Před nějakým časem vycházel v ábíčku komiks o Pérákovi – českém superhrdinovi, který si na nohy přidělal ocelové pružiny. Do akcí proti nacistům se díky nim vrhal obřími skoky. V komiksu to fungovalo, v reálném světě by statečný Pérák skončil pádem na nos. Na rozdíl od klokanů, kteří mají „pružiny“ zabudované přímo do svých končetin.
Rychlost skákání klokanů a rekordní výkony
Klokani jsou považování za jedny z vůbec nejlepších skokanů živočišné říše, rekordní skoky velkých druhů dosahují délky kolem deseti metrů a výšky dvou až tří metrů. Běžná „cestovní“ rychlost skákání je přibližně 25 km/hod., ale pokud má klokan dobrý důvod, může na kratší vzdálenosti dosáhnout rychlosti 50 až 70 km/hod.
Navíc je ve skákání velmi vytrvalý, což na první pohled vypadá nelogicky. Každý, kdo někdy zkusil hopsat snožmo nebo si dal závod v pytli, ví, že je to poměrně vysilující aktivita. Jenže klokan není člověk a jeho způsob pohybu je z hlediska spotřeby energie srovnatelný například s koňským tryskem.
Anatomie klokana: Achillovy šlachy jako pružiny
Klokani mají mimořádně dlouhé a silné zadní končetiny s mohutně vyvinutou svalovinou, která se podílí na odrazu od země a zároveň pomáhá tlumit dopad. Největší vychytávkou jsou ale extrémně dlouhé Achillovy šlachy, které fungují jako Pérákovy pružiny.
Při doskoku se stlačí, aby se poté opět natáhly, uvolnily naakumulovanou elastickou energii a svého majitele pomohly vynést do vzduchu. Přední končetiny klokana se pohybu neúčastní vůbec, dlouhý a opět mohutně osvalený ocas pomáhá udržovat ve skoku rovnováhu.
Nevýhodou je to, že rozběhnutí klokani potřebují na zastavení prostor. Z rychlého skákání musí do zastavení přejít pomocí několika menších skoků podobně jako pingpongový míček. V případě pomalejšího pohybu klokanovi stačí sehnout se a předními končetinami zabrzdit o zem.
Vědecký výzkum spotřeby energie při pohybu
Zapojení pružin, které fungují jako pasivní systém, logicky snižuje nároky na energii. Letošní studie navíc naznačila, že klokani jej zřejmě dokázali chytře hacknout. Vědci z australské University of the Sunshine Coast zmiňují takzvanou hypotézu nákladů na generování síly.
Podle ní se spotřeba energie zvyšuje spolu s rychlostí zvířete a se zkracováním doby, po kterou má končetiny v kontaktu se zemí. O její logice se moc pochybovat nedá, všichni víme, že běžet je náročnější než jít na procházku. Jenže klokani se vymykají – mohou skákat rychleji, ale spotřeba jejich energie se významně nezvyšuje.
3D model svalů a držení těla klokana
Jakým způsobem klokani dokázali „rozpojit“ spotřebu energie a rychlost skákání, bylo záhadou. Vědci proto na základě dat získaných snímáním pohybu živých klokanů vytvořili 3D svalově-kosterní model, na kterém mohli detailně analyzovat způsob, jakým se klokani hýbou.
Výsledky jejich studie ukazují, že klokani změnou držení těla ovlivňují pružnost Achillových šlach. Když skáčou rychleji, jejich těla se více nakrčí. Tím dochází ke změně úhlů v kotnících a hlezenních kloubech, která má za následek větší napružení achilovek.
Efektivita pohybu bez svalové práce
Napruženější Achillovy šlachy v sobě dokážou uložit větší množství elastické energie, která se uvolní při dalším odskoku. Klokan díky tomu dokáže skákat rychleji, aniž by na to musel vynaložit svalovou práci navíc.
Z hlediska komiksového Péráka to vypadá jako splněný sen. Vědci nicméně upozorňují, že jejich model má svá omezení. K tomu, aby pochopili, jak se na energetice klokaního hopsání podílí vliv držení těla, budou potřebovat další výzkum.
Ocas jako pátá noha pro pomalou chůzi
Klokan vypadá z hlediska biomechaniky jako ideální systém. Je ale třeba říct, že jeho anatomie s sebou přináší i dva nedostatky. Klokani nedokážou couvat a jejich zadní končetiny se neumí pohybovat nezávisle na sobě. Aby mohli chodit a ne jen skákat, museli si proto trochu ohnout pravidla.
Když chce klokan udělat krok, opře se o ocas a o přední packy. Nadzvedne se a posune zadní končetiny dopředu. Ocas přitom ale nemá jen funkci pasivní opěrky, právě z něj vychází hlavní impulz k dopřednému pohybu. Funguje tak spíš jako pátá končetina. Jeho použití se dá připodobnit k noze, kterou se odrážíte při jízdě na skateboardu.
