Kuinka ohittaa dinosaurus

Täysikasvuinen Tyrannosaurus rex oli järjettömän valtava ja järjettömän voimakas. Sillä oli hammasrivit, jotka se pystyi työntämään triceratopsin luun läpi, se pystyi heittämään leuoillaan ihmisen kokoisia lihapaloja 15 metrin korkeuteen, se oli yhtä pitkä kuin kirahvi ja yhdeksän tonnin painollaan yhtä raskas kuin norsu. Ja silti, jos näet sellaisen, sinun pitäisi olla vain lievästi huolissasi. Tyrannosaurus rexillä oli suhteellisesti enemmän lihaksia liikkeissään kuin melkein millään muulla eläimellä, joka on koskaan elänyt, kertoo dinosaurusten biomekaniikkaa tutkiva biologi Eric Snively Oklahoman osavaltiosta. Ja silti sitä pystyi todennäköisesti pakenemaan, koska Tyrannosaurus ei osannut juosta.

Kysyin John R. Hutchinsonilta, Nature-lehdessä julkaistun artikkelin ”Tyrannosaurus Was Not a Fast Runner” pääkirjoittajalta, miltä Tyrannosauruksen suorituskyky kilpailussa näyttäisi. ”Lyhyen matkan hölkkä on suurin piirtein parasta, mitä voisimme odottaa”, hän sanoi. ”Eikä myöskään nopealla lähdöllä.”

Uskomattoman voimakas, pitkäjalkainen Tyrannosaurus oli hidas samasta matemaattisesta syystä kuin sen kuolema kaivoskuilussa oli niin purkautuva. Kuten pinta-ala, myös luun vahvuus neliöityy voimassa vain tilavuuskuutioina. Tästä seuraa, että eläimen koon kasvaessa se tarvitsee suhteessa enemmän lihaksia ja jalkaluuta seisomaan, liikkumaan ja juoksemaan. Tietyn koon ylittyessä jälkimmäisestä tulee fyysisesti mahdotonta. Kaikesta lihaksikkuudestaan huolimatta Tyrannosaurus rexin jalkaluut olisivat murtuneet muussa kuin reippaan hölkkäämisen rasituksessa. Massan, lihasten ja luiden perusteella Snively ei usko, että aikuinen Tyrannosaurus rex olisi voinut liikkua nopeammin kuin 12 tai 13 mailia tunnissa. (Vaikka 12 mailia tunnissa lähentelee tyypillisen ihmisen huippunopeutta, riippuen kunnosta – se vastaa 20 sekunnin 100 metrin juoksua tai 5 minuutin mailia – T. rexin hidas kiihtyvyys ja innostavat hampaat antaisivat tavalliselle juoksijalle kohtuulliset mahdollisuudet ohittaa tai ohittaa kömpelö petoeläin.)1

Tyrannosaurus rex tuskin olisi ainoa huolenaiheesi. Lukuisat erikokoiset lihaa syövät dinosaurukset saattaisivat kiinnostua napostelemaan sinua, ja se, pystyisitkö taas pakenemaan niitä, riippuu niiden painosta.

Kolme vuotta sitten biologi Myriam Hirt, joka tutkii eläinten liikkumista Saksan biodiversiteettitutkimuskeskuksessa, esitti näennäisen yksinkertaisen kysymyksen: Miksi suurimmat ja voimakkaimmat eläimet – valaat, elefantit ja sarvikuonot – eivät ole nopeimpia, kun taas pienimmät eläimet – hiiret, muikunjalkaiset ja tuhatjalkaiset – kuuluvat hitaimpiin? Tarkoittaako tämä, että nopeudelle on olemassa optimaalinen koko?

Vastaus on Hirtin mukaan kyllä. Jos eläin suunniteltaisiin nopeutta varten, sen pitäisi painaa noin 200 kiloa. Hieman painavampi uimarille ja hieman kevyempi lentäjälle.

Hirt löysi tarkan parabolisen suhteen koon ja nopeuden välillä, joka ei ainoastaan viittaa siihen, että keskikokoisia dinosauruksia pitäisi pelätä eniten, vaan myös siihen, että suurimpia ei pitäisi pelätä lainkaan. Syy on hänen mukaansa seurausta voiman, kiihtyvyyden ja molempia ruokkivan aineenvaihdunnan välisestä vuorovaikutuksesta.

Hirt havaitsi, että eläimen huippunopeus on kahden tekijän yhtymäkohta. Ensimmäinen on eläimen koko lihasvoima, joka skaalautuu suhteessa sen massaan. Mutta toinen on sen kyky kiihdyttää tätä massaa, joka ei skaalaudu. Kiihtyvyys on riippuvainen anaerobisesta lihasvoimasta eli lihassyihin varastoituneesta ATP-energiasta. Nämä niin sanotut nopean nykimisen lihakset tuottavat kiihtyvyyteen tarvittavat nopeat ja voimakkaat supistukset, mutta ne tyhjenevät nopeasti. Ja niiden kapasiteetti määräytyy aineenvaihdunnan mukaan.

Syistä, joita ei täysin ymmärretä, eläimen energiantuotanto (aineenvaihdunta) vähenee suhteessa sen massaan (tarkemmin sanottuna se vähenee potenssiin 0,75). Jos meidän aineenvaihduntamme olisi verrannollinen hiiren aineenvaihduntaan, meidän pitäisi syödä noin 25 kiloa ruokaa päivässä. Sen sijaan syömme vain noin neljä kiloa. Suuremmat eläimet ovat siis vahvempia ja tehokkaampia, mutta tuottavat suhteessa vähemmän energiaa kiihdyttääkseen ja voittaakseen inertiansa.

Luomalla yksinkertaisen kaavan, joka edustaa tätä tasapainoa, Hirt ennusti eläinten nopeudet pelkästään niiden painon perusteella. Kun hän asetti kaavan kuvaajaan nykyeläinten mitattujen nopeuksien rinnalle, tulos näytti jotakuinkin tältä:

Kiinnostavinta (ainakin meidän tarkoituksiamme ajatellen) on, että Hirtin löytö mahdollisti sen, että hän pystyi ennustamaan suurimpien dinosaurusten nopeudet. Kun hän liitti dinosaurusten painot kaavaansa, hän havaitsi seuraavaa:

Aineenvaihdunnan ja massan rajojen ansiosta voimme eliminoida kaikki yli noin 6 000 kilon painoiset dinosaurukset saalistusuhkana. Todennäköisesti ei ole tämän kokoista tai sitä suurempaa eläintä, ei nykyään eikä missään vaiheessa historiaa, jota nuori, hyväkuntoinen ihminen ei voisi päihittää.

Valitettavasti on olemassa lukuisia petouhkia, jotka painavat huomattavasti vähemmän. Hirtin löytö paljastaa suurimpien dinosaurusten nopeusrajan, mutta tämän rajan alapuolella eläimen koko ei ole ainoa nopeuden määräävä tekijä. On selvää, että kaksi suunnilleen samanpainoista lajia – kuten esimerkiksi ihminen ja gepardi – voivat juosta dramaattisesti eri nopeuksilla riippuen niiden ruumiinrakenteesta. Ennen kuin pujotat juoksukengät jalkaasi, sinun on tiedettävä vastustajasi tarkka nopeus. Sinun on tiedettävä, voitko päihittää kaukana olevan dinosauruksen vai lyötkö henkesi vetoa kilpajuoksusta matelijamaista maantiejuoksijaa vastaan.

Mutta miten määrittää sukupuuttoon kuolleen lajin tarkka nopeus pelkkien luiden ja muutaman fossiilisen jalanjäljen perusteella?

Suurimmaksi onneksi toukokuussa PLOS One -julkaisussa julkaistussa tutkimuksessa paleontologi Alexander Dececchin johtama tutkijaryhmä onnistui arvioimaan 71 eri dinosauruksen nopeuden yhdistämällä Hirtin tiedot brittiläisen eläintieteilijä Robert Alexanderin kehittämään yhtälöön. (Alexander teki vuonna 1976 huomattavan havainnon siitä, että kaikki eläimet freteistä sarvikuonoihin juoksevat dynaamisesti samanlaisella kävelyllä, mikä on insinööritermi, jota käytetään silloin, kun liikkeet voidaan tehdä samanlaisiksi yksinkertaisesti muuttamalla niiden erikokoisia mittakaavan kaltaisia heiluvia heilureita. Aivan kuten heilurin heilahdustaajuuden voi ratkaista, jos tietää sen pituuden ja kulman, Alexanderin löytö mahdollisti sen, että tutkijat pystyivät arvioimaan dinosauruksen juoksunopeuden pelkän lantionkorkeuden ja askelpituuden perusteella.”

Valitettavasti se ei ole kuin karkea kaava, jossa on vakavan virheen mahdollisuus, Hutchinson kertoo. Esimerkiksi Dececchin laskelmien mukaan lihansyöjä Albertosaurus juoksi 22 mailia tunnissa. Se antaisi jonkinlaisen mahdollisuuden paeta. Mutta on mahdollista, että se juoksee enemmän kuin gepardi. Siinä tapauksessa … ¯\_(ツ)_/¯

Kuitenkin Alexanderin ja Hirtin löydöt ovat antaneet kiehtovia oivalluksia dinosaurusten käyttäytymisestä, urheilullisuudesta ja evoluutiosta. Vertailemalla Tyrannosauruksen askelpituutta, painoa ja juoksunopeutta Dececchin tutkimus paljasti, että Tyrannosaurus ei kehittänyt pitkiä jalkojaan nopeutensa lisäämiseksi. He havaitsivat, että sen nopeus oli jo valmiiksi rajoittunut sen kiihdytyskykyyn. Sen sijaan Tyrannosaurus kehitti jalkojensa pituuden parantaakseen kävelyn tehokkuutta ja kestävyyttä. Heidän tuloksensa viittaavat siihen, että jos matkustaisit ajassa dinosaurusten aikakauteen, T. rex ei pystyisi ohittamaan sinua, mutta se saattaisi väijyä sinua kuin myöhäiskauden Jason Voorhees. (Vaikka Snively kertookin minulle, ettei se luultavasti pystyisi, yksinkertaisesti siksi, että täysikasvuinen Tyrannosaurus rex metsästi paljon suurempia saaliita, kuten Edmontosaurusta tai Triceratopsia.)

Dececchin arviot tekevät kuitenkin selväksi, että muita lihansyöjäuhkia olisi vaikeampi väistää. Keskikokoisia, nopeita ja vaarallisia lihansyöjiä on liian paljon, jotta niistä voisi tehdä täydellisen koosteen. Voimme kuitenkin käyttää muutamia lajeja esimerkkeinä. Jos näkemälläsi dinosauruksella on samankaltaiset ruumiin mitat kuin alla luetellulla dinosauruksella, voit odottaa samanlaista urheilullista suorituskykyä.

Dromaeosauridae (eli raptorit) | Lievästi huolestuttava.2

Albertosaurus | Huolestuttava.

Deltadromeus | Erittäin huolestuttava.

Jollet ole kilpailemassa kultamitalista tai ole ainakin nopea amatöörin pikajuoksija, kaikki nämä dinosaurukset ovat sinua yleisurheilijoina paremmat. Silti kaikki ei ole menetetty, jos yksi hyökkää. Tutkimukset gepardien ja impaloiden sekä leijonien ja seeprojen välisestä takaa-ajosta osoittavat, että kaltaisellasi saaliseläimellä on muutama merkittävä etu.

Lontoon yliopiston kuninkaallisen eläinlääketieteellisen korkeakoulun (Royal Veterinary College) liikuntaelinten biomekaniikkaa tutkiva professori Alan Wilson kiinnitti kiihtyvyysmittarit näihin petoeläimiin ja niiden saaliisiin laskeakseen niiden tarkan nopeuden, ketteryyden ja taktiikan takaa-ajossa – ja sai rohkaisevia tuloksia. Hänen mittaustensa mukaan gepardi pystyy juoksemaan vähintään 53 mailia tunnissa, kun taas sen saaliseläin impala juoksee korkeintaan 40 mailia tunnissa. Samoin leijona saavuttaa 46 mailia tunnissa, kun taas seepra juoksee vain 31 mailia tunnissa. Huolimatta huomattavasta nopeuserosta sekä impala että seepra onnistuvat pakenemaan takaa-ajajiaan kahdessa kolmesta takaa-ajosta. Ja vaikka leijona on nopeampi kuin impala, sen kiinnijäämisprosentti on niin alhainen, että se ei edes yritä jahdata impalaa avoimella pellolla. Wilsonin havainnot viittaavat siihen, että takaa-ajava dinosaurus ei saa sinua kiinni, ellei se ole huomattavasti nopeampi.

Mutta vain jos osaat juosta. Jos vain pakenet huippunopeudella näitä matelijoita, poistut mesotsooiselta aikakaudelta koproliittina. Sen sijaan, jos haluat paeta urheilullisempaa takaa-ajajaa menestyksekkäästi, sinun on juostava fiksusti. On käytettävä taktiikkaa. Ja ennen kaikkea sinun on oltava arvaamaton.

Kun Wilson mittasi kiihtyvyysmittarilla gepardia pakenevien impaloiden nopeuksia, hän havaitsi, että vaikka ne kykenevät huimaan 40 mailin tuntinopeuteen, ne eivät henkensä edestä kilpajuoksussa juosseet lähes koskaan 31 mailia tunnissa. Hänen tutkimuksensa mukaan selitys tälle yllättävälle tulokselle on se, että huippunopeudessa eläin uhraa ohjattavuutensa. Niiden kääntymiskulmat laajenevat suuremmissa nopeuksissa, ja siten niiden lentorata on paljon ennustettavampi. Jos haluat paeta takaa-ajavaa gepardia tai tässä tapauksessa dinosaurusta, sinun on varmistettava, ettei takaa-ajajasi pysty ennustamaan kurssia. Tämä edellyttää jyrkkiä, äkkinäisiä käännöksiä, joita voit tehdä vain pienemmällä nopeudella.

Kun Wilson kytki saalistajan ja saaliin urheilulliset parametrit tietokonemalliin ja suoritti simulaatioita, hän löysi kaksi yksinkertaista taktiikkaa, joita jahdattavien on käytettävä. Ensinnäkin, kun dinosaurus alkaa jahdata sinua, vaihda usein kurssia mutta älä hidasta vauhtia. Saalistajan suuri lähestymisnopeus aiheuttaa myöhäisiä reaktioita ja johtaa tehottomiin reitteihin. Toiseksi, kun saalistaja lähestyy kahden tai kolmen askeleen päähän, hidasta nopeasti, käänny jyrkästi ja kiihdytä. Jos tämä manööveri ajoitetaan oikein, takaa-ajajan nopeampi vauhti johtaa laajempaan käännökseen ja yhden tai kahden askeleen menetykseen vauhdista. Kun se saa kiinni, tee se uudelleen.

Tavoitteesi on sama kuin impalalla: Ostaa aikaa. Sinulla on kestävyysetu. Dececchin kaltaiset viimeaikaiset tutkimukset viittaavat siihen, että joillakin dinosauruslajeilla on saattanut olla huomattavaa kestävyyttä kokoonsa nähden – mutta sinun jousitetut lantiosi, venyvät akillesjänteesi ja tehokkaat jäähdytysjärjestelmäsi tekevät sinusta yhden suurimmista kestävyysjuoksijoista, joita luonto on koskaan luonut. Mitä pidempi kilpailu, sitä suuremmat mahdollisuutesi ovat.

Jossain valitettavassa pisteessä urheilullinen ero rikkoo kuitenkin tietyn kynnyksen, eikä mikään määrä oikein ajoitettuja käännöksiä riitä. Näin tulee todennäköisesti käymään, jos joudut kohtaamaan sen, mikä Snivelyn mukaan olisi vaarallisin takaa-ajajasi – saman Tyrannosaurus rexin, josta olemme keskustelleet, mutta yhdellä merkittävällä erolla. Snivelyn mukaan sinun ei pitäisi pelätä suurimpia, täysikasvuisia T. rexejä. Vaan nuoria yksilöitä.

14-vuotias Tyrannosaurus rex. | Kauhistuttava.

Toisin kuin useimmat eläimet, T. rex ei ole nopeimmillaan aikuisena. Sen sijaan se saavuttaa huippunopeutensa nuorena ennen kuin sen valtava massa hidastaa sitä. Neljätoistavuotiaana se on suhteellisen notkea 2 000 kiloa painavana, sen nopeus on arviolta 33 mailia tunnissa, ja sen leuat ovat jo niin vahvat, että se pystyy repimään luita läpi. Nuori T. rex hyökkää myös todennäköisemmin, sillä toisin kuin aikuinen, joka metsästää 7 000-kiloisia ankkasyöppödinosauruksia ja viisitonnisia triceratopseja, teini-ikäinen Tyrannosaurus luultavasti söi sinun kokoisiasi eläimiä.

Jollet ole olympiasprintteri – jolloin sinulla saattaa olla impalan kaltaiset mahdollisuudet – joudut ehkä turvautumaan muihin pakokeinoihin. Saatat tarvita onnea pienestä luolasta, johon voit ahtautua, tai paksusta pensaikosta, johon voit sukeltaa pää edellä. Tai voit tehdä oman onnesi ajamalla Tyrannosauruksen ansaan. Kokeile laskea pensaspeitto juomakolon, paaluilla vuoratun kuopan päälle tai, jos haluat purkautuvan lopputuloksen, hyvin syvän kaivoskuilun päälle.

Kuvitukset: Cody Cassidy. Kartat: Myriam Hirt, Cody Cassidy, Wired Staff

More Great WIRED Stories

• Linkin Park T-shirts are all the rage in China

• A mathematician’s guide to how contagion spreads

• Median hirviöt kansallisessa dialogissa

• How saat Safarin yksityisyysominaisuudet käyttöön Chromessa ja Firefoxissa

• 15 kasvonaamiota, joita oikeasti tykkäämme käyttää

• 👁 Valmistaudu siihen, että tekoäly tuottaa vähemmän velhoja. Plus: Saat uusimmat tekoälyuutiset

• 🎙️ Kuuntele Get WIRED, uusi podcastimme siitä, miten tulevaisuus toteutuu. Katso uusimmat jaksot ja tilaa 📩 uutiskirje, jotta pysyt ajan tasalla kaikista ohjelmistamme

• 🎧 Eivätkö asiat kuulosta oikeilta? Tutustu suosikki langattomiin kuulokkeisiimme, soundbareihimme ja Bluetooth-kaiuttimiimme

Jos ostat jotain juttujemme linkkien kautta, saatamme ansaita palkkion. Tämä auttaa tukemaan journalismia. Lue lisää.