¿Cuál es el perfil de aceleración de un galgo?

Algunos datos de GPS sobre la caza de guepardos salvajes se pueden encontrar en el siguiente artículo de Nature .

http://www.nature.com/nature/jou…

Parece que los guepardos pueden acelerar considerablemente más rápido que los galgos al comienzo de una carrera, y ciertamente también considerablemente más rápido que Usain Bolt: logran una potencia promedio de zancada por unidad de masa que es casi 4 veces más que Bolt. Los caballos de polo alcanzan aproximadamente 1/3 del poder por unidad de masa de guepardos, que es bastante comparable a los velocistas humanos, y los galgos alcanzan aproximadamente 3/5 del poder de los guepardos.

Dinámica de locomoción de la caza en guepardos salvajes , AM Wilson, JC Lowe, K. Roskilly, PE Hudson, KA Golabek y JW McNutt.

Resumen

Aunque el guepardo es reconocido como el animal terrestre más rápido, se sabe poco sobre otros aspectos de su notable atletismo, particularmente cuando caza en la naturaleza. Aquí describimos y usamos un nuevo collar de seguimiento de nuestro propio diseño, que contiene una combinación de Sistema de Posicionamiento Global (GPS) y unidades de medición de inercia, para capturar la dinámica locomotora y el resultado de 367 corridas predominantemente de caza de cinco guepardos salvajes en Botswana. Una velocidad máxima notable de [matemática] 25.9 \, \ text {m} \, \ text {s} ^ {- 1} \, [/ matemática] ( [matemática] 58 [/ matemática] mph o [matemática] 93 [ / math] km / h), pero la mayoría de las cacerías de guepardos solo involucraron velocidades moderadas. Registramos algunos de los valores más altos medidos para la aceleración lateral y delantera, la desaceleración y la potencia específica de la masa corporal para cualquier mamífero terrestre. Hasta donde sabemos, esta es la primera información locomotora detallada sobre la dinámica de caza de un gran depredador cursorial en su hábitat natural.

Breve extracto:

Descripción de las cacerías

La distancia de carrera promedio fue [matemática] 173 [/ matemática] m ([matemática] \ pm 116 [/ matemática] m) (Fig. 3b) aunque la distancia de carrera registrada será más corta que el valor verdadero en las carreras donde el inicio de se perdió la carrera (Métodos, video complementario 2). Las carreras más largas registradas por cada guepardo oscilaron entre 407 y 559 m; la frecuencia media de carrera (incluida la información de los datos de actividad) fue de 1,3 veces por día, por lo que, incluso si se omitieron algunas cacerías, la locomoción a alta velocidad solo representaba una pequeña fracción de la distancia total diaria promedio de 6.040 m cubierta por los guepardos. La velocidad máxima promedio fue [matemática] 14.9 \ pm 3.4 [/ matemática] [matemática] \ text {ms} ^ {- 1} [/ matemática] y generalmente solo se mantuvo durante [matemática] 1–2 \, \ text { s} [/ matemáticas]. La velocidad más alta que registramos fue un promedio de zancadas [matemática] 25.9 \, \ text {m} \, \ text {s} ^ {- 1} [/ math] en la ejecución [math] \, 250 [/ math] ( Fig. 3a, c y video complementario 2). Las velocidades máximas alcanzadas por los otros guepardos fueron [matemática] 25.4, 22.0, 21.1, \ text {y} 20.1 \, [/ matemática] [matemática] \ text {m} \ text {s} ^ {- 1} [/ matemáticas] Los guepardos estudiados aquí cazaron principalmente impalas (Aepyceros melampus) que constituían [matemáticas] \, 75 \% \, [/ matemáticas] de su dieta, aunque un guepardo macho (Qamar), que frecuentemente cazaba en una vegetación más espesa (Suplementario Fig. 6), nunca excedió [math] 20.1 \, \ text {m} \ text {s} ^ {- 1} [/ math] y se observó a menudo en muertes de jabalíes (Phacochoerus africanus). El guepardo que caza la gacela de Thompson (anecdóticamente) más rápida (Eudorcas thomsonii) en la sabana abierta de África Oriental puede usar velocidades más altas.

Las cacerías exitosas involucraron una mayor desaceleración en promedio [matemática] (- 7.5 \, \ text {m} \, \ text {s} ^ {- 2} [/ math] versus [math] -5.5 \, \ text {m} \ , \ text {s} ^ {- 2} [/ math]; [math] P <0.05; [/ math] Fig. 3d), pero no hubo diferencias significativas en la aceleración máxima (Fig. 3d), distancia recorrida ( Fig. 3b) número de vueltas ([matemática] 6.7 [/ matemática] versus [matemática] 6.5 [/ matemática]) o ángulo de giro total ([matemática] 347 ^ \ circ [/ matemática] versus [matemática] 260 ^ \ circ [/ math]) (modelo mixto lineal generalizado (GLMM); Métodos). Esto indica que el resultado se determinó en las etapas finales de una cacería en lugar de las cacerías abandonadas temprano para ahorrar energía o reducir el riesgo de lesiones, y los valores más altos de desaceleración pueden reflejar la captura real de presas.

La locomoción equivalente y los datos de resultados para el guepardo cazador de coaliciones podrían aclarar la importancia de la fase de maniobra final en el resultado de la caza.

Comparación con otros animales atléticos.

Los mayores valores de aceleración y desaceleración fueron valores casi duplicados publicados para los caballos de polo [18] y excedieron las aceleraciones reportadas para los galgos al comienzo de una carrera [18]. Los guepardos aceleraron hasta [matemática] 3 \, \ text {m} \, \ text {s} ^ {- 1} [/ matemática] y disminuyeron hasta [matemática] 4 \, \ text {m} \, \ text {s} ^ {- 1} [/ math] en un solo paso (figura complementaria 5d). El cambio específico de masa en la energía cinética sobre una zancada (Fig. 4c y Fig. Suplementaria 7) excedió [matemática] 30 \, \ text {J} \, \ text {kg} ^ {- 1} \, \ text {stride } ^ {- 1} [/ math] en el amplio rango de velocidad de [math] 10 [/ math] a [math] 18 \, \ text {m} \, \ text {s} ^ {- 1} [/ matemáticas] . Sobre la base de la aceleración hacia adelante, los mayores poderes de animales enteros promediados a zancadas a menudo excedían [matemática] 100 \, \ text {W} \, \ text {kg} ^ {- 1} [/ math] (masa corporal) (Fig. . 4d), y también ocurrió entre [matemáticas] 10 [/ matemáticas] y [matemáticas] 18 \, \ text {m} \, \ text {s} ^ {- 1} [/ matemáticas]. A modo de comparación, calculamos una potencia promedio de zancada de [math] 25 \, \ text {W} \, \ text {kg} ^ {- 1} [/ math] para el récord mundial de Usain Bolt de 9.58 s 100 m (Métodos y http://berlin.iaaf.org/records/b…), consistente con otras mediciones en velocistas humanos [19]; los caballos de polo logran [matemáticas] 30 \, \ text {W} \, \ text {kg} ^ {- 1} [/ matemáticas] (ref. 18) y galgos de carreras [matemáticas] 60 \, \ text {W} \ , \ text {kg} ^ {- 1} [/ math] (ref. 18).

El músculo locomotor (extremidad y espalda) representa [matemáticas] 45 \ pm 4 \% [/ matemáticas] de la masa corporal [20,21] en guepardo cautivo. Los guepardos salvajes tenían extremidades y longitudes similares a las de los guepardos cautivos, pero eran más pesados ​​en [matemática] 53 \, \ text {kg} \, [/ matemática] versus [matemática] 33 \, \ text {kg} \, [ / matemática] (significa, [matemática] n = 5, \, 5 [/ matemática]), y visiblemente más musculosa (circunferencia media del muslo [matemática] 540 \, \ text {mm} [/ matemática] versus [matemática ] 450 \, \ text {mm} [/ math], [math] n = 5, \, 5 [/ math]), gran parte de su masa corporal es el músculo locomotor. Los músculos propulsores principales, como los isquiotibiales (bíceps femoral, semimembranoso y semitendinoso) en la cadera y el gastrocnemio en el tarso tienen [matemáticas] 64 \% [/ matemáticas] y [matemáticas] 60 \% [/ matemáticas] brazos de momento más largo, respectivamente , que en el galgo y similares longitudes de fibra muscular [21]. La frecuencia de zancada y la postura son similares a la misma velocidad en las dos especies [7], por lo que los sarcómeros musculares (y las fibras) se acortarán considerablemente más rápido en el guepardo que en el galgo a la misma velocidad (como el motor de un automóvil en un marcha más baja). Esta rápida velocidad de contracción muscular permitirá grandes poderes musculares y, por lo tanto, entregará los muy grandes poderes de aceleración observados [22]. La alta velocidad y potencia muscular son consistentes con nuestras mediciones sobre la contratación de fibras de piel de guepardos [23]. Las magnitudes de desaceleración del guepardo (Figs. 3d y 4b), los trabajos de ciclo (Fig. 4c) y las potencias (Fig. 4d) fueron mayores que durante la aceleración y hasta tres veces mayores que los caballos de polo [18]; sin embargo, las cifras comparativas son escasas. Cheetah puede agacharse para enganchar el músculo locomotor para permitir estas magnitudes de desaceleración (Fig. 1d), y deslizarse o colisionar con la presa puede disipar algo de energía.

Los guepardos alcanzan frecuencias de zancada de aproximadamente 3–4 / seg.

La referencia 18, que supuestamente contiene algunos datos para galgos es:

Williams, SB, Tan, H., Usherwood, JR y Wilson, AM Pitch y luego potencia: limitaciones a la aceleración en cuadrúpedos. Biol. Letón. 5, 610–613 (2009)

Paso y potencia: limitaciones a la aceleración en cuadrúpedos

Y finalmente, aquí hay un análisis más detallado del rendimiento de 100 m de Usain Bolt que incluye información sobre la longitud y frecuencia de su zancada. Alcanza una velocidad máxima en el vecindario de [matemáticas] 12.4 \, \ text {m} \, \ text {s} ^ {- 1}. [/matemáticas]

Se necesita Bolt [math] \ sim 50 \, \ text {m} \, [/ math] para alcanzar esa velocidad máxima. La mayor parte de su aceleración ocurre en el [math] 10 \, \ text {m}, [/ math] inicial, después del cual viaja aproximadamente [math] 10 \, \ text {m} \, \ text {s} ^ {-1}. [/ Matemáticas]

Su longitud de zancada es bastante más corta al principio y le toma alrededor de [matemáticas] 1.85 \, \ text {s} \, [/ matemáticas] para atravesar los primeros 10 m. Realiza los primeros diez metros en 7 zancadas, que es un promedio de 3,8 zancadas / sy realiza los segundos diez metros en solo 4,1 zancadas y aproximadamente 1 segundo. A partir de ahí, la longitud de su zancada aumenta gradualmente, su frecuencia de zancada también aumenta muy gradualmente y la aceleración hacia adelante es considerablemente menor.

Su velocidad en el punto de diez metros es de 9.8 m / s, por lo que es una aceleración de aproximadamente [matemáticas] 1.4 \, \ text {m} \, \ text {s} ^ {- 1} \, \ text {stride} ^ {- 1}, [/ math] o aproximadamente la mitad del rendimiento de un guepardo a una frecuencia de zancada similar. Aún así, su aceleración promedio es rápida en esa distancia, promediando mejor que 5.3 m / s ^ 2 después de corregir el tiempo de reacción. Pero un guepardo lo vencerá fácilmente desde el principio.

Un análisis cinemático de las tres mejores actuaciones de 100 M de la historia