Sprintende kalkoen gaat efficiënt om met zijn kuitspierenergie

Een rennende kalkoen oefent met zijn kuitspier vooral kracht uit op het moment dat de spieren nauwelijks van lengte veranderen. Gedurende een tiende van een seconde wanneer een poot op de grond staat oefent de kuitspier een kracht van 100 Newton uit.

Tijdens de swing echter, als het beest zijn poot naar achteren zwiept en zich afzet om vaart te maken wordt de kuitspier langer en korter, maar spierkracht komt daar niet aan te pas. Dit is mogelijk doordat meer dan 60% van de opgewekte energie tijdelijk in de elastische pees wordt opgeslagen. De spierkracht is verder nodig om het gewicht van het beest te dragen.

Zoölogen van Harvard University en de Northeastern University in Boston monteerden in de kuitspier van een kalkoen een micrometer (bestaand uit een geluidsbron en ontvanger) en een spanningsmeter (een rekstrookje), beide van chipformaat, om spierlengte en -kracht te meten. Nabij de spanningsmeter werden elektroden voor het maken van een EMG (elektromyogram) geïmplanteerd. Deze meetopstelling liet beter dan video-opnamen zien hoe krachtuitoefening en spierlengteverandering niet gelijktijdig optreden, wat betekent dat de kalkoen efficiënt met zijn energie omspringt, hoe onbeholpen zo'n vogel zich ook rennend voortbeweegt (Science, 21 febr).

Spieren die verkorten tijdens de krachtuitoefening leveren slechts eenderde van de kracht die een spier kan leveren die niet tegelijkertijd mechanische arbeid levert. Een spier kan trekkend aan iets dat niet in beweging komt veel meer kracht uitoefenen dan dezelfde spier die een gewicht optilt. Voor een loopvogel (die altijd op zijn tenen loopt) is de kuitspier de belangrijkste loopspier. De dijbeenspier is minder belangrijk. De kuitspier is een twee-gewrichtenspier. Hij strekt vooral het enkelgewricht, maar het andere uiteinde is aangehecht aan het lage eind van het dijbeen en draagt daardoor tegelijkertijd bij aan de buiging van de knie.

De kalkoen vergooit zijn energie niet tijdens de afzet van de achterpoot (waarbij het enkelgewricht wordt gestrekt), ook niet bij de daarop volgende doorhaal (waarbij het enkelgewricht weer wordt gebogen) en al evenmin bij het neerplanten van de poot. Pas als het gewicht weer op de poot rust waarin de meting plaatsvindt, geeft de spier weer kracht. De energie die de spier in de korte tijd levert wordt als veerkracht opgeslagen in de pees, is de veronderstelling en komt vrij als het lichaamsgewicht niet meer voluit op de meetpoot drukt. De moleculaire springveren in de spieren en pezen van de vogel onderhouden dus de mechanische beweging, terwijl de spier energie voor het veerproces levert op het moment dat dit energetisch gezien gunstig uitkomt: als het gewicht van de vogel op het loopbeen rust. Bij een proef waarin het dier tegen een helling op moest rennen werd gemeten dat ook tijdens de afzet en de mechanische swing naar voren iets meer energie wordt gebruikt.