Energetik

@article{doi101152ajplegacy19742274848,
    author = "Taylor, C. und Shkolnik, A. und Dmi’el, R. und Baharav, D. und Borut, A.",
    title = "Laufen bei Geparden, Gazellen und Ziegen: Energieaufwand und Gliedmaßenkonfiguration.",
    year = "1974",
    journal = "The American journal of physiology",
    url = "https://www.physiology.org/pb-assets/PDFs/2017-Legacy-1516816496183.pdf",
    doi = "10.1152/AJPLEGACY.1974.227.4.848",
    is_oa = "true",
    number = "4",
    pages = "848-850",
    semanticscholar_citation_count = "147",
    semanticscholar_id = "6f8635c20b3c41b3abce28a0e837b926eecbf878",
    volume = "227"
}

@article{taylor1974running,
    author = "Taylor, CR und Shkolnik, A und Dmi'el, R und Baharav, D und Borut, A",
    title = "Laufen bei Geparden, Gazellen und Ziegen: Energieaufwand und Gliedmaßenkonfiguration",
    year = "1974",
    journal = "American Journal of Physiology-Legacy Content",
    url = "https://doi.org/10.1152/ajplegacy.1974.227.4.848",
    doi = "10.1152/ajplegacy.1974.227.4.848",
    number = "4",
    openalex = "W2327775516",
    pages = "848-850",
    volume = "227"
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@article{fedak1979reappraisal,
    author = "Fedak, Michael A. und Seeherman, Howard J.",
    title = "Reappraisal of energetics of locomotion shows identical cost in bipeds and quadrupeds including ostrich and horse",
    year = "1979",
    journal = "Nature",
    url = "https://doi.org/10.1038/282713a0",
    doi = "10.1038/282713a0",
    number = "5740",
    openalex = "W2030556119",
    pages = "713-716",
    volume = "282",
    references = "doi101007bf00699624, doi101038272333a0, doi101086physzool50330155721, doi101126science1774045222, doi101126science17840651096, doi101126science1794069186, doi101126science835018, doi101152ajplegacy197021941104, doi1023072402280, taylor1974running"
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@misc{fedak1979reappraisal1,
    author = "Fedak, M. A. und Seeherman, H. J",
    title = "Reappraisal of energetics of locomotion shows identical cost in bipeds and quadrupeds including ostrich and horse",
    year = "1979",
    howpublished = "Nature, v. 282, p. 713-716",
    note = "talkorigins\_source = {true}; raw\_reference = {Fedak, M. A., und Seeherman, H. J., 1979, Reappraisal of energetics of locomotion shows identical cost in bipeds and quadrupeds including ostrich and horse: Nature, v. 282, p. 713-716.}"
}

@article{taylor1979running2,
    author = "Taylor, C. R. et al",
    title = "Running in cheetahs, gazelles and goats",
    year = "1979",
    journal = "Energy cost and limb configuration: American Journal of Physiology, p. 848-850",
    note = "talkorigins\_source = {true}; raw\_reference = {Taylor, C. R. et al., 1979, Running in cheetahs, gazelles and goats: Energy cost and limb configuration: American Journal of Physiology, p. 848-850.}"
}

ZUSAMMENFASSUNG Der energetische Aufwand zur Erzeugung muskulärer Kraft wurde untersucht, indem der energetische Aufwand für das Tragen von Lasten bei Ratten, Hunden, Menschen und Pferden für Lasten zwischen 7 und 27 % der Körpermasse gemessen wurde. Der Sauerstoffverbrauch stieg direkt proportional zur von den Muskeln getragenen Masse, d. h. wo ist der Sauerstoffverbrauch des Tieres beim Laufen mit einer Last, ist der Sauerstoffverbrauch bei gleicher Geschwindigkeit ohne Last, mL ist die Masse des Tieres plus die Last, und m ist die Masse des Tieres. Die Trittfrequenz, durchschnittliche Anzahl der auf dem Boden befindlichen Füße über eine ganzzahlige Anzahl von Schritten, die Kontaktzeit jedes Fußes relativ zu den anderen Füßen und die durchschnittliche vertikale Beschleunigung während der Kontaktphase wurden durch die in unseren Experimenten verwendeten Lasten nicht messbar verändert. Aus diesen Beobachtungen schließen wir, dass die durchschnittlichen Beschleunigungen des Schwerpunkts des Tieres durch das Tragen der Lasten nicht verändert werden und dass die vom Tier entwickelte muskuläre Kraft direkt proportional zur Last zunimmt. Es folgt, dass die Rate der Energieverwertung durch die Muskeln eines Tieres, wenn es mit einer bestimmten Geschwindigkeit über den Boden läuft, nahezu direkt proportional zur von seinen Muskeln ausgeübten Kraft ist. Der energetische Aufwand zur Erzeugung von Kraft über einen Zeitintervall (∫Fdt) steigt deutlich mit der Laufgeschwindigkeit. Eine wichtige Konsequenz der direkten Proportionalität zwischen erhöhtem Sauerstoffverbrauch und Masse der Last ist, dass kleine Tiere viel mehr Energie aufwenden, um eine gegebene Kraft bei einer gegebenen Geschwindigkeit zu erzeugen als große Tiere.

@article{doi101242jeb8619,
    author = "Taylor, C. Richard und Heglund, N. C. und McMahon, Thomas A. und Looney, Todd R.",
    title = "Energetischer Aufwand zur Erzeugung muskulärer Kraft beim Laufen",
    year = "1980",
    journal = "Journal of Experimental Biology",
    abstract = "ZUSAMMENFASSUNG Der energetische Aufwand zur Erzeugung muskulärer Kraft wurde untersucht, indem der energetische Aufwand für das Tragen von Lasten bei Ratten, Hunden, Menschen und Pferden für Lasten zwischen 7 und 27 % der Körpermasse gemessen wurde. Der Sauerstoffverbrauch stieg direkt proportional zur von den Muskeln getragenen Masse, d. h. wo ist der Sauerstoffverbrauch des Tieres beim Laufen mit einer Last, ist der Sauerstoffverbrauch bei gleicher Geschwindigkeit ohne Last, mL ist die Masse des Tieres plus die Last, und m ist die Masse des Tieres. Die Trittfrequenz, durchschnittliche Anzahl der auf dem Boden befindlichen Füße über eine ganzzahlige Anzahl von Schritten, die Kontaktzeit jedes Fußes relativ zu den anderen Füßen und die durchschnittliche vertikale Beschleunigung während der Kontaktphase wurden durch die in unseren Experimenten verwendeten Lasten nicht messbar verändert. Aus diesen Beobachtungen schließen wir, dass die durchschnittlichen Beschleunigungen des Schwerpunkts des Tieres durch das Tragen der Lasten nicht verändert werden und dass die vom Tier entwickelte muskuläre Kraft direkt proportional zur Last zunimmt. Es folgt, dass die Rate der Energieverwertung durch die Muskeln eines Tieres, wenn es mit einer bestimmten Geschwindigkeit über den Boden läuft, nahezu direkt proportional zur von seinen Muskeln ausgeübten Kraft ist. Der energetische Aufwand zur Erzeugung von Kraft über einen Zeitintervall (∫Fdt) steigt deutlich mit der Laufgeschwindigkeit. Eine wichtige Konsequenz der direkten Proportionalität zwischen erhöhtem Sauerstoffverbrauch und Masse der Last ist, dass kleine Tiere viel mehr Energie aufwenden, um eine gegebene Kraft bei einer gegebenen Geschwindigkeit zu erzeugen als große Tiere.",
    url = "https://doi.org/10.1242/jeb.86.1.9",
    doi = "10.1242/jeb.86.1.9",
    openalex = "W2160457864"
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Funktionelle Morphologen betrachten traditionell die Kosten der Fortbewegung als einen wichtigen Einfluss auf das Design von Fortbewegungsstrukturen. Wenn die Kosten der Fortbewegung eine wichtige Einschränkung bei der natürlichen Selektion dieser Strukturen darstellen, sollte es möglich sein, nachzuweisen, dass Tiere, die sich in der Gliedmaßenmorphologie unterscheiden, auch in ihren Fortbewegungskosten unterschiedlich sind. In früheren Experimenten an drei Arten von cursorialen Säugetieren, die sich erheblich in der Gliedmaßenstruktur unterscheiden, wurden keine solchen Unterschiede festgestellt. Da die Faktoren, die die Rate des Energieverbrauchs eines laufenden Tieres bestimmen, nicht gut verstanden sind, glaubten wir, dass der Effekt der Gliedmaßenmorphologie auf die Kosten am besten in einem System untersucht werden könnte, in dem nur die Trägheitseigenschaften der Gliedmaßen variiert werden, während andere Faktoren konstant bleiben. Folglich haben wir Änderungen in der Rate des Energieverbrauchs von laufenden menschlichen Probanden gemessen, die durch künstliche Änderungen der Trägheitseigenschaften der Gliedmaßen verursacht werden. Andere Variablen, die die Kosten beeinflussen könnten, wurden kontrolliert. Wir fanden, dass die Kosten, eine gegebene Masse zu den Gliedmaßen hinzuzufügen, signifikant höher sind als das Hinzufügen zu den Schwerpunkten und dass dieser Effekt deutlicher wird, wenn die Gliedmaßenlasten distal verschoben werden. Somit wurde ein klarer Effekt der Gliedmassenmasse und ihrer Verteilung auf die Kosten der Fortbewegung demonstriert.

@article{doi101242jeb1161363,
    author = "Myers, M J und Steudel, Karen",
    title = "Effect of Limb Mass and its Distribution on the Energetic Cost of Running",
    year = "1985",
    journal = "Journal of Experimental Biology",
    abstract = "Funktionelle Morphologen betrachten traditionell die Kosten der Fortbewegung als einen wichtigen Einfluss auf das Design von Fortbewegungsstrukturen. Wenn die Kosten der Fortbewegung eine wichtige Einschränkung bei der natürlichen Selektion dieser Strukturen darstellen, sollte es möglich sein, nachzuweisen, dass Tiere, die sich in der Gliedmaßenmorphologie unterscheiden, auch in ihren Fortbewegungskosten unterschiedlich sind. In früheren Experimenten an drei Arten von cursorialen Säugetieren, die sich erheblich in der Gliedmaßenstruktur unterscheiden, wurden keine solchen Unterschiede festgestellt. Da die Faktoren, die die Rate des Energieverbrauchs eines laufenden Tieres bestimmen, nicht gut verstanden sind, glaubten wir, dass der Effekt der Gliedmaßenmorphologie auf die Kosten am besten in einem System untersucht werden könnte, in dem nur die Trägheitseigenschaften der Gliedmaßen variiert werden, während andere Faktoren konstant bleiben. Folglich haben wir Änderungen in der Rate des Energieverbrauchs von laufenden menschlichen Probanden gemessen, die durch künstliche Änderungen der Trägheitseigenschaften der Gliedmaßen verursacht werden. Andere Variablen, die die Kosten beeinflussen könnten, wurden kontrolliert. Wir fanden, dass die Kosten, eine gegebene Masse zu den Gliedmaßen hinzuzufügen, signifikant höher sind als das Hinzufügen zu den Schwerpunkten und dass dieser Effekt deutlicher wird, wenn die Gliedmaßenlasten distal verschoben werden. Somit wurde ein klarer Effekt der Gliedmassenmasse und ihrer Verteilung auf die Kosten der Fortbewegung demonstriert.",
    url = "https://doi.org/10.1242/jeb.116.1.363",
    doi = "10.1242/jeb.116.1.363",
    openalex = "W2184225391",
    references = "taylor1974running"
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Zusammenfassung Monatliche Veränderungen der Häufigkeit von Thomson's Gazellen an 142 Standorten auf den Serengeti-Ebenen werden über einen Zeitraum von 3½ Jahren dargestellt. Die Anzahl der Gazellen auf den östlichen Ebenen war stark mit dem Niederschlag korreliert, wohingegen die Anzahl in den zentralen und westlichen Ebenen scheinbar mit anderen Variablen zusammenhängt. Die Bewegungen weiblicher Geparden und nicht ansässiger männlicher Geparden entsprachen den Bewegungen der Thomson's Gazellen sehr genau, während die der ansässigen männlichen Geparden relativ unabhängig von der Gazellenwanderung blieben.

@article{durant1988migration,
    author = "DURANT, S. M. und CARO, T. M. und COLLINS, D. A. und ALAWI, R. M. und FITZGIBBON, C. D.",
    title = "Migration patterns of Thomson's gazelles and cheetahs on the Serengeti Plains",
    year = "1988",
    journal = "African Journal of Ecology",
    abstract = "Zusammenfassung Monatliche Veränderungen der Häufigkeit von Thomson's Gazellen an 142 Standorten auf den Serengeti-Ebenen werden über einen Zeitraum von 3½ Jahren dargestellt. Die Anzahl der Gazellen auf den östlichen Ebenen war stark mit dem Niederschlag korreliert, wohingegen die Anzahl in den zentralen und westlichen Ebenen scheinbar mit anderen Variablen zusammenhängt. Die Bewegungen weiblicher Geparden und nicht ansässiger männlicher Geparden entsprachen den Bewegungen der Thomson's Gazellen sehr genau, während die der ansässigen männlichen Geparden relativ unabhängig von der Gazellenwanderung blieben.",
    url = "https://doi.org/10.1111/j.1365-2028.1988.tb00978.x",
    doi = "10.1111/j.1365-2028.1988.tb00978.x",
    number = "4",
    openalex = "W2073312673",
    pages = "257-268",
    volume = "26",
    references = "doi101007bf00376974, doi101007bf00389015, doi101038scientificamerican077186, doi101111j143903101987tb00921x, doi101111j146979981987tb07455x, doi101126science191422292, doi101515mamm19673111, doi1023071296618, doi1023071942578, doi1023072259478"
}

@article{fitzgibbon1989a,
    author = "FitzGibbon, Clare D.",
    title = "A cost to individuals with reduced vigilance in groups of Thomson's Gazelles hunted by Cheetahs",
    year = "1989",
    journal = "Animal Behaviour",
    url = "https://doi.org/10.1016/0003-3472(89)90098-5",
    doi = "10.1016/0003-3472(89)90098-5",
    openalex = "W2026112692",
    pages = "508-510",
    volume = "37",
    references = "doi101007bf00302563, doi101007bf00376974, doi1010160022519382902892, doi101016s0003347274800497, doi101016s0003347280800327, doi101016s000334728180022x, doi101111j136520281968tb00906x, doi101163156853969x00053, doi1023071936082, openalexw1484524608"
}

Der Zustand und das Alter von Thomson-Gazellen (Gazella thomsoni), die von zwei Arten von Raubtieren getötet wurden, wurden verglichen. Der Wildhund, ein jagender Raubtier, wurde erwartet, einen größeren Anteil junger, alter und kranker Tiere zu erlegen als der Gepard, ein Lauscher. Gemessen am Markfettgehalt von Gliedmaßenknochen erlegten Wildhunde mehr Thomson-Gazellen in schlechtem Zustand als Geparden. Dies schien eine Folge ihrer Präferenz für männliche Gazellen zu sein, die in schlechterem Zustand waren als Weibchen. Geparden erlegten nicht weniger junge und alte Gazellen als Wildhunde.

@article{fitzgibbon1989the,
    author = "FITZGIBBON, CLARE D. und FANSHAWE, J. H.",
    title = "Der Zustand und das Alter von Thomson-Gazellen, die von Geparden und Wildhunden getötet wurden",
    year = "1989",
    journal = "Journal of Zoology",
    abstract = "Der Zustand und das Alter von Thomson-Gazellen (Gazella thomsoni), die von zwei Arten von Raubtieren getötet wurden, wurden verglichen. Der Wildhund, ein jagender Raubtier, wurde erwartet, einen größeren Anteil junger, alter und kranker Tiere zu erlegen als der Gepard, ein Lauscher. Gemessen am Markfettgehalt von Gliedmaßenknochen erlegten Wildhunde mehr Thomson-Gazellen in schlechtem Zustand als Geparden. Dies schien eine Folge ihrer Präferenz für männliche Gazellen zu sein, die in schlechterem Zustand waren als Weibchen. Geparden erlegten nicht weniger junge und alte Gazellen als Wildhunde.",
    url = "https://doi.org/10.1111/j.1469-7998.1989.tb02528.x",
    doi = "10.1111/j.1469-7998.1989.tb02528.x",
    number = "1",
    openalex = "W2078427791",
    pages = "99-107",
    volume = "218",
    references = "doi101111j136520281968tb00906x, doi101111j136520281972tb01174x, doi101111j136520281982tb00278x, doi101428810104372, doi1023073145, doi1023073798360, openalexw1484524608, openalexw2033109056, openalexw2751121943"
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Die energetischen Anforderungen des Unterwasserschwimmens bei Pygoscelid-Pinguinen wurden in der Antarktis untersucht, unter Verwendung von Respirometrie zusammen mit einem 21 m langen Schwimmkanal und extern angebrachten Geräten, die die Schwimmgeschwindigkeit und die Tauchdauer von ungebundenen Tieren aufzeichneten. Feldmessungen wurden mit Messungen der hydrodynamischen Eigenschaften eines Adelie-Pinguin-Modells in einem zirkulierenden Wassertank verglichen. Die minimalen Transportkosten während des Unterwasserschwimmens bei Adelie (Pygoscelis adeliae), Chinstrap (P. antarctica) und Gentoo (P. papua) Pinguinen betrugen durchschnittlich 4,9, 3,7 und 7,6 J kg-1 m-1, jeweils bei ihren bevorzugten Schwimmgeschwindigkeiten von 2,2, 2,4 und 1,8 m s-1, was es den Vögeln ermöglichte, aerob für 110, 130 und 93 s zu tauchen. Aus den Messungen im Schwimmkanal berechneten wir einen Widerstandsbeiwert (CD) von 0,0368 für einen typischen Adelie-Pinguin bei 2,2 m s-1. Dieser Wert ist signifikant niedriger als der CD von 0,04 eines idealen Spindels und der CD von 0,0496, der am Modell im Labor gemessen wurde. Die Gründe für diesen Unterschied werden diskutiert.

@article{doi101242jeb197165,
    author = "Culik, Boris und Wilson, Rory P. und Bannasch, R.",
    title = "Unterwasser-Schwimmen bei geringem energetischen Aufwand durch Pygoscelid-Pinguine",
    year = "1994",
    journal = "Journal of Experimental Biology",
    abstract = "Die energetischen Anforderungen des Unterwasserschwimmens bei Pygoscelid-Pinguinen wurden in der Antarktis untersucht, unter Verwendung von Respirometrie zusammen mit einem 21 m langen Schwimmkanal und extern angebrachten Geräten, die die Schwimmgeschwindigkeit und die Tauchdauer von ungebundenen Tieren aufzeichneten. Feldmessungen wurden mit Messungen der hydrodynamischen Eigenschaften eines Adelie-Pinguin-Modells in einem zirkulierenden Wassertank verglichen. Die minimalen Transportkosten während des Unterwasserschwimmens bei Adelie (Pygoscelis adeliae), Chinstrap (P. antarctica) und Gentoo (P. papua) Pinguinen betrugen durchschnittlich 4,9, 3,7 und 7,6 J kg-1 m-1, jeweils bei ihren bevorzugten Schwimmgeschwindigkeiten von 2,2, 2,4 und 1,8 m s-1, was es den Vögeln ermöglichte, aerob für 110, 130 und 93 s zu tauchen. Aus den Messungen im Schwimmkanal berechneten wir einen Widerstandsbeiwert (CD) von 0,0368 für einen typischen Adelie-Pinguin bei 2,2 m s-1. Dieser Wert ist signifikant niedriger als der CD von 0,04 eines idealen Spindels und der CD von 0,0496, der am Modell im Labor gemessen wurde. Die Gründe für diesen Unterschied werden diskutiert.",
    url = "https://doi.org/10.1242/jeb.197.1.65",
    doi = "10.1242/jeb.197.1.65",
    openalex = "W1896916792",
    references = "doi101126science835018"
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Ähnlich große Zweibeiner und Vierbeiner verwenden fast die gleiche Menge an metabolischer Energie zum Laufen, trotz dramatischer Unterschiede in der Morphologie und den Laufmechaniken. Es wurde gezeigt, dass die Rate des metabolischen Energieverbrauchs bei vierbeinigen Läufern und zweibeinigen Springern aus nur dem Körpergewicht und der zur Verfügung stehenden Zeit zur Kraftentfaltung, wie sie durch die Dauer des Fuß-Boden-Kontakts angezeigt wird, vorhergesagt werden kann. Wir haben getestet, ob dieser Zusammenhang zwischen Laufmechanik und Energetik auch auf laufende Zweibeiner zutrifft. Wir haben die Raten des Energieverbrauchs und die Zeiten des Fußkontakts für Menschen (mittleres Körpergewicht 78,88 kg) und fünf Vogelarten (mittleres Körpergewichtsbereich 0,13-40,1 kg) gemessen. Wir finden, dass der Großteil (70-90%) der Zunahme der Stoffwechselrate mit der Geschwindigkeit bei laufenden Zweibeinern durch Änderungen der zur Verfügung stehenden Zeit zur Kraftentfaltung erklärt werden kann. Die Rate der Kraftentfaltung erklärt auch Unterschiede in der Stoffwechselrate über den Größenbereich der gemessenen Vögel. Allerdings verwenden Vögel bei gleicher Rate der Kraftentfaltung im Durchschnitt 1,7-mal mehr metabolische Energie als Vierbeiner. Die Rate des Energieverbrauchs bei gegebener Rate der Kraftentfaltung für Menschen liegt zwischen der von Vögeln und Vierbeinern. Diese Ergebnisse stützen die Idee, dass die Kosten der Muskelkraftproduktion die Energiekosten des Laufens bestimmen, und legen nahe, dass zweibeinige Läufer mehr Energie für eine gegebene Rate der Kraftproduktion verwenden, weil sie ein größeres Muskelvolumen benötigen, um ihr Körpergewicht zu tragen.

@article{doi101242jeb201192745,
    author = "Roberts, Thomas J. und Kram, Rodger und Weyand, Peter G. und Taylor, C. Richard",
    title = "Energetik des zweibeinigen Laufs: I. Metabolische Kosten der Kraftentfaltung",
    year = "1998",
    journal = "Journal of Experimental Biology",
    abstract = "Ähnlich große Zweibeiner und Vierbeiner verwenden fast die gleiche Menge an metabolischer Energie zum Laufen, trotz dramatischer Unterschiede in der Morphologie und den Laufmechaniken. Es wurde gezeigt, dass die Rate des metabolischen Energieverbrauchs bei vierbeinigen Läufern und zweibeinigen Springern aus nur dem Körpergewicht und der zur Verfügung stehenden Zeit zur Kraftentfaltung, wie sie durch die Dauer des Fuß-Boden-Kontakts angezeigt wird, vorhergesagt werden kann. Wir haben getestet, ob dieser Zusammenhang zwischen Laufmechanik und Energetik auch auf laufende Zweibeiner zutrifft. Wir haben die Raten des Energieverbrauchs und die Zeiten des Fußkontakts für Menschen (mittleres Körpergewicht 78,88 kg) und fünf Vogelarten (mittleres Körpergewichtsbereich 0,13-40,1 kg) gemessen. Wir finden, dass der Großteil (70-90%) der Zunahme der Stoffwechselrate mit der Geschwindigkeit bei laufenden Zweibeinern durch Änderungen der zur Verfügung stehenden Zeit zur Kraftentfaltung erklärt werden kann. Die Rate der Kraftentfaltung erklärt auch Unterschiede in der Stoffwechselrate über den Größenbereich der gemessenen Vögel. Allerdings verwenden Vögel bei gleicher Rate der Kraftentfaltung im Durchschnitt 1,7-mal mehr metabolische Energie als Vierbeiner. Die Rate des Energieverbrauchs bei gegebener Rate der Kraftentfaltung für Menschen liegt zwischen der von Vögeln und Vierbeinern. Diese Ergebnisse stützen die Idee, dass die Kosten der Muskelkraftproduktion die Energiekosten des Laufens bestimmen, und legen nahe, dass zweibeinige Läufer mehr Energie für eine gegebene Rate der Kraftproduktion verwenden, weil sie ein größeres Muskelvolumen benötigen, um ihr Körpergewicht zu tragen.",
    url = "https://doi.org/10.1242/jeb.201.19.2745",
    doi = "10.1242/jeb.201.19.2745",
    openalex = "W2404689151",
    references = "doi101126science2251499"
}

Säugetiere betraten die Ozeane vor weniger als 60 Millionen Jahren wieder. Der Übergang von einem terrestrischen zu einem aquatischen Lebensstil erforderte extreme morphologische und verhaltensbezogene Modifikationen, die mit grundlegend unterschiedlichen Fortbewegungsmechanismen für das Bewegen an Land und durch Wasser einhergingen. Energetische Transportkosten spiegeln typischerweise solche unterschiedlichen Fortbewegungsarten wider, lassen sich aber nicht aus dem Fossilbericht ableiten. In dieser Studie werden die energetischen Herausforderungen, die mit dem Wechsel von terrestrischer zu aquatischer Fortbewegung bei primitiven Meeressäugern verbunden sind, untersucht, indem die Transport-, Erhaltungs- und Fortbewegungskosten von heutigen Säugetieren verglichen werden, die sich in ihrem Grad der aquatischen Spezialisierung unterscheiden. Die Ergebnisse zeigen, dass Lauf- und Schwimm-Spezialisten auf ein energetisches Optimum für die Fortbewegung konvergiert sind. Eine allometrische Ausdruck, COT TOT = 7.79 mass −0.29 (r 2 = 0.83, n = 6 Arten), beschreibt die Gesamttransportkosten in J kg −1 m −1 für schwimmende Meeressäuger, die eine Größe von 21 kg bis 15.000 kg aufweisen. Diese Beziehung ist nicht von derjenigen zu unterscheiden, die die Gesamttransportkosten bei laufenden Säugetieren beschreibt. Im Gegensatz dazu verursacht der Übergangslebensstil von semi-aquatischen Säugetieren, ähnlich dem von ursprünglichen Meeressäugern, Kosten, die 2,4- bis 5,1-mal höher sind als bei Fortbewegungsspezialisten. Diese Muster deuten darauf hin, dass primitive Meeressäuger vor der Rückkehr zu Kosten, die an ihre terrestrische Abstammung erinnern, einer energetischen Hürde gegenüberstanden und möglicherweise während des Schwimmens eine evolutionäre Grenze für die energetische Optimierung erreicht haben.

@article{doi101098rstb19990371,
    author = "Williams, Terrie M.",
    title = "The evolution of cost efficient swimming in marine mammals: limits to energetic optimization",
    year = "1999",
    journal = "Philosophical Transactions of the Royal Society B Biological Sciences",
    abstract = "Mammals re–entered the oceans less than 60 million years ago. The transition from a terrestrial to an aquatic lifestyle required extreme morphological and behavioural modifications concomitant with fundamentally different locomotor mechanisms for moving on land and through water. Energetic transport costs typically reflect such different locomotor modes, but can not be discerned from the fossil record. In this study the energetic challenges associated with changing from terrestrial to aquatic locomotion in primitive marine mammals are examined by comparing the transport, maintenance and locomotor costs of extant mammals varying in degree of aquatic specialization. The results indicate that running and swimming specialists have converged on an energetic optimum for locomotion. An allometric expression, COT TOT = 7.79 mass −0.29 (r 2 = 0.83, n = 6 species), describes the total cost of transport in J kg −1 m −1 for swimming marine mammals ranging in size from 21 kg to 15,000 kg. This relation is indistinguishable from that describing total transport costs in running mammals. In contrast, the transitional lifestyle of semi–aquatic mammals, similar to that of ancestral marine mammals, incurs costs that are 2.4–5.1 times higher than locomotor specialists. These patterns suggest that primitive marine mammals confronted an energetic hurdle before returning to costs reminiscent of their terrestrial ancestry, and may have reached an evolutionary limit for energetic optimization during swimming.",
    url = "https://doi.org/10.1098/rstb.1999.0371",
    doi = "10.1098/rstb.1999.0371",
    openalex = "W1979684572",
    references = "doi101126science1794069186"
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Die metabolische Energiekosten des Gehens wird in hohem Maße durch die Körpermasse bestimmt, aber es ist nicht klar, wie Körperzusammensetzung und Massenverteilung diese Kosten beeinflussen. Wir testeten die Hypothese, dass das Gehen für adipöse Frauen im Vergleich zu adipösen Männern und normalgewichtigen Frauen und Männern am teuersten wäre. Darüber hinaus hypothesierten wir, dass für alle Gruppen die bevorzugte Ganggeschwindigkeit der Geschwindigkeit entsprechen würde, die die grobe Energiekosten pro Strecke minimiert. Wir maßen die Körperzusammensetzung, die maximale Sauerstoffaufnahme und die bevorzugte Ganggeschwindigkeit von 39 (19 Klasse II adipös, 20 normalgewichtig) Frauen und Männern. Wir maßen auch die Sauerstoffaufnahme und die Kohlendioxidproduktion, während die Probanden auf einem ebenen Laufband bei sechs Geschwindigkeiten (0,50-1,75 m/s) gingen. Sowohl Adipositas als auch Geschlecht beeinflussten die Netto-Metabolische Rate (W/kg) des Gehens. Die Netto-Metabolischen Raten von adipösen Probanden waren nur etwa 10% höher (pro kg) als bei normalgewichtigen Probanden, und die Netto-Metabolischen Raten für Frauen waren etwa 10% höher als für Männer. Der Anstieg der Netto-Metabolischen Rate bei schnelleren Ganggeschwindigkeiten war bei adipösen Frauen im Vergleich zu den anderen Gruppen am größten. Die bevorzugte Ganggeschwindigkeit war zwischen den Gruppen nicht unterschiedlich (1,42 m/s) und lag nahe der Geschwindigkeit, die die grobe Energiekosten pro Strecke minimierte. Überraschenderweise war die Massenverteilung (Oberschenkelmasse/Körpermasse) nicht mit der Netto-Metabolischen Rate verbunden, aber die Körperzusammensetzung (% Fett) war es (r2= 0,43). Detaillierte biomechanische Studien des Gehens sind erforderlich, um zu untersuchen, ob adipöse Individuen während des Gehens neue energiesparende Mechanismen annehmen.

@article{doi101152japplphysiol007672005,
    author = "Browning, R. und Baker, Emily und Herron, Jessica A und Kram, Rodger",
    title = "Auswirkungen von Adipositas und Geschlecht auf den energetischen Aufwand und die bevorzugte Ganggeschwindigkeit beim Gehen",
    year = "2005",
    journal = "Journal of Applied Physiology",
    abstract = "Die metabolische Energiekosten des Gehens wird in hohem Maße durch die Körpermasse bestimmt, aber es ist nicht klar, wie Körperzusammensetzung und Massenverteilung diese Kosten beeinflussen. Wir testeten die Hypothese, dass das Gehen für adipöse Frauen im Vergleich zu adipösen Männern und normalgewichtigen Frauen und Männern am teuersten wäre. Darüber hinaus hypothesierten wir, dass für alle Gruppen die bevorzugte Ganggeschwindigkeit der Geschwindigkeit entsprechen würde, die die grobe Energiekosten pro Strecke minimiert. Wir maßen die Körperzusammensetzung, die maximale Sauerstoffaufnahme und die bevorzugte Ganggeschwindigkeit von 39 (19 Klasse II adipös, 20 normalgewichtig) Frauen und Männern. Wir maßen auch die Sauerstoffaufnahme und die Kohlendioxidproduktion, während die Probanden auf einem ebenen Laufband bei sechs Geschwindigkeiten (0,50-1,75 m/s) gingen. Sowohl Adipositas als auch Geschlecht beeinflussten die Netto-Metabolische Rate (W/kg) des Gehens. Die Netto-Metabolischen Raten von adipösen Probanden waren nur etwa 10% höher (pro kg) als bei normalgewichtigen Probanden, und die Netto-Metabolischen Raten für Frauen waren etwa 10% höher als für Männer. Der Anstieg der Netto-Metabolischen Rate bei schnelleren Ganggeschwindigkeiten war bei adipösen Frauen im Vergleich zu den anderen Gruppen am größten. Die bevorzugte Ganggeschwindigkeit war zwischen den Gruppen nicht unterschiedlich (1,42 m/s) und lag nahe der Geschwindigkeit, die die grobe Energiekosten pro Strecke minimierte. Überraschenderweise war die Massenverteilung (Oberschenkelmasse/Körpermasse) nicht mit der Netto-Metabolischen Rate verbunden, aber die Körperzusammensetzung (% Fett) war es (r2= 0,43). Detaillierte biomechanische Studien des Gehens sind erforderlich, um zu untersuchen, ob adipöse Individuen während des Gehens neue energiesparende Mechanismen annehmen.",
    url = "https://doi.org/10.1152/japplphysiol.00767.2005",
    doi = "10.1152/japplphysiol.00767.2005",
    openalex = "W2169036624",
    references = "doi101242jeb205233717"
}

Die Energiekosten terrestrischer Fortbewegung wurden mit den Muskelkräften in Verbindung gebracht, die erzeugt werden, um das Körpergewicht zu tragen und die Gliedmaßen zu schwingen. Das LiMb-Modell sagt diese Kräfte und damit die Fortbewegungskosten als Funktion der Gliedmaßenlänge und grundlegender kinematischer Variablen voraus. Hier teste ich dieses Modell bei Menschen, Ziegen und Hunden, um die Leistungsfähigkeit des LiMb-Modells bei der Vorhersage der Fortbewegungskosten für Zweibeiner und Vierbeiner zu bewerten. Die Modellvorhersagen wurden mit den beobachteten Fortbewegungskosten verglichen, die über den Sauerstoffverbrauch gemessen wurden, während Laufbandversuche über eine Reihe von Geschwindigkeiten für beide Geh- und Laufstile durchgeführt wurden. Das LiMb-Modell erklärte mehr der Variation in den Fortbewegungskosten als andere Prädiktoren, einschließlich Kontaktzeit, Froude-Zahl und Körpermasse. Das LiMb-Modell sagte auch die Größe der vertikalen Bodenkkräfte genau voraus. Die Ergebnisse deuten darauf hin, dass das LiMb-Modell die Fortbewegungsanatomie zuverlässig mit Kraftproduktion und Fortbewegungskosten verknüpft. Weiterhin unterstützen diese Daten die Idee, dass die Gliedmaßenlänge die Skalierung der Fortbewegungskosten für terrestrische Tiere zugrunde liegen könnte.

@article{doi101242jeb02662,
    author = "Pontzer, Herman",
    title = "Predicting the energy cost of terrestrial locomotion: a test of the LiMb model in humans and quadrupeds",
    year = "2007",
    journal = "Journal of Experimental Biology",
    abstract = "The energy cost of terrestrial locomotion has been linked to the muscle forces generated to support body weight and swing the limbs. The LiMb model predicts these forces, and hence locomotor cost, as a function of limb length and basic kinematic variables. Here, I test this model in humans, goats and dogs in order to assess the performance of the LiMb model in predicting locomotor cost for bipeds and quadrupeds. Model predictions were compared to observed locomotor cost, measured via oxygen consumption, during treadmill trials performed over a range of speeds for both walking and running gaits. The LiMb model explained more of the variation in locomotor cost than other predictors, including contact time, Froude number and body mass. The LiMb model also accurately predicted the magnitude of vertical ground forces. Results suggest the LiMb model reliably links locomotor anatomy to force production and locomotor cost. Further, these data support the idea that limb length may underlie the scaling of locomotor cost for terrestrial animals.",
    url = "https://doi.org/10.1242/jeb.02662",
    doi = "10.1242/jeb.02662",
    openalex = "W2095248753",
    references = "doi101038346265a0, doi101111j146979981983tb04266x, doi101113jphysiol1977sp011866, doi101126science1107799, doi101126science2251499, doi101126science2740914, doi101146annurevph44030182000525, doi101242jeb205233717, doi101242jeb9711, doi104159harvard9780674184404"
}

@incollection{crossref2009a,
    title = "‘Ein Pferd und zwei Ziegen’",
    year = "2009",
    booktitle = "Ein weiterer Kanon",
    url = "https://doi.org/10.7135/upo9781843318040.005",
    doi = "10.7135/upo9781843318040.005",
    openalex = "W993431140",
    pages = "41-50"
}

Das Svalbard-Fels-Haselhuhn, Lagopus muta hyperborea, erfährt auf der arktischen Archipelgruppe Svalbard extreme photoperiodische und klimatische Bedingungen. Diese Art ist jedoch stark an das Leben in dieser harschen Umgebung angepasst. Eine der auffälligsten Anpassungen, die bei diesen Vögeln gefunden wurde, ist die Ablagerung von Fettreserven vor Beginn des Winters, die bis zu 32 % der Körpermasse ausmachen können und sich hauptsächlich um das Sternum und den Bauchbereich herum befinden. Dieses Fett ist zwar entscheidend für das Überleben der Vögel, stellt aber auch eine Herausforderung dar, da der Vogel mit dieser zusätzlichen Masse normale physiologische Funktionen aufrechterhalten muss. Insbesondere werden diese Reserven wahrscheinlich das Atmungssystem einschränken, da das Sternum und der Beckenbereich während der Belüftung bewegt werden müssen und das Tragen dieser zusätzlichen Last auch die energetischen Kosten der Fortbewegung beeinflussen kann. Hier zeigen wir, dass Wintervögel im Vergleich zu Sommervögeln reduzierte Fortbewegungskosten aufweisen. Eine bemerkenswerte Entdeckung angesichts der Tatsache, dass diese Vögel im Winter fast das Doppelte der Körpermasse haben als im Sommer. Diese Ergebnisse deuten darauf hin, dass Svalbard-Haselhühner in der Lage sind, die zusätzliche Winterfettmasse zu tragen, ohne energetische Kosten zu verursachen. Da Energieeinsparung für diese Vögel von größter Bedeutung ist, scheint die Minimierung der Kosten für das Bewegen bei begrenzten Ressourcen eine Schlüsselanpassung zu sein, die für ihr Überleben in der kargen arktischen Umgebung entscheidend ist.

@article{doi101371journalpone0015490,
    author = "Lees, John und Nudds, Robert L. und Stokkan, Karl‐Arne und Folkow, Lars P. und Codd, Jonathan R.",
    title = "Reduzierte metabolische Kosten für die Fortbewegung bei Svalbard-Fels-Haselhuhn (Lagopus muta hyperborea) im Winter",
    year = "2010",
    journal = "PLoS ONE",
    abstract = "Das Svalbard-Fels-Haselhuhn, Lagopus muta hyperborea, erfährt auf der arktischen Archipelgruppe Svalbard extreme photoperiodische und klimatische Bedingungen. Diese Art ist jedoch stark an das Leben in dieser harschen Umgebung angepasst. Eine der auffälligsten Anpassungen, die bei diesen Vögeln gefunden wurde, ist die Ablagerung von Fettreserven vor Beginn des Winters, die bis zu 32\% der Körpermasse ausmachen können und sich hauptsächlich um das Sternum und den Bauchbereich herum befinden. Dieses Fett ist zwar entscheidend für das Überleben der Vögel, stellt aber auch eine Herausforderung dar, da der Vogel mit dieser zusätzlichen Masse normale physiologische Funktionen aufrechterhalten muss. Insbesondere werden diese Reserven wahrscheinlich das Atmungssystem einschränken, da das Sternum und der Beckenbereich während der Belüftung bewegt werden müssen und das Tragen dieser zusätzlichen Last auch die energetischen Kosten der Fortbewegung beeinflussen kann. Hier zeigen wir, dass Wintervögel im Vergleich zu Sommervögeln reduzierte Fortbewegungskosten aufweisen. Eine bemerkenswerte Entdeckung angesichts der Tatsache, dass diese Vögel im Winter fast das Doppelte der Körpermasse haben als im Sommer. Diese Ergebnisse deuten darauf hin, dass Svalbard-Haselhühner in der Lage sind, die zusätzliche Winterfettmasse zu tragen, ohne energetische Kosten zu verursachen. Da Energieeinsparung für diese Vögel von größter Bedeutung ist, scheint die Minimierung der Kosten für das Bewegen bei begrenzten Ressourcen eine Schlüsselanpassung zu sein, die für ihr Überleben in der kargen arktischen Umgebung entscheidend ist.",
    url = "https://doi.org/10.1371/journal.pone.0015490",
    doi = "10.1371/journal.pone.0015490",
    openalex = "W2112659042",
    references = "doi101021j150446a008, doi101038346265a0, doi101093acprofoso97801953106100010001, doi101093oso97801988303990010001, doi101098rstb19930050, doi101146annurevphysiol66032102115105, doi101152ajpregu19772335r243, doi1023071538741, doi1023071938580, doi103382ps0250096"
}

Zwischen terrestrischen Säugetieren wurde eine große Variation in der Gliedmaßenlänge beobachtet. Eine vergrößerte Gliedmaßenlänge könnte sich als Mechanismus entwickelt haben, um die Kosten des Transports (COT) zu reduzieren und so die Energiezuweisung für andere wichtige Funktionen zu ermöglichen. Die Beziehung zwischen Energieverbrauch und Gliedmaßenlänge wurde auf Populationsebene bei der Longshanks-Maus untersucht. Diese einzigartige Mauslinie hat durchschnittlich 13 % längere Tibia als eine zufällig gezüchtete Kontrolllinie. Hier wurde die Hypothese getestet, dass die Longshanks-Mäuse eine niedrigere COT und eine längere Schrittweite aufweisen. Die Ergebnisse zeigen, dass die Longshanks-Mäuse (N=19) im Vergleich zu den Kontrollmäusen (N=22) tatsächlich eine niedrigere COT (-24 %), eine längere Schrittweite (+7 %) und eine niedrigere Schrittfrequenz (-5-7 %) aufweisen. Die Ergebnisse stützen die Beziehung zwischen Gliedmaßenlänge und Fortbewegungsfähigkeit und leisten einen wichtigen Beitrag zum Verständnis der Selektionsdrücke, die die Gliedmaßenlänge formen.

@phdthesis{doi1011575prism28084,
    author = "Sparrow, Leah M.",
    title = "Der Einfluss der Gliedmaßenlänge auf die Kosten der Fortbewegung und des Gangs bei der Longshanks-Maus.",
    year = "2015",
    booktitle = "PRISM (Universität Calgary)",
    abstract = "Zwischen terrestrischen Säugetieren wurde eine große Variation in der Gliedmaßenlänge beobachtet. Eine vergrößerte Gliedmaßenlänge könnte sich als Mechanismus entwickelt haben, um die Kosten des Transports (COT) zu reduzieren und so die Energiezuweisung für andere wichtige Funktionen zu ermöglichen. Die Beziehung zwischen Energieverbrauch und Gliedmaßenlänge wurde auf Populationsebene bei der Longshanks-Maus untersucht. Diese einzigartige Mauslinie hat durchschnittlich 13\% längere Tibia als eine zufällig gezüchtete Kontrolllinie. Hier wurde die Hypothese getestet, dass die Longshanks-Mäuse eine niedrigere COT und eine längere Schrittweite aufweisen. Die Ergebnisse zeigen, dass die Longshanks-Mäuse (N=19) im Vergleich zu den Kontrollmäusen (N=22) tatsächlich eine niedrigere COT (-24\%), eine längere Schrittweite (+7\%) und eine niedrigere Schrittfrequenz (-5-7\%) aufweisen. Die Ergebnisse stützen die Beziehung zwischen Gliedmaßenlänge und Fortbewegungsfähigkeit und leisten einen wichtigen Beitrag zum Verständnis der Selektionsdrücke, die die Gliedmaßenlänge formen.",
    url = "https://doi.org/10.11575/prism/28084",
    doi = "10.11575/prism/28084",
    openalex = "W999631434",
    references = "doi101016s0014299903012743, doi101038292239a0, doi101038346265a0, doi101038nature03052, doi101093icb232347, doi101113jphysiol1949sp004363, doi101126science1774045222, doi101126science2740914, doi101152jappl1973352236, doi101152jappl1984564831"
}

HINTERGRUND: Die Verringerung der energetischen Kosten beim Laufen scheint der machbarste Weg zu einem Marathon unter zwei Stunden zu sein. Die Masse des Schuhwerks, die Dämpfung und die Biegesteifigkeit beeinflussen jeweils die energetischen Kosten beim Laufen. Kürzlich wurden Prototypen von Laufschuhen entwickelt, die ein neues, hochkompliantes und resilienten Mittelschuhmaterial mit einer steifen eingebetteten Platte kombinieren. ZIEL: Ziel dieser Studie war es zu bestimmen, ob und inwieweit diese neu entwickelten Laufschuhe die energetischen Kosten beim Laufen im Vergleich zu etablierten Marathonrennschuhen reduzieren. METHODEN: 18 hochkarätige Athleten liefen sechs 5-minütige Versuche (drei Schuhe × zwei Wiederholungen) in Prototypenschuhen (NP) und zwei etablierten Marathon-Schuhen (NS und AB) während drei separaten Sitzungen: 14, 16 und 18 km/h. Wir maßen die submaximale Sauerstoffaufnahme und die Kohlendioxidproduktion während der Minuten 3-5 und mittelten die energetischen Kosten (W/kg) für die beiden Versuche in jedem Schuhmodell. ERGEBNISSE: Im Vergleich zu den etablierten Rennschuhen reduzierten die neuen Schuhe die energetischen Kosten beim Laufen bei allen 18 getesteten Probanden. Gemittelt über alle drei Geschwindigkeiten waren die energetischen Kosten für das Laufen in den NP-Schuhen (16,45 ± 0,89 W/kg; Mittelwert ± SD) um 4,16 % und 4,01 % niedriger als in den NS- und AB-Schuhen, wenn die Schuhmasse angepasst wurde (17,16 ± 0,92 und 17,14 ± 0,97 W/kg, jeweils p < 0,001). Die beobachteten prozentualen Änderungen waren unabhängig von der Laufgeschwindigkeit (14-18 km/h). SCHLUSSFOLGERUNG: Die Prototypenschuhe senkten die energetischen Kosten beim Laufen im Durchschnitt um 4 %. Wir prognostizieren, dass mit diesen Schuhen Top-Athleten deutlich schneller laufen und den ersten Marathon unter zwei Stunden erreichen könnten.

@article{doi101007s4027901708112,
    author = "Hoogkamer, Wouter und Kipp, Shalaya und Frank, Jesse H. und Farina, Emily M. und Luo, Geng und Kram, Rodger",
    title = "A Comparison of the Energetic Cost of Running in Marathon Racing Shoes",
    year = "2017",
    journal = "Sports Medicine",
    abstract = "HINTERGRUND: Die Verringerung der energetischen Kosten beim Laufen scheint der machbarste Weg zu einem Marathon unter zwei Stunden zu sein. Die Masse des Schuhwerks, die Dämpfung und die Biegesteifigkeit beeinflussen jeweils die energetischen Kosten beim Laufen. Kürzlich wurden Prototypen von Laufschuhen entwickelt, die ein neues, hochkompliantes und resilienten Mittelschuhmaterial mit einer steifen eingebetteten Platte kombinieren. ZIEL: Ziel dieser Studie war es zu bestimmen, ob und inwieweit diese neu entwickelten Laufschuhe die energetischen Kosten beim Laufen im Vergleich zu etablierten Marathonrennschuhen reduzieren. METHODEN: 18 hochkarätige Athleten liefen sechs 5-minütige Versuche (drei Schuhe × zwei Wiederholungen) in Prototypenschuhen (NP) und zwei etablierten Marathon-Schuhen (NS und AB) während drei separaten Sitzungen: 14, 16 und 18 km/h. Wir maßen die submaximale Sauerstoffaufnahme und die Kohlendioxidproduktion während der Minuten 3-5 und mittelten die energetischen Kosten (W/kg) für die beiden Versuche in jedem Schuhmodell. ERGEBNISSE: Im Vergleich zu den etablierten Rennschuhen reduzierten die neuen Schuhe die energetischen Kosten beim Laufen bei allen 18 getesteten Probanden. Gemittelt über alle drei Geschwindigkeiten waren die energetischen Kosten für das Laufen in den NP-Schuhen (16,45 ± 0,89 W/kg; Mittelwert ± SD) um 4,16 % und 4,01 % niedriger als in den NS- und AB-Schuhen, wenn die Schuhmasse angepasst wurde (17,16 ± 0,92 und 17,14 ± 0,97 W/kg, jeweils p < 0,001). Die beobachteten prozentualen Änderungen waren unabhängig von der Laufgeschwindigkeit (14-18 km/h). SCHLUSSFOLGERUNG: Die Prototypenschuhe senkten die energetischen Kosten beim Laufen im Durchschnitt um 4 %. Wir prognostizieren, dass mit diesen Schuhen Top-Athleten deutlich schneller laufen und den ersten Marathon unter zwei Stunden erreichen könnten.",
    url = "https://doi.org/10.1007/s40279-017-0811-2",
    doi = "10.1007/s40279-017-0811-2",
    openalex = "W2770125989",
    references = "doi101126science2740914"
}