Гепарды известны как самые быстрые сухопутные животные, но исследования показывают, что в их атлетизме есть нечто большее, чем просто скорость.
Импала, мчащаяся по африканской саванне в попытке убежать от гепарда - самого быстрого в мире наземного животного, которое может развивать скорость более 100 км/ч, может показаться безнадёжной в своей попытке оторваться от хищника, но в реальной жизни импалам иногда удаётся спастись. Какая же стратегия бега даст наибольший шанс победить гепарда?
Возможные варианты: быстро и по прямой, быстро и зигзагообразно, медленно и по прямой, медленно и зигзагообразно.
Растущий объём исследований диких гепардов и их добычи не только позволяет ответить на этот вопрос викторины - подробнее об этом ниже, - но и даёт более широкое понимание того, почему именно гепарды так быстры и чему человек может у них научиться, чтобы помочь собственным спортивным достижениям.
Исследование атлетизма гепардов
Алан Уилсон, профессор биомеханики опорно-двигательного аппарата Королевского ветеринарного колледжа при Лондонском университете, Великобритания, и его команда раскрыли нюансы атлетизма гепардов. Они использовали специальные следящие ошейники для измерения их скорости и движений. Они также снимали животных с самолёта и проводили биопсию мышц мёртвых гепардов.
По словам Уилсона, один из важнейших выводов заключается в том, что их атлетические качества связаны не только со скоростью. Люди смотрят на гепарда и думают: «Вот животное, которое эволюционировало, чтобы быть идеальным высокоскоростным спортсменом», - говорит он. «Но это не так, это животное эволюционировало, чтобы стать лучшим манёвренным спортсменом, и, как оказалось, ещё и быстрым».
В исследовании, опубликованном в 2013 году в журнале Nature, Уилсон и его команда оснастили трёх самок и двух самцов гепардов в Ботсване ошейниками для отслеживания и собрали данные о 367 пробежках за 17 месяцев. До этого исследования данные о скорости гепардов были получены в неволе, когда животные преследовали приманку по прямой линии, или, как утверждается в статье, при непосредственном наблюдении и съёмке диких гепардов.
Данные с ошейников подтвердили, что гепарды невероятно быстры: самая высокая зарегистрированная скорость составила 93 км/ч (или 25,9 м/с). Для сравнения, максимальная скорость человека - 12,32 м/с, которой достиг Усэйн Болт на чемпионате мира по лёгкой атлетике в Берлине в 2009 году. Несомненно, если бы гепарды участвовали в Играх в Париже в этом году, они бы завоевали золото. Но Уилсон и его команда обнаружили, что в спортивной форме гепарда есть гораздо больше, чем скорость.
На самом деле, большинство зафиксированных охот гепардов проходили на умеренных скоростях, но сопровождались большим количеством манёвров, таких как ускорение, замедление и резкие повороты.
Гепарды, которые в основном охотились на импал, ускорялись и замедлялись с удвоенной силой, как
лошади в поло, и разгонялись быстрее, чем борзые в начале забега, говорится в исследовании. Ключевую роль в этих подвигах играет их анатомия: например, мощная мускулатура спины помогает им ускоряться.
Фото: bbc.com
«Гепарды мускулистые», - отмечает Уилсон. «Люди смотрят на гепардов в зоопарке и видят что-то вроде «двухмерной вешалки», но дикий гепард выглядит совсем не так. У дикого гепарда довольно много мышц. Они гораздо массивнее, чем борзые. У них большие ноги, большие плечи, много мощных мышц - это важная составляющая атлетического животного».
Эти сильные мышцы поддерживаются другими полезными анатомическими особенностями, которые позволяют им быстро двигаться вперёд с земли на старте, а также поворачивать, добавляет он. «У них большая сила захвата, у них есть не втягивающиеся когти, как шипы для бега».
Он подводит итог тому, как все эти элементы объединяются во время охоты гепарда: «Мышцы работают быстро и мощно, поэтому вы можете ускоряться и замедляться, ноги сильные, поэтому вы можете прикладывать большие усилия и перенаправлять их, а тело универсально... оно может поворачиваться, и вы можете наклоняться в повороте». Даже хвост помогает: гепард мотает им из стороны в сторону, чтобы наклонить тело, и использует хвост как противовес при резких поворотах.
Спортивные соревнования импал и гепардов
В более позднем исследовании, опубликованном в 2018 году, Уилсон и его команда проследили динамику развития хищника и жертвы в этих охотах, надев ошейники на гепардов и импал, а в другой паре - на львов и
зебр.
Они обнаружили, что гепарды и импалы в целом более атлетичны, чем львы и зебры, с точки зрения скорости, ускорения и поворотов, согласно данным пяти гепардов, семи импал, девяти львов и семи зебр, отслеженных в течение сотен пробежек, а также биопсии мёртвых животных. Однако в каждой паре хищник-жертва хищники были более атлетичны, чем их жертвы. В частности, у хищников были более мощные мышцы и большая способность к ускорению и замедлению, чем у их жертв.
В своей работе исследователи отмечают, что спортивное превосходство хищников имеет смысл с эволюционной точки зрения, а также отражает их общую модель передвижения, поскольку хищники охотятся часто, так как им нужно охотиться, чтобы прокормить себя, в то время как на добычу охотятся относительно редко.
Уилсон утверждает, что, как правило, у импалы и других жертв хищников есть примерно 50 % шансов погибнуть от рук хищника и 50% - от других причин.
Исследования причин смерти диких животных показывают, что они могут сильно варьироваться в зависимости от возраста жертвы, окружающей среды и вида животных; по данным одного широкомасштабного исследования, хищничество является причиной 55 % смертей.
Поэтому не стоит считать хорошей эволюционной стратегией то, что импала может преуспеть только в обгоне гепардов. «Вы не можете просто направить все свои адаптации на то, чтобы хорошо убегать, вы должны уметь добывать корм, уметь сражаться, так что существует своего рода баланс», - говорит он.
Между тем для гепардов их легендарная скорость - лишь один из нескольких атлетических навыков, необходимых им для охоты, но так получилось, что именно на него люди обратили больше всего внимания. «Если попросить игрока в регби пробежать 100 метров, он окажется довольно быстрым, потому что если вы атлетичны, сильны и мощны, вы можете быстро спринтовать, но это не значит, что ваша основная задача - спринтерский бег», - говорит Уилсон.
По словам Уилсона, который сам является бегуном, понимание более широкого набора навыков гепардов полезно при изучении физической подготовки человека: «Я думаю, если говорить о человеческом спорте, то универсальность смешанных упражнений позволит вам бегать».
Тем, кто хочет начать бегать, он рекомендует думать об этом как о приобретённом навыке и наращивать силу с помощью высокоинтенсивных упражнений, таких как спринт на короткие дистанции, затем ходьба, затем снова спринт, и со временем увеличивать дистанцию (BBC Sport и Public Health England используют аналогичный подход в своей девятинедельной программе бега «Couch to 5K»).
Фото: bbc.com
По словам Уилсона, «небольшие по продолжительности, высокоинтенсивные упражнения - это то, на что реагирует организм» с точки зрения развития прочности костей, мышц и суставов, и это с меньшей вероятностью приведёт к травмам, чем концентрация на выносливости без предварительного развития силы.
Лучшая стратегия для преследуемых гепардами импал в викторине в начале статьи
В исследовании 2018 года Уилсон и его команда использовали данные отслеживаемых охот для моделирования различных исходов. Их модель показала, что нет смысла пытаться обогнать гепарда по прямой. «Гепард по своей природе мощнее вас, поэтому попытка ускориться от гепарда не несёт никакой пользы», - говорит Уилсон.
Однако он отмечает, что у добычи есть одно преимущество перед гепардом. «У добычи есть информация о том, что произойдёт, а у хищника её нет. Поэтому преимущество добычи в том, что она знает, что собирается делать, заранее, в то время как хищник знает, что будет делать, только после того, как догонит добычу». Поэтому лучший вариант для импалы - внести элемент неожиданности, повернув.
«Зигзаг - это хорошо», - говорит Уилсон. «Но вы не хотите оказаться в ситуации, когда гепард может вас подрезать, что может случиться, если вы повернете слишком рано. Вместо этого лучше всего использовать скорость гепарда против него самого и поворачивать, когда гепард уже близко, уклоняясь от него, как в мультфильмах».
«Когда хищник догоняет вас, а вы внезапно замедляетесь и поворачиваете, и хищник проходит мимо вас, тогда очень трудно возобновить охоту. В этот момент охота, вероятно, заканчивается», - говорит он. И действительно, по его оценкам, около трети импал всё же избегают атаки, несмотря на превосходство гепарда в атлетизме.
Значит, верен ответ: медленно и зигзагообразно. Это утешение для тех, кто никогда не достигнет скорости гепарда или олимпийского спринтера, но с удовольствием любуется их впечатляющими подвигами, сидя на диване.