La science peut maintenant déterminer la vitesse de n’importe quel animal… même disparu

Être l’animal le plus rapide sur terre, dans la mer ou dans l’air est un compromis entre force, masse et énergie d’accélération.

Les scientifiques ont longtemps débattu sur le fait que les plus grands animaux ne sont pas les plus rapides. En étudiant des centaines d’espèces animales, des petits insectes aux animaux de 100 tonnes, en passant par l’humain, des biologistes ont pu déterminer la relation entre la masse corporelle des animaux et leur vitesse maximale.

L’équipe de chercheur du German Centre for Integrative Biodiversity Research (iDiv) dirigée par la biologiste Myriam Hirt, explique que la vitesse maximale d’un animal, humains compris, se résume à l’accélération. Alors que les plus grands animaux pourraient, en théorie, être les plus rapides, l’énergie et le temps nécessaires pour accélérer leur plus grand corps les en empêchent.

Théoriquement, selon les biologistes, si la mise à l’échelle de la taille et de la vitesse était linéaire, un éléphant pourrait atteindre une vitesse maximale de 600 km/ h. En réalité, ils atteignent à peine les 34 km/ h. Les plus grands animaux épuisent l’énergie fournie par les muscles avant d’atteindre leur vitesse maximale (théoriquement possible).

Tirées de l’étude, graphique (clic pour agrandir) présentant le concept de vitesse maximum atteinte en fonction du temps et de la masse des animaux. (a), accélération des animaux suit une courbe de saturation (traits pleins) approchant la vitesse maximale théorique (lignes en pointillés) en fonction de la masse corporelle (code de couleur). (b), le temps disponible pour l’accélération augmente avec la masse corporelle suivant une loi de puissance. (c, d), cette période critique mines détermine la vitesse maximale réalisée (c), ce qui donne une augmentation forme en bosse de la vitesse maximale avec la masse corporelle (d). (Hirt et col./ iDiv/ Nature Ecology & Evolution)

Dans leur étude, les chercheurs présentent une formule capable de prédire avec précision la vitesse maximale de 474 animaux, dont certains sont éteints. Le modèle calcule la vitesse maximale d’une espèce en se basant sur le temps qu’il lui faut pour accélérer. En raison d’une plus grande quantité de fibres musculaires à contraction rapide, les grands animaux peuvent accélérer pendant plus longtemps, mais leurs muscles ne peuvent pas alimenter des vitesses plus élevées.

En utilisant leur modèle, que les chercheurs affirment avoir une précision de 90 %, l’équipe a également pu l’appliquer à d’autres animaux. Selon le document de recherche, un Brachiosaure atteindrait au maximum 17,6 km/ h, un Apatosaurus 12,3 km/ h, tandis que les dinosaures se tenant sur deux pattes seraient un peu plus rapides. Un Tyrannosaure atteindrait une vitesse maximale de 28,8 km/ h, tandis qu’un Velociraptor n’atteindrait que les 38,88 km/ h.

Tirée de l’étude, graphique présentant la vitesse en km/h par rapport à la masse pour de nombreux animaux éteins. La prédiction du modèle (ligne grise) est intégrée aux données d’espèces existantes (cercles gris) et étendue à des masses corporelles plus élevées. Des données de vitesse pour les dinosaures (triangles verts) proviennent de calculs de modèles morphologiques détaillés et sont utilisées pour obtenir les paramètres du modèle. (Hirt et col./ iDiv/ Nature Ecology & Evolution/ Trad. Gurumed.org)

Toujours selon les chercheurs, leur modèle prédit des vitesses maximales comparativement faibles pour les grands dinosaures tels que le T. rex et même pour les plus faibles, les dinosaures herbivores quadrupèdes tels que le Triceratops.

Au lieu d’être énorme, les animaux les plus rapides qui courent ou nagent sont de taille moyenne, comme les guépards et les marlins par exemple. Leur modèle s’applique aussi bien aux animaux sur terre, que dans l’air et dans l’eau.

Tirée de l’étude, graphique présentant la vitesse maximale par rapport à la masse corporelle pour de nombreux animaux volants, courants et nageant. Les trois modes de mouvement affichent une bosse similaire. (Hirt et col./ iDiv/ Nature Ecology & Evolution/ Trad. Gurumed.org)

Au top de tous les mammifères prédits, il y avait le l’Acinonyx jubatus, qui a une vitesse maximale de 106,91 km / h. Dans le monde des oiseaux, la Fregata aquila (ou Frégate aigle-de-mer),  peut voler à 153 km / h.

Tiré de l’étude, en reprenant le principe du 2e graphique présenté plus haut, graphique présentant la vitesse en km/ h par rapport à la masse pour de nombreux animaux modernes. (Hirt et col./ iDiv/ Nature Ecology & Evolution/ Trad. Gurumed.org)

Quant aux humains, ils atteignent une vitesse maximale de 43,85 km/ h (avec un ouragan dans le dos pour le Guru…). Alors que notre masse corporelle n’est pas si éloignée de celle d’un guépard (en moyenne 70 kg pour l’humain et 5 kg de moins pour le guépard), cette différence de vitesse est due à notre évolution.

Selon Myriam Hirt :

En étant des primates plutôt que faisant partie de la famille des chats, notre corps, sur des millions d’années, ne s’est pas adapté à attraper des proies rapides.

A la place, nos membres et nos mouvements de bipède proposent plutôt un régime moins spécialisé et de nombreux autres compromis qui nous ont finalement dépassés, ou pires, par un lion ou un guépard dont les types de corps sont entièrement optimisés pour la vitesse.

L’étude publiée dan Nature Ecology & Evolution : A general scaling law reveals why the largest animals are not the fastest et présentée sur le site de l’iDiV : Why Tyrannosaurus was a slow runner.