Jak předběhnout dinosaura

Dospělý tyranosaurus rex byl nesmyslně obrovský a nesmyslně silný. Měl řady zubů, kterými dokázal prorazit kost triceratopse, dokázal čelistmi vyhazovat kusy masa o velikosti člověka 16 metrů do vzduchu, byl vysoký jako žirafa a se svými devíti tunami byl těžký jako slon. A přesto, když ho uvidíte, měli byste být jen mírně znepokojeni. Tyranosaurus rex měl proporcionálně více svalů věnovaných pohybu než téměř jakékoli zvíře, které kdy žilo, říká mi Eric Snively, biolog z Oklahomské státní univerzity, který se zabývá biomechanikou dinosaurů. A přesto byste mu pravděpodobně mohli uniknout, protože tyranosaurus neuměl běhat.

Ptal jsem se Johna R. Hutchinsona, hlavního autora článku v časopise Nature s názvem „Tyranosaurus nebyl rychlý běžec“, jak by vypadal výkon tyranosaura v závodě. „Běh na krátkou vzdálenost je asi to nejlepší, co bychom očekávali,“ řekl. „A to ani s rychlým startem.“

Neuvěřitelně mohutný, dlouhonohý tyranosaurus byl pomalý ze stejného matematického důvodu, proč byl jeho konec v důlní šachtě tak eruptivní. Stejně jako plocha, i síla kostí se v síle čtverečkuje pouze jako objemové krychle. Výsledkem je, že jak se zvíře zvětšuje, potřebuje ke stání, pohybu a běhu úměrně více svalů a kostí nohou. Nad určitou velikostí se posledně jmenované stává fyzicky nemožným. Přes veškerou svalovou hmotu by se kosti nohou tyranosaura rexe roztříštily při větší zátěži než při rychlém běhu. Soudě podle jeho hmotnosti, svalů a kostí, Snively nevěří, že by se dospělý Tyrannosaurus rex mohl pohybovat rychleji než 12 nebo 13 mil za hodinu. (Ačkoli 12 mil za hodinu se blíží maximální rychlosti typického člověka, v závislosti na kondici – odpovídá to dvacetivteřinovému běhu na 100 metrů nebo pětiminutové míli – pomalé zrychlení a inspirující zuby T. rexe by dávaly průměrnému běžci rozumnou šanci, že dřevorubce předstihne nebo vymanévruje. 1

Jistě, tyranosaurus rex by sotva byl vaší jedinou starostí. Početní masožraví dinosauři různých velikostí by mohli mít zájem si na vás smlsnout, a to, zda byste jim dokázali utéct, by opět záviselo na jejich hmotnosti.

Před třemi lety si bioložka Myriam Hirtová, která se zabývá pohybem zvířat v Německém centru pro výzkum biodiverzity, položila zdánlivě jednoduchou otázku: Proč největší a nejmohutnější zvířata – velryby, sloni a nosorožci – nejsou nejrychlejší, zatímco ta nejmenší – myši, mloci a mnohonožky – patří k nejpomalejším? Vyplývá z toho, že existuje optimální velikost pro rychlost?

Odpověď, jak zjistil Hirt, zní ano. Pokud byste navrhovali zvíře pro rychlost, mělo by takové zvíře vážit přibližně 200 kilogramů. O něco těžší pro plavce a o něco lehčí pro letce.

Hirt zjistil přesný parabolický vztah mezi velikostí a rychlostí, který nejenže naznačuje, že nejvíce se musíte bát středně velkých dinosaurů, ale také, že těch největších byste se neměli bát vůbec. Důvodem je podle ní souhra mezi silou, zrychlením a metabolismem, který obojí pohání.

Hirt zjistil, že maximální rychlost zvířete je průsečíkem dvou faktorů. Prvním je celková svalová síla zvířete, která je úměrná jeho hmotnosti. Druhým faktorem je však jeho schopnost tuto hmotnost urychlit, která se nestupňuje. Zrychlení je závislé na anaerobní svalové síle neboli energii uložené ve svalových vláknech ATP. Tyto tzv. rychlé svaly vytvářejí rychlé a silné kontrakce potřebné pro zrychlení, ale rychle se vyčerpávají. A jejich kapacita je dána metabolismem.

Z ne zcela pochopitelných důvodů klesá produkce energie (metabolismus) zvířete úměrně jeho hmotnosti (přesněji řečeno klesá na mocninu 0,75). Kdybychom měli metabolismus úměrný metabolismu myši, museli bychom denně sníst asi 25 kg potravy. Místo toho sníme jen asi čtyři. Větší zvířata jsou tedy silnější a výkonnější, ale produkují úměrně méně energie na zrychlení a překonání setrvačnosti.

Vytvořením jednoduchého vzorce, který představuje tuto rovnováhu, předpověděl Hirt rychlost zvířat pouze na základě jejich hmotnosti. Když jej umístila do grafu vedle naměřených rychlostí moderních zvířat, vypadal výsledek nějak takto:

Nejzajímavější (alespoň pro naše účely) je, že Hirtův objev jí umožnil předpovědět rychlosti největších dinosaurů. Když do svého vzorce dosadila hmotnosti dinosaurů, zjistila toto:

Díky limitům metabolismu a hmotnosti můžeme vyloučit každého dinosaura nad zhruba 6 000 kg jako dravou hrozbu. Pravděpodobně neexistuje žádné zvíře této velikosti nebo větší, ani dnes, ani kdykoli v historii, které by mladý, dobře trénovaný člověk nedokázal překonat.

Naneštěstí existuje řada dravých hrozeb, které váží podstatně méně. Hirtův objev odhaluje rychlostní limit největších dinosaurů, ale pod tímto limitem není velikost zvířete jediným určujícím faktorem pro jeho rychlost. Je zřejmé, že dva druhy s přibližně stejnou hmotností – jako například člověk a gepard – mohou v závislosti na stavbě těla běžet dramaticky odlišnou rychlostí. Než si zašněrujete běžecké boty, musíte znát přesnou rychlost svého nepřítele. Potřebujete vědět, zda můžete předběhnout dinosaura v dálce, nebo zda vsadíte svůj život na závod s plazím běžcem na silnici.

Jak ale určit přesnou rychlost vyhynulého druhu jen na základě kostí a několika zkamenělých stop?

Naštěstí se ve studii publikované v květnu v PLOS One podařilo skupině vědců pod vedením paleontologa Alexandra Dececchiho odhadnout rychlost 71 různých dinosaurů kombinací Hirtových údajů s rovnicí, kterou vyvinul britský zoolog Robert Alexander. (Alexander v roce 1976 učinil pozoruhodný postřeh, že každé zvíře od fretky po nosorožce běhá dynamicky podobnou chůzí, což je inženýrský termín používaný v případě, kdy lze pohyby učinit stejnými pouhou změnou jejich šupinovitě se kývajících kyvadel různých velikostí. Stejně jako můžete vyřešit frekvenci kývání kyvadla, pokud znáte jeho délku a úhel, umožnil Alexandrův objev vědcům odhadnout rychlost běhu dinosaura pouze na základě jeho výšky boků a délky kroku.“

Naneštěstí to není víc než hrubý vzorec s možností vážné chyby, říká mi Hutchinson. Například podle Dececchiho výpočtů běhal masožravý albertosaurus rychlostí 22 mil za hodinu. To by dávalo určitou možnost úniku. Ale je tu možnost, že běží spíš jako gepard. V tom případě … ¯\_(ツ)_/¯

Navzdory tomu Alexandrovy a Hirtovy nálezy poskytly zajímavé poznatky o chování, atletice a evoluci dinosaurů. Porovnáním délky kroku, hmotnosti a rychlosti běhu tyranosaura Dececchiho studie odhalila, že tyranosaurus nevyvinul své dlouhé nohy proto, aby zvýšil svou rychlost. Zjistili, že jeho rychlost byla omezena již jeho schopností zrychlovat. Místo toho se u tyranosaura vyvinula délka nohou, aby se zlepšila efektivita chůze a vytrvalost. Jejich výsledky naznačují, že kdybyste cestovali časem do doby dinosaurů, T. rex by vás nepředběhl, ale mohl by vás pronásledovat jako pozdně křídový Jason Voorhees. (I když Snively mi říká, že by to nejspíš nedokázal, jednoduše proto, že dospělý tyranosaurus rex lovil mnohem větší kořist, například edmontosaura nebo triceratopse.)

Dececchiho odhady však jasně ukazují, že jiným masožravým hrozbám by bylo obtížnější uniknout. Středně velkých, rychlých a nebezpečných masožravců je příliš mnoho na to, aby bylo možné vytvořit kompletní kompendium. Několik druhů však můžeme použít jako příklad. Pokud má vámi spatřený dinosaurus podobné tělesné rozměry jako některý z níže uvedených, očekávejte podobný atletický výkon.

Dromaeosauridae (alias dravci) | Mírně znepokojující.2

Albertosaurus | Znepokojující.

Deltadromeus | Velmi znepokojující.

Pokud se neucházíte o zlatou medaili nebo nejste přinejmenším rychlý amatérský sprinter, všichni tito dinosauři vás atleticky převyšují. Přesto není vše ztraceno, pokud by některý z nich zaútočil. Studie honiček mezi gepardem a impalou a lvem a zebrou dokazují, že kořistní zvíře, jako jste vy, má několik významných výhod.

Alan Wilson, profesor na Královské veterinární fakultě Londýnské univerzity, který se zabývá lokomoční biomechanikou, připevnil těmto predátorům a jejich kořisti akcelerometry, aby vypočítal jejich přesnou rychlost, obratnost a taktiku při honičce – a dospěl k povzbudivým výsledkům. Podle jeho měření je gepard schopen běžet rychlostí nejméně 53 mil za hodinu, zatímco jeho kořist impala dosáhne rychlosti pouhých 40 mil za hodinu. Stejně tak lev může dosáhnout rychlosti 46 mil za hodinu, zatímco zebra běží jen 31. I přes značný rychlostní deficit však impala i zebra úspěšně unikají pronásledovatelům ve dvou ze tří případů pronásledování. A přestože je lev rychlejší než impala, jeho úspěšnost chytání je natolik nízká, že se o pronásledování na volném prostranství ani nepokusí. Wilsonova zjištění naznačují, že pronásledující dinosaurus vás nemůže chytit, pokud není výrazně rychlejší.

Ale to jen v případě, že umíte běhat. Pokud před těmito plazy pouze prcháte maximální rychlostí, opustíte druhohory jako koprolit. Chcete-li naopak úspěšně uniknout atletičtějšímu pronásledovateli, musíte běžet chytře. Musíte používat taktiku. A především musíte být nepředvídatelní.

Když Wilson akcelerometrem měřil rychlost impal prchajících před gepardy, zjistil, že ačkoli jsou schopny vyvinout rychlost až neuvěřitelných 40 mil za hodinu, v závodě o život téměř nikdy neběží rychleji než 31 kilometrů. Vysvětlení tohoto překvapivého výsledku jeho studie spočívá v tom, že při nejvyšší rychlosti zvíře obětuje manévrovací schopnosti. Jejich úhly zatáčení se při vyšších rychlostech zvětšují, a tak je jejich trajektorie daleko předvídatelnější. Chcete-li úspěšně uniknout pronásledovanému gepardovi nebo v tomto případě dinosaurovi, musíte zajistit, aby pronásledovatel nemohl předvídat váš směr. To vyžaduje prudké a náhlé zatáčky, které můžete provádět pouze při snížené rychlosti.

Když Wilson zapojil atletické parametry predátora a kořisti do počítačového modelu a provedl simulace, zjistil, že pronásledovaní musí používat dvě jednoduché taktiky. Za prvé, když vás dinosaurus začne pronásledovat, často měňte směr, ale nezpomalujte. Vysoká rychlost přibližování predátora způsobí pozdní reakce a vede k neefektivním trasám. Za druhé, když se dravec přiblíží na dva až tři kroky, rychle zpomalte, prudce se otočte a zrychlete. Načasujte tento manévr správně a vyšší rychlost pronásledovatele bude mít za následek širší zatáčku a ztrátu jednoho nebo dvou kroků z tempa. Až tě dožene, zopakuj to znovu.

Váš cíl je stejný jako u impaly: Získat čas. Budete mít výhodu ve vytrvalosti. Nedávné studie, jako je Dececchiho, naznačují, že některé druhy dinosaurů mohly mít na svou velikost pozoruhodnou vytrvalost – ale vaše pružné boky, pružné Achillovy šlachy a účinný chladicí systém z vás dělají jednoho z největších vytrvalostních běžců, jaké kdy příroda vytvořila. Čím delší je závod, tím větší jsou vaše šance.

V určitém nešťastném okamžiku však atletický nepoměr překročí určitou hranici a žádné správně načasované obraty nebudou stačit. To se pravděpodobně stane v případě, že se ocitneš proti tomu, co by podle Snivelyho bylo tvým nejnebezpečnějším pranýřem – stejnému Tyranosaurovi rexovi, o kterém jsme mluvili, ale s jedním podstatným rozdílem. Nejsou to ti největší, dospělí T. rexové, kterých byste se měli bát, říká Snively. Jsou to mladí jedinci.

Čtrnáctiletý Tyrannosaurus rex. | Děsivé.

Na rozdíl od většiny zvířat není T. rex v dospělosti nejrychlejší. Místo toho dosahuje maximální rychlosti v mládí, než ho zpomalí jeho obrovská hmotnost. Ve čtrnácti letech je relativně lehký, váží 2 000 kg, jeho rychlost se odhaduje na 33 mil za hodinu a čelisti už má dost silné na to, aby vám roztrhaly kosti. U mladého T. rexe je také větší pravděpodobnost útoku, protože na rozdíl od dospělého jedince, který lovil 7000kilové kachnozobé dinosaury a pětitunové triceratopy, dospívající tyranosaurus pravděpodobně požíral zvířata vaší velikosti.

Pokud nejste olympijský sprinter – v tom případě můžete mít šanci jako impala – budete se možná muset uchýlit k jiným způsobům úniku. Možná budete potřebovat štěstí na malou jeskyni, do které se můžete vmáčknout, nebo na husté ostružiní, do kterého se můžete střemhlav vrhnout. Nebo si můžete štěstí připravit sami tím, že tyranosaura naženete do pasti. Zkus položit pokrývku z křoví nad napajedlo, jámu vyloženou kůly nebo, pokud chceš raději eruptivní výsledek, nad velmi hlubokou důlní šachtu.

Ilustrace: Cody Cassidy. Grafy: Myriam Hirt, Cody Cassidy, Zaměstnanci Wired

Další skvělé příběhy WIRED

• Linkin Park T-.trička jsou v Číně v módě

• Matematikův průvodce šířením nákazy

• Mediální monstra v národním dialogu

• Jak se šíří nákaza? jak získat funkce ochrany soukromí Safari v prohlížečích Chrome a Firefox

• 15 obličejových masek, které skutečně rádi nosíme

• 👁 Připravte se na to, že umělá inteligence bude produkovat méně kouzel. Navíc: Získejte nejnovější zprávy o AI

• 🎙️ Poslechněte si Get WIRED, náš nový podcast o tom, jak se realizuje budoucnost. Sledujte nejnovější díly a přihlaste se k odběru 📩 newsletteru, abyste měli přehled o všech našich pořadech

• 🎧 Nezní vám to dobře? Podívejte se na naše oblíbená bezdrátová sluchátka, soundbary a reproduktory Bluetooth

Pokud si něco koupíte pomocí odkazů v našich příbězích, můžeme získat provizi. Pomáhá to podpořit naši žurnalistiku. Zjistěte více.