nature 関連誌注目のハイライト」は、ネイチャー広報部門が報道関係者向けに作成したリリースを翻訳したものです。より正確かつ詳細な情報が必要な場合には、必ず原著論文をご覧ください。

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