Бегут ли слоны на высокой скорости или идут?

Большинство животных легко переходят с ходьбы на быстрый пружинящий бег. Но как обстоят дело со слонами? Их огромный размер делает невозможным отрыв от земли и "подпрыгивание" на высокой скорости. Так как же движутся быстрые слоны: бегут или идут?

На первый взгляд, быстро движущиеся слоны выглядят идущими. Однако более детальный анализ паттернов постановки ног показал, что передние ноги слона идут, в то время как задние могут переходить на рысь. Чтобы разрешить эту загадку, потребовалось измерить огромные силы, которые земля оказывает на движущихся животных. Оказалось, что слоны в некотором смысле бегут, а в некотором — нет. Результаты опубликованы 12 февраля 2010 года в The Journal of Experimental Biology.

Для измерения этих сил была сконструирована и откалибрована 8-метровая силовая платформа для слонов, собранная из шестнадцати 1 м² силовых пластин. Оборудование доставили в Таиландский центр сохранения слонов в Лампанге, где построили усиленный бетонный фундамент и собрали платформу.

34 слона массой от 870 кг до 4 тонн двигались по платформе со скоростью от 0.38 м/с до 4.97 м/с. На основе измерений сил команда смогла реконструировать движение центра масс каждого животного и обнаружила, что движения слона чрезвычайно экономичны. Потребляя минимум 0.8 Дж/кг/м, стоимость транспорта слона составляет 1/3 от человеческой и 1/30 от мышиной.

Экономичность объясняется тем, что частота шага слона выше ожидаемой, и они сохраняют устойчивость, удерживая в среднем две ноги на земле на высоких скоростях и три — на низких. Центр масс слона подпрыгивает меньше, чем у других животных, что снижает затраты энергии.

Чтобы определить, бегут ли слоны, команда рассчитала, как животные преобразуют потенциальную энергию в кинетическую. Бегущие животные постоянно перерабатывают потенциальную энергию, запасённую в сухожилиях и мышцах, в кинетическую энергию "прыжка" (как у пого-стика), а идущие — преобразуют потенциальную энергию в кинетическую в начале шага (как перевёрнутый маятник).

Анализ графиков потенциальной и кинетической энергии центра масс слонов на разных скоростях показал, что на низких скоростях они ходят, как перевёрнутый маятник, но с увеличением скорости графики начинают напоминать таковые у бегунов. При этом центр масс почти сохраняет постоянный уровень, когда животное переносит вес с одной стороны на другую, но "подпрыгивает" вверх-вниз, как у бегуна, во второй половине шага.

Таким образом, по одному критерию слоны бегут, а по другому — нет. На высоких скоростях передние конечности, по-видимому, переходят на рысь, а задние — идут. «Высокоскоростное передвижение слона не подпадает аккуратно под классические категории, такие как бег или рысь. Это действительно зависит от вашего определения "бега"», — заключает Норман Хеглунд.