¿Por qué los mamíferos más pequeños se mueven de forma intermitente?

Respuesta corta
La locomoción intermitente puede aumentar la detección de presas por parte de los depredadores (p. ej., ratas), mientras que puede reducir las tasas de ataque en animales de presa (p. ej., ratas y ardillas listadas). También puede aumentar la resistencia física .

Antecedentes
En lugar de moverse continuamente por el entorno, muchos animales interrumpen su locomoción con breves pausas frecuentes. Las pausas aumentan el tiempo necesario para recorrer una determinada distancia y añaden costes de aceleración y desaceleración al coste energético de la locomoción. Desde una perspectiva de adaptación, hacer una pausa debería proporcionar beneficios que superen estos costos (Adam & Kramer, 1998) .

Un beneficio potencial de la pausa es una mayor detección de presas por parte de los depredadores. Es probable que las velocidades de movimiento más lentas mejoren la detección de presas al proporcionar más tiempo para escanear un campo visual determinado.

Un segundo beneficio plausible es la reducción de la tasa de ataque de los depredadores. Es más probable que muchos depredadores ataquen presas en movimiento, quizás porque dichas presas se detectan o reconocen más fácilmente. De hecho, la inmovilidad ("congelación") es una respuesta generalizada de las presas que detectan a un depredador.

Un tercer beneficio puede ser una mayor resistencia . Para los animales que se mueven más rápido que sus velocidades aeróbicamente sostenibles, la distancia máxima recorrida se puede aumentar haciendo pausas. Estas pausas permiten el aclaramiento de lactato de los músculos a través de mecanismos aeróbicos.

PD: Si quieres decir con 'rápido' no solo que los animales pequeños se mueven de forma intermitente, sino también 'rápidos', entonces las respuestas de Remi.b cubren muy bien la historia de por qué las criaturas pequeñas son rápidas. Básicamente, todo se reduce a la segunda ley de Newton , es decir, la aceleración es inversamente proporcional a la masa ( a = F/m ), pero el tamaño de la fuerza muscular no lo es . Por lo tanto, los animales más grandes tienen más masa y necesitan acumular mucha más fuerza para acelerar a la misma velocidad. Esa acumulación de fuerza necesita tiempo (¿alguna vez has presenciado el despegue vertical de un transbordador espacial?) Por lo tanto, las pequeñas criaturas aceleran más rápido y les permiten moverse 'rápidamente'.

<sub>Referencia
- Adam & Kramer, Anim Behav (1998); 55 : 109–117</sub>

Además de la excelente respuesta de @AliceD, me gustaría agregar que una simple relación mecánica entre el tamaño del cuerpo y la "agilidad" puede explicar el patrón observado.

fundamentos de la biofisica

La diferencia en la agilidad puede deberse a una diferencia en la capacidad de acelerar su movimiento.

Un aumento en el tamaño del cuerpo en una dimensión (=longitud del cuerpo)$x$escalas con un aumento en volumen y masa del orden de$x^3$. La fuerza muscular depende del área de la sección transversal del músculo y, por lo tanto, de un aumento lineal de$x$, la fuerza aumenta en$x^2$.

Volviendo a las conferencias de física de la escuela secundaria,$F=Ma \left(\text{or } a=\frac{F}{M}\right)$, dónde$F$es una fuerza,$M$una masa y$a$una aceleración con un aumento$x$del tamaño individual (sobre una dimensión, la longitud del individuo si lo prefiere), la fuerza aumenta en$x^2$y la masa aumenta en$x^3$, por lo tanto la aceleración se multiplica por$\frac{x^2}{x^3} = \frac{1}{x}$. Por supuesto, la naturaleza no es tan fácil, pero si asumimos que lo es, entonces la relación entre la aceleración de los movimientos y el tamaño del cuerpo (=longitud del cuerpo) debería verse así:

Un animal que es 4 veces más grande debe hacer que sus brazos y piernas aceleren 4 veces menos.

En contraste con la respuesta de @AliceD

@AliceD enumeró hipótesis plausibles de por qué podría haber una selección de movimientos rápidos en animales pequeños, pero una explicación más simple basada en las propiedades físicas de los cuerpos podría ser suficiente para explicar el patrón observado. Sería interesante saber exactamente cómo se ve en la naturaleza la relación entre el tamaño del cuerpo (=longitud del cuerpo) y la "agilidad" para avanzar en esta discusión.

Hechos graciosos

El camarón mantis (ver imagen a continuación) puede acelerar sus garras hasta 10,400 g ( referencia ). Más información sobre g (unidad de aceleración) aquí . En resumen, un ser humano típico puede soportar hasta 5 g. ¡10.400 g es absolutamente una locura! Para ofrecer una comparación: una pelota de béisbol obtiene una aceleración que es solo alrededor de un tercio de la de las garras del camarón mantis. Los camarones mantis usan sus garras para abrir almejas. Aquí hay un video . Según wikipedia , debido a la fricción de las garras contra el agua, se forman pequeñas burbujas y la temperatura en el borde de esas burbujas puede subir hasta varios miles de °C.

Aparentemente, el aguijón de una medusa puede alcanzar los 5 400 000 g ( referencia ), lo que parece ser unas 30 veces más que una bala. Encontrará una lista de ejemplos de cosas que experimentan varios niveles de aceleración en esta lista de wikipedia .

La hipótesis del profano, pero... Parece que un animal que utiliza el movimiento intermitente alterna entre un estado difícil de ver y un estado difícil de atrapar, con cierto grado de seguridad en ambos. Operar a un ritmo más lento y sostenido no ofrece ninguno de estos beneficios y significativamente menos seguridad.

Me pregunto si "pequeños mamíferos" es la descripción correcta. Los ejemplos obvios parecen ser los roedores. También vago: los gatos son pequeños en comparación con los caballos, pero no son intermitentes.

Tal vez otra forma de ver esto es "¿Cuándo / por qué un animal usa su velocidad máxima?" Los roedores parecen hacerlo como una cuestión de locomoción de rutina, la mayoría de los mamíferos lo hacen solo cuando huyen o persiguen activamente.

Los lagartos pequeños parecen más parecidos a los roedores en este sentido que a los mamíferos no tan pequeños.