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Una recentissima pubblicazione dell’Imperial College di Londra sulla rivista specializzata Nature Communications ha svelato il segreto della velocità dei ghepardi, gli animali terrestri più veloci del Pianeta: la loro taglia.
Esiste una discrepanza nel regno animale: mentre molti tratti come la forza, la lunghezza degli arti, la durata della vita e le dimensioni del cervello tendono ad aumentare con la taglia degli animali, la velocità massima di corsa risulta maggiore negli animali di taglia media.
Un team internazionale di ricercatori, tra cui il già citato Imperial, l’Università di Harvard, l’Università del Queensland e l’Università della Sunshine Coast, ha quindi sviluppato un modello fisico per capire come i muscoli, il corrispettivo del motore negli animali, stabiliscono il limite di velocità raggiungibile dagli animali terrestri.
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L'autore principale dello studio, David Labonte, del dipartimento di Bioingegneria dell'Imperial College di Londra, ha dichiarato: «Gli animali più veloci non sono né grandi elefanti né piccole formiche, ma sono di dimensioni intermedie, come i ghepardi. Perché la velocità di corsa non rispetta gli schemi regolari che governano la maggior parte degli altri aspetti dell'anatomia e delle prestazioni degli animali?»
I risultati suggeriscono che non esiste un unico limite alla velocità di corsa, ma due: quanto velocemente e di quanto si contraggono i muscoli. La velocità massima che un animale può raggiungere è determinata dal limite che viene raggiunto per primo e tale limite è dettato dalle dimensioni dell'animale.
Il professor Christofer Clemente, coautore dell'Università della Sunshine Coast e dell'Università del Queensland, ha invece spiegato: «La chiave del nostro modello è comprendere che la velocità massima di corsa è limitata sia dalla velocità con cui i muscoli si contraggono, sia da quanto possono accorciarsi durante una contrazione. Animali delle dimensioni di un ghepardo esistono in un punto fisico ottimale a circa 50 kg, dove questi due limiti coincidono. Questi animali sono di conseguenza i più veloci, raggiungendo velocità fino a 105 km/h».
Il primo limite è quello della capacità dell’energia cinetica, secondo cui i muscoli degli animali più piccoli sono limitati dalla velocità con cui possono contrarsi: dato che i piccoli animali generano grandi forze in relazione al loro peso, per loro correre è un come cercare di accelerare con una marcia bassa mentre in discesa.
Il secondo limite, quello della capacità di lavoro, definisce che i muscoli degli animali più grandi sono, invece, limitati dalla misura in cui possono contrarsi: gli animali di grandi dimensioni sono più pesanti, i loro muscoli producono meno forza in relazione al loro peso e correre per loro è paragonabile a pedalare in salita con una marcia alta.
Peter Bishop, coautore dello studio dell'Università di Harvard, ha spiegato: «Per animali di grandi dimensioni come i rinoceronti o gli elefanti, correre potrebbe essere come sollevare un peso enorme, perché i loro muscoli sono relativamente più deboli e la gravità richiede un costo energetico maggiore. Di conseguenza, gli animali devono necessariamente diventare più lenti man mano che diventano più grandi."
Durante lo studio, il team ha confrontato le sue previsioni con i dati sulla velocità e le dimensioni di più di 400 specie di animali terrestri, tra cui grandi mammiferi, uccelli, rettili e i piccoli ragni e insetti. I rettili più grandi, come lucertole e coccodrilli, sono generalmente più piccoli e più lenti dei mammiferi di taglia grande, probabilmente perché i loro muscoli rappresentano una percentuale minore del corpo in termini di peso, portando questi animali a raggiungere il limite di lavoro prima a parità di dimensioni.
Lo studio ha sollevato diversi interrogativi su come ad esempio grandi animali estinti come i dinosauri riuscissero a muoversi, ma anche domande che richiedono una raccolta di dati più mirata su specifici gruppi di animali, come i rettili o i ragni. Se per ora sono stati esaminati solo gli animali terrestri, i ricercatori fanno sapere che in futuro si occuperanno anche di animali che volano e nuotano.
Il dottor Labonte ha così concluso: «Il nostro studio solleva molte domande interessanti sulla fisiologia muscolare sia degli animali estinti che di quelli che sono vivi oggi, compresi gli atleti umani. I vincoli fisici influiscono sugli animali che nuotano e volano tanto quanto sugli animali che corrono e scoprire questi limiti è il prossimo passo sulla nostra agenda».
