जानवरों की दुनिया में एक विसंगति है। जबकि ताकत, अंग की लंबाई, जीवनकाल और मस्तिष्क का आकार जैसे कई प्रमुख लक्षण जानवरों के आकार के साथ बढ़ते हैं, मध्यम आकार के जानवरों में अधिकतम दौड़ने की गति सबसे अधिक होती है।

इसका पता लगाने के लिए, इंपीरियल, हार्वर्ड विश्वविद्यालय, क्वींसलैंड विश्वविद्यालय और सनशाइन कोस्ट विश्वविद्यालय सहित शोधकर्ताओं की एक अंतरराष्ट्रीय टीम ने एक भौतिक मॉडल विकसित किया कि कैसे मांसपेशियां, सार्वभौमिक पशु मोटर, भूमि में रहने वाले जानवरों की तेजी से दौड़ने की गति पर सीमाएं निर्धारित करती हैं।

इंपीरियल कॉलेज लंदन के बायोइंजीनियरिंग विभाग के प्रमुख शोधकर्ता डॉ. डेविड लैबोंटे ने कहा, सबसे तेज जानवर न तो बड़े हाथी हैं और न ही छोटी चींटियां, बल्कि चीते की तरह ये मध्यम आकार के होते हैं। दौड़ने की गति उन नियमित पैटर्न से क्यों टूटती है जो अधिकांश अन्य को नियंत्रित करते हैं जानवरों की शारीरिक रचना और प्रदर्शन के पहलू?

उनके निष्कर्षों से पता चलता है कि अधिकतम दौड़ने की गति की एक सीमा नहीं है, जैसा कि पहले सोचा गया था, लेकिन दो हैं, कितनी तेजी से, कितनी दूर तक, मांसपेशियां सिकुड़ती हैं। एक जानवर जिस अधिकतम गति तक पहुंच सकता है वह इस बात से निर्धारित होता है कि कौन सी सीमा पहले पहुंची है, और वह सीमा जानवर के आकार से तय होती है।

सनशाइन कोस्ट विश्वविद्यालय और क्वींसलैंड विश्वविद्यालय के सह-अध्ययनकर्ता प्रोफेसर क्रिस्टोफर क्लेमेंटे ने कहा, हमारे मॉडल से यह समझना है कि अधिकतम दौड़ने की गति इस बात पर निर्भर करती है कि मांसपेशियां कितनी तेजी से सिकुड़ती हैं, साथ ही वे कितनी तेजी से सिकुड़ सकती हैं।

चीते के आकार के जानवर लगभग 50 किलोग्राम के जमीन पर मौजूद होते हैं, जहां ये दोनों सीमाएं मेल खाती हैं। परिणामस्वरूप ये जानवर सबसे तेज होते हैं, जो 65 मील प्रति घंटे तक की गति तक पहुंचते हैं। यह अध्ययन नेचर कम्युनिकेशंस में प्रकाशित हुआ है।

सीमाओं का परीक्षण

पहली सीमा, जिसे "गतिज ऊर्जा क्षमता सीमा" कहा जाता है, बताती है कि छोटे जानवरों की मांसपेशियों को इस बात से नियंत्रित किया जाता है कि वे कितनी जल्दी सिकुड़ सकते हैं। क्योंकि छोटे जानवर अपने वजन के सापेक्ष बड़ी शक्ति उत्पन्न करते हैं, एक छोटे जानवर के लिए दौड़ना कुछ-कुछ वैसा ही है जैसे नीचे की ओर साइकिल चलाते समय कम गियर में तेजी लाने की कोशिश करना।

दूसरी सीमा, जिसे "कार्य क्षमता की सीमा" कहा जाता है, बताती है कि बड़े जानवरों की मांसपेशियों को इस बात से नियंत्रित किया जाता है कि उनकी मांसपेशियां कितनी दूर तक सिकुड़ सकती हैं। क्योंकि बड़े जानवर भारी होते हैं, उनकी मांसपेशियां उनके वजन के संबंध में कम बल पैदा करती हैं और दौड़ना किसी पहाड़ी पर ऊंचे गियर में साइकिल चलाते समय तेजी लाने की कोशिश करने जैसा है।

हार्वर्ड विश्वविद्यालय के सह-अध्ययनकर्ता डॉ. पीटर बिशप ने कहा, गैंडे या हाथी जैसे बड़े जानवरों के लिए, दौड़ना भारी वजन उठाने जैसा महसूस हो सकता है, क्योंकि उनकी मांसपेशियां अपेक्षाकृत कमजोर होती हैं और गुरुत्वाकर्षण की अधिक मांग करता है। दोनों जानवरों के परिणामस्वरूप, जैसे-जैसे वे बड़े होते जाते हैं अंततः उन्हें धीमा करना पड़ता है।

अपने मॉडल की सटीकता का परीक्षण करने के लिए, अधयनकर्ताओं ने बड़े स्तनधारियों, पक्षियों और छिपकलियों से लेकर छोटी मकड़ियों और कीड़ों तक, 400 से अधिक प्रजातियों से एकत्र किए गए भूमि पर रहने वाल जानवरों की गति और आकार के आंकड़ों से अपने पूर्वानुमान की तुलना की।

मॉडल ने सटीक रूप से पूर्वानुमान लगाया कि जानवरों के शरीर के आकार के साथ अधिकतम दौड़ने की गति कैसे अलग होती है, जो शरीर के द्रव्यमान में परिमाण के 10 से अधिक तरीकों से भिन्न होती है - छोटे 0.1 मिलीग्राम घुनों से लेकर छह टन के हाथियों तक।

गति की जरूरत

निष्कर्ष मांसपेशियों के विकास के पीछे के भौतिक सिद्धांतों पर प्रकाश डालते हैं और रोबोट के लिए भविष्य के डिजाइनों की जानकारी दे सकते हैं जो सर्वश्रेष्ठ पशु धावकों की एथलेटिक क्षमता से मेल खाते हैं।

वे जानवरों के समूहों के बीच अंतर को समझने के लिए महत्वपूर्ण सुराग भी प्रदान कर सकते हैं। बड़े सरीसृप, जैसे छिपकली और मगरमच्छ, आम तौर पर बड़े स्तनधारियों की तुलना में छोटे और धीमे होते हैं।

क्वींसलैंड विश्वविद्यालय के सह-अध्ययनकर्ता डॉ. टेलर डिक ने कहा, इसके लिए एक संभावित स्पष्टीकरण यह हो सकता है कि अंग की मांसपेशियां वजन के हिसाब से सरीसृपों के शरीर का एक छोटा प्रतिशत है, जिसका अर्थ है कि वे छोटे शरीर में कार्य सीमा तक पहुंचते हैं वजन और इस प्रकार तेजी से आगे बढ़ने के लिए छोटा रहना पड़ता है।

आधुनिक प्रजातियों के आंकड़ों के साथ संयुक्त मॉडल ने यह भी पूर्वानुमान लगाया की कि 40 टन से अधिक वजन वाले भूमि पर रहने वाले जानवर चलने में असमर्थ होंगे। आज जीवित सबसे भारी धरती पर रहने वाले स्तनपायी अफ्रीकी हाथी है, जिसका वजन लगभग 6.6 टन है, फिर भी पेटागोटिटन जैसे कुछ भूमि डायनासोरों का वजन संभवतः 40 टन से अधिक होता है।

शोधकर्ताओं का कहना है कि इससे पता चलता है कि हमें जो जानवर विलुप्त नहीं हुए हैं उनके आंकड़ों से विलुप्त जानवरों की मांसपेशियों की शारीरिक रचना का अनुमान लगाने में सतर्क रहना चाहिए। इसके बजाय, आंकड़ों से पता चलता है कि विलुप्त दिग्गजों ने अनोखी मांसपेशियों की शारीरिक रचना विकसित की होगी, जिसके लिए और अधिक अध्ययन की आवश्यकता है।

अध्ययन इस बात पर सवाल उठाता है कि विशाल डायनासोर कैसे आगे बढ़ने में कामयाब रहे, साथ ही ऐसे सवाल भी उठाए गए हैं जिनके लिए सरीसृपों या मकड़ियों जैसे विशिष्ट पशु समूहों पर अधिक लक्षित आंकड़ों को जमा करने की आवश्यकता होती है।

जबकि अध्ययन में केवल जमीन में रहने वाले जानवरों पर ध्यान दिया गया, शोधकर्ता आगे अपने तरीकों को उन जानवरों पर लागू करेंगे जो उड़ते हैं और तैरते हैं।

डॉ. लैबोंटे ने कहा, हमारा अध्ययन विलुप्त जानवरों और मानव एथलीटों सहित आज जीवित जानवरों दोनों की मांसपेशियों के शरीर क्रिया विज्ञान के बारे में कई दिलचस्प सवाल उठाता है। शारीरिक बाधाएं तैराकी और उड़ने वाले जानवरों को भी उतना ही प्रभावित करती हैं जितना कि दौड़ने वाले जानवरों को और इन सीमाओं के बारे में जानना महत्वपूर्ण है।