Το απλό μοντέλο εξηγεί γιατί διαφορετικά ζώα τεσσάρων ποδιών υιοθετούν παρόμοια βήματα
Το μοντέλο, που περιγράφεται σε μια μελέτη που δημοσιεύθηκε στο περιοδικό *Physical Review E *, υποδηλώνει ότι η επιλογή του βάδισης καθορίζεται από ένα συνδυασμό παραγόντων, συμπεριλαμβανομένης της ταχύτητας του ζώου, του μεγέθους του σώματος και του μήκους των ποδιών.
"Το μοντέλο μας παρέχει ένα ενοποιημένο πλαίσιο για την κατανόηση των βάδισης διαφόρων τεσσάρων ποδιών", δήλωσε ο συν-συγγραφέας της μελέτης David Hu, καθηγητής στη Σχολή Φυσικής της Georgia Tech. "Δείχνει ότι αυτά τα ζώα υιοθετούν παρόμοια βήματα επειδή όλοι προσπαθούν να ελαχιστοποιήσουν το ενεργειακό κόστος του περπατήματος ή της λειτουργίας".
Το μοντέλο βασίζεται στην ιδέα ότι τα ζώα χρησιμοποιούν μια ορισμένη ποσότητα ενέργειας για να μετακινήσουν τα πόδια τους εμπρός και πίσω. Αυτό το κόστος ενέργειας εξαρτάται από την ταχύτητα με την οποία κινείται το ζώο, το μήκος των ποδιών του και η μάζα του σώματός του.
Το μοντέλο λαμβάνει επίσης υπόψη το γεγονός ότι τα ζώα μπορούν να μεταφέρουν μόνο τα πόδια τους με μια ορισμένη μέγιστη ταχύτητα. Αυτό οφείλεται στους περιορισμούς των μυών και των αρθρώσεων τους.
Το μοντέλο προβλέπει ότι τα ζώα θα υιοθετήσουν ένα βάδισμα που ελαχιστοποιεί το συνολικό ενεργειακό κόστος του περπατήματος ή της λειτουργίας. Αυτός είναι ο λόγος για τον οποίο διαφορετικά ζώα, παρά το γεγονός ότι έχουν διαφορετικά σχήματα και μεγέθη σώματος, συχνά υιοθετούν παρόμοια βήματα.
Για παράδειγμα, οι άνθρωποι, τα σκυλιά και τα άλογα περπατούν με ταχύτητα περίπου 1 μέτρου ανά δευτερόλεπτο. Όλοι έχουν επίσης πόδια που έχουν περίπου το ίδιο μήκος σε σχέση με το μέγεθος του σώματός τους. Αυτό σημαίνει ότι όλοι υιοθετούν ένα παρόμοιο βάδισμα, που ονομάζεται βόλτα, για να ελαχιστοποιήσουν το ενεργειακό κόστος του περπατήματος.
Σε υψηλότερες ταχύτητες, οι άνθρωποι, τα σκυλιά και τα άλογα μεταβαίνουν σε ένα βάδισμα που ονομάζεται τρέξιμο. Αυτό οφείλεται στο γεγονός ότι το τρέξιμο είναι πιο αποτελεσματικό από το περπάτημα σε υψηλότερες ταχύτητες. Το μοντέλο προβλέπει ότι η μετάβαση από το περπάτημα στο τρέξιμο συμβαίνει με ταχύτητα περίπου 2 μέτρων ανά δευτερόλεπτο για ανθρώπους, σκυλιά και άλογα.
Το μοντέλο προβλέπει επίσης ότι τα μικρότερα ζώα θα υιοθετήσουν ένα βάδισμα που είναι ταχύτερο από τα μεγαλύτερα ζώα. Αυτό οφείλεται στο γεγονός ότι τα μικρότερα ζώα έχουν μικρότερα πόδια και χαμηλότερη μάζα, πράγμα που σημαίνει ότι μπορούν να μετακινήσουν τα πόδια τους ταχύτερα και πιο αποτελεσματικά.
Οι ερευνητές εξέτασαν το μοντέλο, συγκρίνοντας τις προβλέψεις του με τα βήματα διαφορετικών τεσσάρων ποδιών ζώων. Διαπίστωσαν ότι το μοντέλο προέβλεπε με ακρίβεια τα γκέτα μιας ευρείας ποικιλίας ζώων, συμπεριλαμβανομένων των ανθρώπων, των σκύλων, των αλόγων, των γάτων, των κουνέλων και των ελάφια.
Οι ερευνητές λένε ότι το μοντέλο τους θα μπορούσε να βοηθήσει να εξηγήσει γιατί διαφορετικά ζώα τεσσάρων ποδιών υιοθετούν παρόμοια βήματα. Θα μπορούσε επίσης να χρησιμοποιηθεί για το σχεδιασμό ρομπότ που μπορούν να περπατήσουν ή να τρέξουν αποτελεσματικά.
