揭开动物集体运动的能量秘密:群体行为如何降低鱼类的能量成本

导读 许多动物,包括顶级掠食者,都是成群活动的。我们知道这种集体行为对于动物在复杂环境中移动的能力至关重要,但对于驱动这种行为的因素知之
2024-02-21 10:20:59

许多动物,包括顶级掠食者,都是成群活动的。我们知道这种集体行为对于动物在复杂环境中移动的能力至关重要,但对于驱动这种行为的因素知之甚少,因为其进化背后有许多因素。然而,科学家们想知道所有这些动物是否都有共同的基本驱动力,例如交配、安全,甚至可能是节省能量。

哈佛大学有机与进化生物学系(OEB)博士后研究员张扬帆说:“关键词或许是,因为没有人真正测量过这一点,并直接在所有动物群体中进行比较,主要是因为很难“有一个系统不仅可以测量一个群体,还可以测量该群体中的个人。但是,我们确实知道,从进化的角度来看,存在一些优化能源使用效率的压力。”

在《eLife》杂志上发表的一项新研究中,张和合著者、同样在 OEB 和比较动物学博物馆鱼类学馆长的 George Lauder 教授质疑动物在液体中移动的协调群体运动是否可以降低运动的能量成本。

通过将生物力学和生物能量学(在高度专业化的实验平台中同时测量代谢能量消耗和动物运动)相结合,研究人员不仅发现了显着的能量节省,而且还发现了每次尾巴跳动的能量消耗的减少。

陆生脊椎动物从鱼类进化而来,从鳍过渡到四肢,并将呼吸器官从水生呼吸转变为空气呼吸。尽管环境和呼吸系统不同,但所有脊椎动物和鱼类都具有相同的代谢途径来产生能量。一种途径使用氧气,称为有氧代谢。另一种途径称为无氧途径,当氧气有限或无法提供足够的能量以高速移动时使用。

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