[坎贝尔生物学 第1187页练习题] 提供されたホッピング実験データに基づき、静止エネルギー(159ジュール/秒)を考慮した後、低い頻度(0.92ホップ/秒)での1ホップあ...

提供されたホッピング実験データに基づき、静止エネルギー(159ジュール/秒)を考慮した後、低い頻度(0.92ホップ/秒)での1ホップあたりの概算エネルギーコストは、高い頻度(1.85ホップ/秒)と比較してどうなりますか?この違いは腱のエネルギー貯蔵について何を示唆していますか?

  • A: 低い頻度での1ホップあたりのエネルギーコストは低い(約311 J/ホップ vs 605 J/ホップ)ため、腱は遅い動きでより効率的であることを示唆しています。
  • B: 低い頻度での1ホップあたりのエネルギーコストは、高い頻度(約311 J/ホップ)と比較して著しく高く(約605 J/ホップ)、これは腱が高い頻度で弾性エネルギーを貯蔵および放出するのに効果的であることを示唆しています。
  • C: 低い頻度では1秒あたりの総エネルギー使用量は減少しますが、1ホップあたりのエネルギーコストは増加します。これは、低い頻度での動きが単位移動量あたり代謝的に非効率的であることを示唆するトレードオフを示しています。
  • D: 高い頻度での1ホップあたりのエネルギーコストは高い(約605 J/ホップ vs 311 J/ホップ)ため、筋肉が速いペースでより懸命に働かなければならないことを示しています。

Explanation

まず、使用された総エネルギーから静止エネルギー(159 J/秒)を差し引いて、1秒あたりの正味エネルギーを計算します。 - 1.85ホップ/秒の場合:735 J/秒 - 159 J/秒 = 576 J/秒 - 0.92ホップ/秒の場合:716 J/秒 - 159 J/秒 = 557 J/秒 次に、正味エネルギーを頻度で割って、1ホップあたりのエネルギーコストを計算します。 - 1.85ホップ/秒の場合:576 J/秒 / 1.85ホップ/秒 ≈ 311.35 J/ホップ - 0.92ホップ/秒の場合:557 J/秒 / 0.92ホップ/秒 ≈ 605.43 J/ホップ これにより、低いホッピング頻度では1ホップあたりのエネルギーコストが著しく高いことが示されます。この違いは、腱が高い頻度で弾性エネルギーを蓄えたり放出したりするのに、より効果的に利用されていることを示唆しています。これはバネに似ています。この弾性反動により、1ホップあたりの代謝エネルギーコストが削減され、高い頻度でのホッピングは単位運動量あたりのエネルギー効率が向上します。低い頻度では、回復される弾性エネルギーが少なく、1ホップあたりにより多くの能動的な筋肉作業が必要となります。