Механическая работа при наземном передвижении: два основных механизма минимизации энергозатрат

Измеряли работу, совершаемую на каждом шаге для подъёма и повторного ускорения в переднем направлении центра масс при передвижении двуногих животных (нанду и индейки), четвероногих (собак, пенькохвостых макак и барана) и прыгающих животных (кенгуру и долгонога). Ходьба у всех животных, как и у человека, сопровождается попеременным превращением гравитационной потенциальной энергии в кинетическую и обратно в пределах каждого шага, подобно движению маятника. Это превращение максимально при средних скоростях ходьбы и может обеспечивать до 70% общего изменения энергии за шаг; мышцам остаётся обеспечить лишь 30%. При беге, прыжках и рыси обмена кинетической и гравитационной потенциальной энергией не происходит, однако энергия сохраняется благодаря другому механизму — упругому «отскоку» тела. Галопирующие животные используют сочетание обоих механизмов энергосбережения. При беге, рыси, прыжках и галопе: 1) мощность в расчёте на единицу веса, необходимая для поддержания поступательной скорости центра масс, почти одинакова у всех изученных видов; 2) мощность в расчёте на единицу веса, необходимая для подъёма центра масс, почти не зависит от скорости; 3) сумма этих двух мощностей почти линейно зависит от скорости.