Как антилопы используют сверхэффективные сухожилия, чтобы бросить вызов гравитации
Каждый вертикальный прыжок антилопы превращает её ноги в живой физический эксперимент. Животное способно взлетать на высоту примерно в два–три раза больше собственного роста, но основная движущая сила — это не необычно мощные мышцы ног. Ключевым элементом является сухожилие, которое действует как высокоэластичная пружина: оно накапливает механическую энергию в момент приземления, а затем высвобождает её в точно выверенный момент отталкивания.

С точки зрения биомеханики сухожилия антилоп работают как модули накопления энергии, оптимизирующие переход между гравитационной потенциальной энергией и энергией упругой деформации. В то время как мышечные волокна совершают активную работу сокращения, коллагеновый матрикс сухожилия функционирует как пассивный упругий элемент с низкими метаболическими затратами, снижая необходимую для каждого прыжка скорость оборота аденозинтрифосфата. В результате получается система локомоции, в которой пиковая мощность во время отталкивания превышает тот максимум, который одна лишь мышца могла бы выработать при устойчивой скорости мышечного сокращения.
Люди, специализирующиеся на прыжке в высоту, в гораздо большей степени полагаются на прямую работу мышц и на тщательно скоординированные углы в суставах, из‑за чего их мышцы работают ближе к физиологическим пределам соотношения «сила–скорость» и основного уровня обмена веществ. Антилопы, напротив, передают значительную долю этой пиковой мощности на долю запасённой упругой энергии сухожилий, достигая впечатляющих высот прыжка с более высокой механической эффективностью. Тот же принцип конструкции сейчас используется при создании роботизированных ного‑подобных приводов и протезов, которым требуется мышечноподобная производительность без мышечноподобных энергозатрат.
loading...