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07/24/2021

Warum ein Gepard die Sprint-Stars bei Olympia locker schlägt

Top-Sprinter können Laufgeschwindigkeiten von fast 45 km/h erreichen. Beeindruckend? Eher nicht! Tierische Sprinter sind viel schneller. Aber warum?

Irgendwie könnte man Trayvon Bromell, einen der Favoriten beim 100-Meter-Lauf in Tokyo, mit einer Katze vergleichen. Zumindest was seine Sprint-Leistung betrifft: Wie er bringt es jede durchschnittliche Hauskatze auf 45 km/h. Geparden können mehr als doppelt so schnell laufen (über 100 km/h), aber auch andere Tiere wie Antilopen (90 km/h) oder Hasen (knapp 60 km/h) würden menschliche Sprinter übertreffen. Sogar Warzenschweine sind schneller.

ATHLETICS-GBR-DIAMOND

Aber warum ist das so?

Das interdisziplinäre Team der Universitäten Köln und  Stuttgart wollte wissen, von welchen physikalischen und biologischen Faktoren die Höchstgeschwindigkeit dieser Tiere abhängt. Etwa: Warum werden  Höchstgeschwindigkeiten von mittelgroßen Tieren erreicht? Welche Faktoren bestimmen die maximale Laufgeschwindigkeit? Was setzt der Geschwindigkeit Grenzen?

Lange Beine

Viele vierbeinige Säugetiere können deutlich höhere Laufgeschwindigkeiten erreichen als der zweibeinige Mensch. Perfekt an das Sprinten angepasste Tiere wie Geparden oder Antilopen zeichnen sich durch eine schlanke Körperform, lange Beine und eine besonders bewegliche Wirbelsäule aus, um beim Laufen sehr hohe Geschwindigkeiten zu erreichen, wissen die Forscher jetzt mit Sicherheit, weil sie ein Modell entwickelt haben, das diese Eigenschaften berücksichtigt und die maximalen Laufgeschwindigkeiten für Tiere jeder Größe berechnen kann, berichten sie  im Journal of Theoretical Biology.

Nehmen wir nur Maus und Elefant. Eine Maus in Elefantengröße wäre schlichtweg nicht lebensfähig, weil ihre Knochen unter ihrem eigenen Gewicht brechen würden. Elefanten haben im Verhältnis zu ihrem Gewicht viel dickere und schwerere Knochen sowie viel längere und gestrecktere Beine. Diese Merkmale machen die enorme Größe der Tiere möglich. Die schweren Knochen und die geraden Beine begrenzen jedoch ihre Höchstgeschwindigkeit, die viel niedriger ist als die von Geparden – obwohl die Beine von Elefanten viel länger sind.

Die Höchstgeschwindigkeit hängt aber nicht nur von der Größe ab, sondern auch von der Konstruktion, der Anzahl der Beine und der Beweglichkeit der Wirbelsäule. So können viele Vierbeiner viel höhere Laufgeschwindigkeiten erreichen als Zweibeiner  wie Menschen und Vögel, weil sie galoppieren können und dabei ihre Rumpfmuskulatur zum Vortrieb nutzen.

50 Kilogramm

Werden die Tiere jedoch zu schwer, helfen auch stärkere Muskeln nicht mehr, weil größere Muskeln mehr Zeit brauchen, um sich bei Höchstgeschwindigkeit zu kontrahieren. Die Gewichtsgrenze, ab der die Sprintgeschwindigkeit wieder abnimmt, liegt demnach bei etwa 50 kg, was dem Durchschnittsgewicht von Geparden und Pronghorns, den schnellsten Sprintern auf unserem Planeten, ziemlich nahe kommt“, erklärt Tom Weihmann vom Zoologischen Institut der Universität zu Köln.

Riesenspinne Shelob

Das Modell lässt sich sogar auf Fantasiewesen anwenden. Die Riesenspinne Shelob aus J.R.R. Tolkiens „Der Herr der Ringe“ zum Beispiel würde eine Spitzengeschwindigkeit von etwa 60 km/h erreichen können. Bezogen auf die menschliche Körpergeometrie zeigt das Modell, dass Spitzensprinter im Sport bereits sehr nahe an ihrem Geschwindigkeitsoptimum sind. Abgesehen von technischen Anwendungen wie speziellen Laufschuhen oder Exoskeletten, die verlängerte Hebel oder zusätzliche Elastizität bieten, würden nur längere Beine oder elastischere Sehnen noch höhere Geschwindigkeiten ermöglichen.

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