Sebuah penelitian internasional terbaru telah mengungkap wawasan yang menarik tentang mekanika kecepatan lari maksimum pada hewan darat.

Penelitian ini mengungkapkan bahwa kemampuan untuk berlari dengan kecepatan tertinggi sangat erat kaitannya dengan dua faktor kritis: kecepatan dan amplitudo kontraksi otot.

Secara luar biasa, pada makhluk darat berukuran sedang seperti cheetah, kedua faktor pembatas ini berkumpul pada keseimbangan optimal, menjelaskan mengapa hewan-hewan ini, daripada yang lebih besar seperti gajah atau yang lebih kecil seperti semut, adalah juara kecepatan dalam kerajaan hewan. Penemuan revolusioner ini menjanjikan untuk memberikan informasi dalam merancang robot masa depan dengan kemampuan lari yang ditingkatkan.

Dipimpin oleh konsorsium lembaga termasuk Imperial College London, tim penelitian internasional mengembangkan model fisik yang canggih untuk menelisik bagaimana otot memberlakukan kendala pada kecepatan lari maksimum hewan. Menurut model ini, kendala pertama yang disebut "batas kapasitas kinetik," berkorelasi dengan kecepatan kontraksi otot. Berbeda dengan rekan-rekan yang lebih besar, hewan-hewan kecil menghasilkan kekuatan yang lebih besar secara proporsional dari otot mereka selama berlari, membatasi kecepatan di mana otot mereka bisa berkontraksi. Kendala kedua, yang dikenal sebagai "batas kapasitas kerja," terkait dengan amplitudo kontraksi otot.

Karena berat badannya yang lebih besar, hewan-hewan yang lebih besar mengalami kekuatan otot yang berkurang relatif terhadap massa tubuh mereka, yang membatasi amplitudo kontraksi otot. Para peneliti menggambarkan konsep ini dengan jelas dengan contoh. Untuk hewan-hewan raksasa seperti badak atau gajah, berlari adalah seperti mengangkat beban besar, karena otot yang lebih lemah dibandingkan dengan gravitasi yang kuat. Akibatnya, hewan-hewan ini terpaksa melambat seiring bertambahnya massa mereka. Sebaliknya, hewan-hewan berukuran sedang seperti cheetah, yang biasanya memiliki berat sekitar 50 kilogram, menempati "sweet spot" fisiologis di mana batas kapasitas kinetik dan kerja seimbang secara harmonis. Kesetimbangan ini memfasilitasi kecepatan yang sangat cepat, dengan cheetah mencatat kecepatan lebih dari seratus kilometer per jam.

Selain menjelaskan mekanika pergerakan cepat, model baru ini menawarkan wawasan tentang variasi antar spesies di antara kelompok hewan. Pertimbangkan, misalnya, perbedaan antara reptil besar seperti kadal dan buaya, yang meskipun ukurannya lebih kecil dan kecepatannya lebih lambat, menunjukkan strategi locomotion yang berbeda dibandingkan mamalia besar. Penjelasannya terletak pada proporsi otot anggota tubuh relatif terhadap berat tubuh: reptil, dengan otot anggota tubuh yang relatif lebih kecil, mencapai batas kerja pada ukuran yang lebih kecil, membutuhkan fisik yang lebih ramping untuk gerakan cepat.

Dipublikasikan dalam jurnal bergengsi Nature Communications, penelitian ini mewakili kemajuan penting dalam pemahaman kita tentang biomekanika hewan. Karena kumpulan data studi saat ini meliputi sekitar 400 spesies darat, investigasi masa depan bertujuan untuk memperluas analisis ini ke hewan-hewan yang bergerak di lingkungan akuatik dan melayang di langit. Upaya-upaya seperti itu menjanjikan untuk mengungkap intricacies lebih lanjut dalam hubungan antara ukuran dan kecepatan melintasi habitat dan spesies evolusioner yang beragam.