Jak rychlý je ve skutečnosti slon  
…aneb Pár vět o reálné rychlosti pohybu zvířat

Porovnání kostry člověka a slona afrického, největšího suchozemského tvora současnosti. Přímá pozorování potvrdila, že tito obří chobotnatci dokážou vyvinout rychlost až přes 25 km/h. To přibližně odpovídá maximální rychlosti běhu netrénovaného, průměrně disponovaného člověka. Často uváděné údaje o rychlostech nad 35 km/h se nejspíš nezakládají na pravdě. Kredit: Benjamin W. Hawkins (1860), Wikipedia (volné dílo)
Porovnání kostry člověka a slona afrického, největšího suchozemského tvora současnosti. Přímá pozorování potvrdila, že tito obří chobotnatci dokážou vyvinout rychlost až přes 25 km/h. To přibližně odpovídá maximální rychlosti běhu netrénovaného, průměrně disponovaného člověka. Často uváděné údaje o rychlostech nad 35 km/h se nejspíš nezakládají na pravdě. Kredit: Benjamin W. Hawkins (1860), Wikipedia (volné dílo)

Základní problém při odhadování rychlosti pohybu různých organismů je v tom, že jednoduše nemáme k dispozici dostatek dat, změřených rychlostí, filmových sekvencí při maximální rychlosti pohybu nebo přímých měření času při běhu na vyměřené vzdálenosti. Existují sice neobvyklé pokusy s měřením rychlosti běhu pštrosů nebo gepardů, více údajů máme samozřejmě o závodních chrtech či koních. Pomáhají také kontrolované laboratorní pokusy s pohybem na běžícím pásu (například u pštrosů), některá dlouhodobá pozorování slonů, nosorožců a žiraf v přírodě přitom doplňují naši hrubou představu. Virtuální modely a anatomické studie zaměřené na kostru a kosterní svalstvo recentních i dávno vyhynulých obratlovců dokreslují další podrobnosti a naše povědomí o této problematice se v posledních letech poněkud zlepšuje. Díky tomu už byla odstraněna některá nesmyslná tvrzrní a u mnoha vyhynulých tvorů jsme získali vůbec první poučené odhady rychlosti pohybu. Jak rychle se tedy pohybují někteří současní živočichové podle posledních zpřesněných odhadů? Zejména o tom poskytuje informace nedávno vydaná vědecká studie profesora evoluční biomechaniky Johna R. Hutchinsona, zaměřená na evoluční biomechaniku obřích suchozemských obratlovců.[1]

 

Podle některých odhadů dokážou žirafy na kratší vzdálenost vyvinout rychlost i přes 60 km/h, čímž by se výrazně blížily například i závodním koňům. Zatím však nebyl doložen případ, kdy by dospělý jedinec žirafy běžel prokazatelně rychlostí přes 40 km/h. Kredit: Charles J. Sharp; Wikipedia (CC BY-SA 4.0)
Podle některých odhadů dokážou žirafy na kratší vzdálenost vyvinout rychlost i přes 60 km/h, čímž by se výrazně blížily například i závodním koňům. Zatím však nebyl doložen případ, kdy by dospělý jedinec žirafy běžel prokazatelně rychlostí přes 40 km/h. Kredit: Charles J. Sharp; Wikipedia (CC BY-SA 4.0)

V této zajímavé práci je uvedeno, že obří rozměry (zde definované jako hmotnost nad 1000 kg) se u terestrických obratlovců vyvinuly v průběhu vývoje přinejmenším třicetkrát. Při hmotnosti nad 100 až 300 kg přitom u většiny forem dochází k výraznému úbytku schopnosti rychlého běhu a mnohé takové formy dokonce ztrácejí schopnost rychlého pohybu zcela. Při hmotnosti nad jednu tunu už žádný známý savec nedokáže běhat stejně rychle jako například kůň. Maximální hmotnost suchozemského obratlovce je v dosud publikované literatuře udávána ve velmi širokých rozpětích, od velmi malého o „pouhých“ dvaceti tunách (přičemž dnes víme, že i středně velcí sauropodi vážili obvykle více)[2] až po extrémních 1000 tun (hmotnost, které se však patrně nepřiblížily ani největší velryby)[3].

 

A jak rychle se tedy skutečně pohybují dnešní terestričtí tvorové? Začněme u těch v současnosti největších suchozemských živočichů, tedy u slonů afrických (Loxodonta africana).[4] Mnoho lovců a cestovatelů po africkém kontinentu přicházelo dlouhou dobu s historkami o slonech, schopných běhat rychlostí až přes 40 km/h. Důkazem měl být například tachometr terénního vozu, jehož posádka byla údajně chobotnatcem pronásledována. Skutečnost je ale jiná, a to ve více ohledech. Tak například sloni klasickým způsobem běhat nedokážou, dle starší definice druhů pohybu umí pouze rychle chodit (nenastává u nich tzv. letová fáze pohybu se všemi čtyřmi končetinami na okamžik se nedotýkajících země). Maximální ověřená rychlost pohybu pak u nich dosahuje přibližně 5,27 m/s (19,0 km/h), jak ukázala přímá měření v terénu v roce 2010.[5] Sám autor nové studie nicméně jak pro slona afrického o průměrné dospělé hmotnosti kolem 6000 kg, tak i pro slona indického (Elephas maximus) o hmotnosti kolem 4000 kg udává maximální rychlost pohybu až kolem 7 m/s (25,2 km/h). V roce 2006 rozborem natočeného filmového materiálu a za pomoci senzorů umístěných na končetinách slonů odhadl rychlost pohybu pro 2790 kg těžkého jedince slona indického na 6,8 m/s (24,5 km/h).[6] Téměř s jistotou jsou však přehnané údaje z roku 1983, kdy byla pro slona afrického odhadnuta velmi vysoká rychlost 9,7 m/s (34,9 km/h).[7] Podobně přehnané jsou s největší pravděpodobností také odhady maximální rychlosti pro dospělou žirafu (Giraffa) o hmotnosti 1000 kg vo hodnotě 16,7 m/s neboli 60,1 km/h.[8] Novější odhady pro tohoto sudokopytníka se ostatně pohybují spíše do hodnoty 11 m/s (39,6 km/h)[9]. Také v případě žiraf jsou tedy údajně pozorované „sprinty“ při rychlosti výrazně přes 50 km/h nejspíš pouhou fikcí. Z velkých zvířat vychází ve studii jako nejrychlejší nosorožec tuponosý (Ceratotherium simum), který i při hmotnosti kolem 3000 kg dokáže na kratší vzdálenost „cválat“ rychlostí 7,5 m/s (27,0 km/h).[10] I tak se ale jedná sotva o poloviční hodnotu oproti odhadovaným 50 až 60 km/h, udávaným některými pozorovateli přímo v terénu. Tak jako tak je nosorožec nejvíce „atleticky“ stavěným obřím zvířetem současnosti.


Dvojsnímek běžícího pštrosa dvouprstého, nejrychlejšího bipedního (po dvou se pohybujícího) živočicha současnosti. Umírněné odhady hovoří o rychlosti v rozmezí 55 a 65 km/h, odvážnější se pak pohybují i vysoko nad 70 km/h. Pštros je tak výrazně rychlejší než jiný dvounohý živočich, u kterého jediného máme zatím velmi přesné údaje – je jím člověk. Kredit: Charles J. Sharp; Wikipedia (CC BY-SA 4.0)
Dvojsnímek běžícího pštrosa dvouprstého, nejrychlejšího bipedního (po dvou se pohybujícího) živočicha současnosti. Umírněné odhady hovoří o rychlosti v rozmezí 55 a 65 km/h, odvážnější se pak pohybují i vysoko nad 70 km/h. Pštros je tak výrazně rychlejší než jiný dvounohý živočich, u kterého jediného máme zatím velmi přesné údaje – je jím člověk. Kredit: Charles J. Sharp; Wikipedia (CC BY-SA 4.0)

Konečně i hroši obojživelní (Hippopotamus amphibius) při dospělé hmotnosti 2400 až 3000 kg dosahují podle Hutchinsona maximální rychlosti kolem 7 m/s (25,2 km/h), jedná se tedy o údaj, který se možná nachází již velmi blízko jakési skutečné hraniční rychlosti, dosažitelné z hlediska anatomie a fyziologie takto velkými terestrickými obratlovci.[11] Je přitom téměř jisté, že při ověřených pozorováních a měřeních v přírodě i v laboratořích vědci nezaznamenali absolutní „rekordní“ rychlosti, takže výsledky by ve skutečnosti mohly být ještě o pořádných pár procent lepší. Osobně si dokážu představit, že nosorožci mohou běhat i rychlostí výrazně přes 30 km/h a sloni nebo hroši za nimi o mnoho nezaostávají. Žirafy pak možná zvládnou i rychlost přes 40 km/h, čímž se zhruba vyrovnají nejlepším lidským sprinterům (oficiální rekord Usaina Bolta činí 44,7 km/h, ovšem bylo jej dosaženo v uměle vylepšených podmínkách atletického stadionu).[12] Další zajímavé údaje nabízí Hutchinsonova studie v doplňkové tabulce, zahrnující celkem 151 druhů savců. Například gorile nížinné (Gorilla gorilla) je kladena rychlost 31,5 km/h, pomyslným králem je však i v tomto případě kočkovitá šelma gepard štíhlý (Acinonyx jubatus) s impozantním údajem 108,5 km/h (30,1 m/s). A maximální běžecká rychlost myši domácí (Mus musculus)? Ta činí asi 3,54 m/s, tedy 12,8 km/h – což je velmi slušné, když uvážíme, že typická myš měří na délku jen 7,5 až 10 cm (nepočítaje ocásek).[13] Rychlostní údaj o bipedním „rekordmanovi“ pštrosovi dvouprstém (Struthio camelus) ve zmíněné práci uveden není, ale v jiné nedávno publikované studii ano – činí prý 62,8 km/h (17,4 m/s).[14] To je přitom poměrně málo, když uvážíme, že pštrosům bývala kladena maximální rychlost v rozmezí 70 až 96,6 km/h![15] Je tedy jasné, že ohledně rychlosti běhu vyhynulých dinosaurů stále nelze ani přes množství zajímavé výzkumné práce z posledních let říci nic zcela určitého…


Napsáno pro weby OSEL a DinosaurusBlog.

 

Short Summary in English: We still don’t have enough data to determine precisely walking/running speeds of many recent terrestrial animals, from mice to elephants. It is of course even more difficult to determine a maximum running speeds for long extinct non-avian dinosaurs.

 

Odkazy:

https://en.wikipedia.org/wiki/Fastest_animals

https://www.speedofanimals.com/

https://safarisafricana.com/fastest-land-animals/

https://www.nationalgeographic.com/animals/article/Animal-speed-size-cheetahs

https://www.smithsonianmag.com/smart-news/formula-explains-why-mid-sized-animals-are-fastest-180964090/


 

[1] Hutchinson, J. R. (2021). The evolutionary biomechanics of locomotor function in giant land animals. Journal of Experimental Biology. 224 (11): jeb217463. doi: 10.1242/jeb.217463

[2] Sander, P. M.; et al. (2011). Biology of the sauropod dinosaurs: the evolution of gigantism. Biological Reviews: Cambridge Philosophical Society. 86 (1): 117š-55. doi: 10.1111/j.1469-185X.2010.00137.x

[3] Hokkanen, J. E. (1986). The size of the largest land animal. Journal of Theoretical Biology. 118: 491-499. doi: https://doi.org/10.1016/S0022-5193(86)80167-9

[4] Larramendi, A. (2016). Shoulder height, body mass and shape of proboscideans (PDF). Acta Palaeontologica Polonica. 61 (3): 537–574. doi: 10.4202/app.00136.2014

[5] Ngene, S. M.; et al. (2010). The ranging patterns of elephants in Marsabit protected area, Kenya: the use of satellite–linked GPS collars. African Journal of Ecology. 48: 386-400. doi: https://doi.org/10.1111/j.1365-2028.2009.01125.x

[6] Hutchinson, J. R.; et al. (2006). The locomotor kinematics of Asian and African elephants: changes with speed and size. Journal of Experimental Biology. 209 (19): 3812–3827. doi: https://doi.org/10.1242/jeb.02443

[7] Garland, T. (1983). The relation between maximal running speed and body mass in terrestrial mammals (PDF). Journal of Zoology. 199: 157-170. doi: 10.1111/j.1469-7998.1983.tb02087.x

[8] Alexander, R. M., Langman, V. A.; Jayes, A. S. (1977). Fast locomotion of some African ungulates. Journal of Zoology. 183: 291-300. doi: 10.1111/j.1469-7998.1977.tb04188.x

[9] Basu, C. K.; et al. (2019). The running kinematics of free-roaming giraffes, measured using a low cost unmanned aerial vehicle (UAV). PeerJ. 7: e6312. doi: 10.7717/peerj.6312

[10] Alexander, R. M.; Pond, C. M. (1992). Locomotion and bone strength of the white rhinoceros, Ceratotherium simum. Journal of Zoology. 227: 63-69. doi: 10.1111/j.1469-7998.1992.tb04344.x

[11] Garland, T. (1983). The relation between maximal running speed and body mass in terrestrial mammals (PDF). Journal of Zoology. 199: 157-170. doi: 10.1111/j.1469-7998.1983.tb02087.x

[12] Graubner, R.; Nixdorf, E. (2011). Biomechanical Analysis of the Sprint and Hurdles events at the 2009 IAAF World Championships in Athletics. New Studies in Athletics. 26: 1/2 (19-53).

[13] Hotchkiss A. K.; Vandenbergh, J. G. (2005). The anogenital distance index of mice (Mus musculus domesticus): an analysis. Contemporary Topics in Laboratory Animal Science / American Association for Laboratory Animal Science. 44 (4): 46–8. PMID 16050669

[14] Hirt, M. R.; Jetz, W.; Rall, B. C.; Brose, U. (2017). A general scaling law reveals why the largest animals are not the fastest. Nature Ecology & Evolution. 1 (8): 1116–1122. doi: 10.1038/s41559-017-0241-4

[15] Davies, S. J. J. F. (2003). „Birds I Tinamous and Ratites to Hoatzins“. In Hutchins, Michael (ed.). Grzimek’s Animal Life Encyclopedia. 8 (2nd ed.). Farmington Hills, MI: Gale Group. str. 99–101. ISBN 978-0-7876-5784-0.

Datum: 17.06.2021
Tisk článku


Diskuze:

Skvělá studie

Tomáš Novák,2021-06-18 14:24:08

Snad první výraznější krok k pochopení účinků hmotnosti (a tedy i pozemské gravitace) na rozsah lokomočních dovedností a možností velkých obratlovců. Sauropodi jsou stejně zcela "mimo záběr", na ty nejspíš platila úplně jiná měřítka než na slony nebo nosorožce...

Odpovědět

Michal9703 Devetsedm,2021-06-18 09:26:48

Argument, že dodnes není dost materiálu pro exaktní změření rychlosti divokých zvířat mi přijde dost zvláštní.. videí je dnes plné youtube a pokud video obsahuje aspoň jeden předmět známé velikosti (např. auto nějaké značky), lze pak tu rychlost dopočítat.

Odpovědět


Re:

Tomáš Novák,2021-06-18 14:25:09

Technologie pro tak podrobnou analýzu většinou méně kvalitních filmových záběrů je teprve ve vývoji, ale během zhruba 10 let bychom na tom měli být o poznání lépe :-)

Odpovědět


Re:

Pavel K2,2021-06-19 18:26:36

Máte příležitost se realizovat :-) Schválně, jestli dopočítáte uběhnutou vzdálenost, když kamera sleduje pohybující se objekt, když objekt při běhu mění svou vzdálenost od kamery (což je prakticky vždy), když neznáte ohniskovou vzdálenost objektivu, která se může navíc během záběru měnit, když nevíte, zda je zvíře od kamery stejně daleko jako předmět, jehož rozměry znáte (na takový předmět narazíte taky málokdy).
A nezapomeňte si k tomu dopočítat výslednou chybu měření, zahrnující dobu trvání jednoho snímku, tolerance změření rozmazaných pohybujících se částí, zkreslení při přepočtech z různých snímkových rychlostí kamer převodem na youtube,....
Good luck

Odpovědět


Re: Re:

Jiří Kocurek,2021-06-20 15:42:01

Řekněme, že námořní dělostřelectvo má potřebnou výbavu na lodi (rangefinder). Dokáží určit vzdálenost cíle, i jeho vzájemnou rychlost. Ale musí být in situ, ze záznamu jednooké kamery to nedovenou ani s veškerou výbavou co mají. Sestava n rovnic o n+1 neznámých je neřešitelná.

Tady je to názorně vysvětlené (pro anglicky rozumějící): https://www.youtube.com/watch?v=cbXyAzGtIX8

Zbývá dostat tu výbavu do Africké savany. To bude průplav!

Odpovědět



Tento web používá k poskytování služeb, personalizaci reklam a analýze návštěvnosti soubory cookie. Používáním tohoto webu s tím souhlasíte. Další informace