Слон и моська

Инженеры опровергли миф о высокой энергоэффективности больших животных.

Американские инженеры выяснили, что большие и маленькие животные тратят примерно равное количество энергии на движение с учетом разницы в массе, что опровергает представления о высокой энергетической эффективности крупных живых существ. Выводы ученых опубликованы в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences.
Хорошо известен факт, что тяжелые машины тратят больше бензина, чем миниатюрные и легкие автомобили. Биологи достаточно долго полагали, что в мире животных все происходит наоборот: небольшие животные, такие как мыши, должны тратить больше энергии на движение, чем слоны и другие крупные существа. В пользу этого говорит и то, что, например, колибри за день съедает почти столько же пищи, сколько весит сама.
Нилеш Патанкар из Северо-Западного университета в Эванстоне (США) и его коллеги, пытаясь найти идеальную форму корпуса для мини-субмарины или батискафа, выяснили, что зависимости между размерами, массой и энергоэффективностью не существует.
Рассчитывая найти идеал энергетической экономности, инженеры вычислили «транспортные издержки» обитателей океанов. Для этого ученые составили уравнение, описывающее движение животного в воде с учетом его массы, размеров и сопротивления воды. Инженеры использовали его для вычисления мощности, которую развивают мышечные «двигатели» нескольких десятков видов рыб, китов и дельфинов. Полученные значения нельзя сравнивать между собой – они не учитывают многих биологических параметров, в том числе скорость метаболизма, массу мускулов и манеру плавания. Чтобы решить эту проблему, группа Патанкара создала особый «коэффициент энергопотребления», в который включены все эти параметры.
Сравнив значения этого коэффициента для тунцов, китов и других видов рыб и млекопитающих, Патанкар и его коллеги обнаружили, что энергоэффективность крупных и небольших рыб и млекопитающих практически одинакова. Это означает, что все морские животные, начиная с небольших подвидов тунца и заканчивая многотонными кашалотами, выделяют примерно равные доли «энергобюджета» на движение.
Авторы статьи провели аналогичные расчеты для птиц и насекомых, среди которых были и микроскопические мушки, и альбатросы с трехметровым размахом крыльев. И в этом случае инженеры получили одинаковые значения «коэффициента энергопотребления». Опираясь на эти данные, Патанкар и его коллеги говорят о том, что представления об «экономности» движений больших животных не соответствуют действительности. По словам ученых, эти же формулы можно применять и для оценки экономичности автомобилей.