Perché un ghepardo è così veloce e un elefante, un uomo (o un tirannosauro) no

Un modello scientifico descrive il rapporto tra dimensioni corporee e velocità

[18 luglio 2017]

Un coleottero è più lento di un topo, che è più lento di un coniglio, che è più lento di un ghepardo… che è più lento di un elefante? No! Nessun altro animale sulla terra è più veloce di un ghepardo, l’elefante è molto più grande, ma è più lento. Per animali di piccole o medie dimensioni, più grande significa anche più veloce, ma per animali davvero grandi, quando si tratta di velocità, tutto diminuisce. Ora Lo studio “A general scaling law reveals why the largest animals are not the fastest”, pubblicato su Nature Ecology & Evolution da un team del Deutschen Zentrums für integrative Biodiversitätsforschung (iDiv) e dell’EcoNetLab della Friedrich-Schiller-Universität di Jena, descrive per la prima volta come avviene questa relazione tra dimensioni corporee e velocità. I ricercatori tedeschi ci sono riusciti grazie a un nuovo modello matematico incredibilmente semplice: le uniche informazioni che devono essere fornite sono il peso di un particolare animale e l’elemento nel quale si sposta: terra, aria o acqua.  Basandosi solo su questo si può calcolare con quasi il 90% di precisione la velocità massima che può raggiungere un animale.

La principale autrice dello studio, Myriam Hirt dell’iDiv e dell’EcoNetLab, sottolinea che «La caratteristica migliore del nostro modello è che è universalmente applicabile. Può essere applicato a tutte le dimensioni corporee degli animali, dagli acari alle balene azzurre, a tutti i mezzi di locomozione, dalla corsa, al nuoto e  al volo e può essere applicato in tutti gli habitat. Inoltre, il modello non è affatto limitato alle specie animali che esistono attualmente, ma può essere applicato altrettanto bene alle specie estinte».

Infatti la Hirt ha spiegato che «Per verificare se potevamo utilizzare il nostro modello per calcolare la velocità massima degli animali già estinti, lo abbiamo applicato alle specie di dinosauri, la cui velocità è stata finora simulata con processi biomeccanici altamente complessi». Questo semplice modello ha fornito risultati sulla velocità massima raggiunta da triceratopi, tirannosauri e brachiosauri e altri dinosauri che collimano con quelle precedenti simulazioni complesse e che i tirannosauri non erano esattamente dei velocisti visto che riuscivano a raggiungere una velocità massima di soli 27 km all’ora. La Hirt aggiunge: «Questo significa che in futuro, il nostro modello ci permetterà di stimare, in modo molto semplice quanto veloce altri animali estinti fossero in grado di correre».

Il modello si basa su due ipotesi. La prima ipotesi è legata al fatto che gli animali raggiungono la loro velocità massima in periodi brevi e non mentre corrono su lunghe distanze. A differenza degli spostamenti su  lunghe distanze, dove il corpo rifornisce costantemente i muscoli di energia (metabolismo aerobico), per lo sprint viene utilizzata l’energia che viene immagazzinata negli stessi muscoli ma che si esaurisce abbastanza rapidamente (metabolismo anaerobico). Sembrerebbe abbastanza logico che un animale più grande, e con più muscoli corra più velocemente. «Tuttavia – dicono gli scienziati tedeschi –  le leggi del moto di Newton si applicano anche nel regno animale, sappiamo che la massa deve superare l’inerzia, e quindi un elefante africano di cinque tonnellate semplicemente non può iniziare a muoversi più rapidamente di un mustiolo di  2,5 grammi. Quando i grandi animali, come l’elefante, raggiungono la massima velocità mentre corrono, le loro riserve energetiche rapidamente disponibili si esauriscono rapidamente».

Prendendo in considerazione questi due assunti comportano  che un insetto è più lento di un topo, che è più lento di un coniglio, che è più lento di un ghepardo..  che è più veloce di un elefante.

Un altro autore dello studio, Walter Jetz che lavora anche per la Yale University e l’Imperial college London evidenzia su BBC News che «La teoria è in grado di spiegare le velocità massime di oltre 450 specie terrestri, aeree e acquatiche che variano da meno di un grammo a 10 tonnellate».

Gli animali veloci come il ghepardo hanno evoluto i loro corpi per catturare le prede: hanno la dimensione ottimale per raggiungere la massima velocità.

Queste informazioni aiutano gli scienziati a capire meglio l’ecologia e il comportamento di una specie, comprese la dieta, la caccia, la migrazione e la ricerca di un compagno.

In un commento allo studio pubblicato su Nature Ecology & Evolution, gli scienziati australiani  Peter Bishop e Christofer Clemente scrivono che «La parte eccitante di questa ipotesi è che si applica ugualmente bene agli animali sulla terra, in aria e nell’acqua. Con questa spiegazione raffinata del motivo per cui gli animali si spostano velocemente e come lo fanno (o non lo fanno), possiamo aspettarci di acquisire ulteriori approfondimenti su come la locomozione e l’ecologia si sono evolute in vari gruppi durante tutta la storia della vita».

Ma lo studio chiarisce anche come mai le prestazioni degli esseri umani non sono simili a quelle di animali di dimensioni simili alle nostre. Jetz conclude: «Come massa corporea, noi esseri umani non siamo in realtà troppo lontani dai ghepardi. Ma ovviamente, essendo primati, invece che far parte della famiglia dei felini, il nostro tipo di corpo non si è,  per milioni di anni, adattato per sconfiggere prede rapide. I nostri arti e il movimento bipedale segnalano invece una dieta meno specializzata e molti altri adattamenti che, in ultima analisi, ci vedono subito sorpassati – o peggio – da un leone o da un ghepardo, i cui tipi di corpi sono completamente ottimizzati per la velocità».