Британские зоологи выяснили, в чем именно состоит секрет быстроты гепарда.
Оригинальный эксперимент позволил установить, что во время бега эта кошка не меняет длину шага, однако способна увеличить частоту прыжков. Другие скоростные животные, например, борзые собаки, так не могут, поэтому всегда проигрывают гепардам спринтерские состязания.
Как мы знаем, гепард (Acinonyx jubatus) является самым быстрым сухопутным животным нашей планеты. Эти изящные и грациозные кошки могут преследовать добычу со скоростью до 110-115 километров в час. В то же время гепард — типичный спринтер. Он может разгоняться до 75 километров в час всего за две секунды, на дистанции передвигается прыжками длиной шесть-восемь метров, затрачивая на каждый прыжок меньше 0,5 секунды, но при этом "спекается", пробежав пару сотен метров. Не удивительно, что около половины его погонь заканчиваются неудачно для хищника.
Читайте также: Война ос и муравьев: хитрость побеждает силу
Ученые уже давно изучили, как именно гепард передвигается во время бега. Во время прыжков его невтяжные когти (весьма не характерные для кошек; кроме гепарда, такое есть еще у
а также
кошек) работают так же, как шипы на обуви спортсменов-бегунов: они обеспечивают лучшее сцепление с поверхностью. Гибкий позвоночник этой кошки позволяет ей бежать, почти не отрывая ноги от земли, и удерживать голову на одной высоте. Вопреки распространенным заблуждениям, даже мчась на максимальной скорости, гепард способен быстро менять направление бега.
В то же время биологов с давних пор очень интересовал один простой вопрос: что именно делает гепарда сверхбыстрым спринтером? Почему другие хищные млекопитающие, также преследующие добычу на высоких скоростях, не могут повторить его рекорд? Ведь многие из них по разным параметрам тела очень схожи с гепардом. Например, борзые собаки весьма близки к этим кошкам по размерам, весу и способу бега — они также мчатся большими прыжками, напоминающими конский галоп.
И вот недавно британский зоолог Алан Уилсон решил разобраться в этой проблеме. Ученый и его коллеги провели серию экспериментов в крупнейшем в Великобритании зоопарке ZSL Whipsnade, расположенном в Бедфордшире. Перед тем как начать опыты, исследователи смонтировали специальную экспериментальную площадку, оборудованную специальными датчиками, показывающими силу давления лап на почву. Их установили на предполагаемом пути движения животных.
Кроме того, для съемок самого процесса погони использовались четыре камеры, способные делать до тысячи кадров в секунду и подключенные параллельно. Ну, а для того, чтобы заставить гепардов и борзых собак начать забег, их раздразнили приманкой — кусочками курицы, которые были закреплены на движущейся платформе.
Когда Уилсон и его коллеги проанализировали результаты эксперимента, то с удивлением обнаружили, что на самом деле борзые побили рекорд гепардов. Для последних максимальная зарегистрированная скорость составила 17,8 метра в секунду, в то время как собаки разгонялись до 19 метров в секунду. Однако исследователи объяснили это тем, что участвовавшие в эксперименте борзые были, что называется, "рабочими" собаками и чемпионами многих забегов. На протяжении многих лет они каждый день тренировались.
Гепарды же были не профессиональными бегунами, а "любителями" — в опытах принимали участие животные, принадлежащие к третьему-четвертому поколению гепардов, рожденных в неволе. Да и в зоопарке для них не было возможности хорошенько побегать. Так что такое "отставание" от борзых было для этих кошек вполне закономерным. Однако, несмотря на это, биологам все-таки удалось выяснить все различия в механике бега гепардов и борзых и объяснить, почему же первые бегают быстрее.
В результате было обнаружено, что при равной скорости бега длина шага гепарда немного больше, чем у борзой. Впрочем, это различие вполне себе компенсируется несколько более низкой частотой шага. Тем не менее, когда гепард набирает скорость, он ускоряет шаги — от 2,4 шага в секунду при девяти метрах в секунду до 3,2 шага при скорости 17 метров в секунду.
А вот борзая поступает с точностью до наоборот — она сохраняет частоту шагов постоянной. Она при любой скорости равна примерно 3,5 шага в секунду. А когда эта "сверхскоростная" собака начинает ускорятся, то просто увеличивает длину шага. Это куда менее выгодный с биомеханической точки зрения способ: когда размер шага увеличивается, мышцы ног устают сильнее. В случае же с гепардом такого не происходит: увеличение частоты не дает дополнительной мышечной нагрузки.
По мнению Уилсона, результаты эксперимента все-таки не совсем "чистые", поскольку ученым пришлось иметь дело с гепардами, выращенными в неволе. На основании расчетов и построения модели исследователь пришел к выводу, что в дикой природе гепард способен довести частоту до четырех шагов в секунду. Интересно, что при небольшом удлинении шага это позволяет этим кошкам достигать тех самых 29 метров в секунду (или 115 километров в час).
Любопытным оказалось еще и то, что время, в течение которого хотя бы одна из конечностей гепарда или собаки касалась земли, у двух этих животных было различным. И у гепарда оно было больше — видимо, для того, чтобы снизить пиковые нагрузки на лапы, которые возникают при слишком резких толчках. Однако именно эта особенность и позволяет самому быстрому сухопутному животному планеты наращивать силу отталкивания постепенно, что, в свою очередь, дает возможность очень быстрого разгона.
Читайте также: Обезьяны воюют "не числом, а умением"
Итак, как видите, все дело оказалось вовсе не в каких-то особых физических параметрах гепарда, а в том, как эта кошка умеет использовать имеющиеся у него данные. То есть, и гепард побеждает не силой, а хитростью…