Hogyan előzzünk meg egy dinoszauruszt

Egy kifejlett Tyrannosaurus rex abszurd módon hatalmas és abszurd módon erős volt. Olyan fogsorai voltak, amelyekkel át tudta nyomni a Triceratops csontját, ember nagyságú húsdarabokat tudott a levegőbe dobálni az állkapcsával, olyan magas volt, mint egy zsiráf, és kilenc tonnával olyan nehéz volt, mint egy elefánt. Mégis, ha látunk egyet, csak enyhén kell aggódnunk. A Tyrannosaurus rexnek arányosan több izma volt a mozgására, mint szinte bármelyik valaha élt állatnak, mondja Eric Snively, az Oklahoma State biológusa, aki a dinoszauruszok biomechanikáját tanulmányozza. És mégis valószínűleg el tudott menekülni előle, mert egy Tyrannosaurus nem tudott futni.

Megkérdeztem John R. Hutchinsont, a Nature-ben megjelent “Tyrannosaurus Was Not a Fast Runner” című tanulmány vezető szerzőjét, hogyan nézne ki egy Tyrannosaurus teljesítménye egy versenyen. “Egy rövidtávú kocogás a legjobb, amire számíthatnánk” – mondta. “És nem is gyors indulással.”

A hihetetlenül erős, hosszú lábú Tyrannosaurus ugyanabból a matematikai okból volt lassú, amiért a bányaaknában bekövetkezett pusztulása olyan kitörő volt. Akárcsak a felület, a csontok ereje is csak térfogatkockaként négyzetesen adja meg az erőt. Ennek eredménye, hogy ahogy egy állat mérete nő, arányosan több izomra és lábszárcsontra van szüksége az álláshoz, mozgáshoz és futáshoz. Egy bizonyos méret felett ez utóbbi fizikailag lehetetlenné válik. Minden izomtömege ellenére a Tyrannosaurus rex lábcsontjai összetörtek volna egy gyors kocogásnál nagyobb terhelés hatására. Tömege, izomzata és csontjai alapján Snively nem hiszi, hogy egy kifejlett Tyrannosaurus rex gyorsabban tudott volna mozogni 12 vagy 13 mérföld/óránál. (Bár a 12 mérföld/óra kondíciótól függően megközelíti egy átlagos ember csúcssebességét – ez 20 másodperces 100 méteres futásnak vagy 5 perces mérföldnek felel meg -, a T. rex lassú gyorsulása és inspiráló fogai ésszerű esélyt adnának az átlagos futónak arra, hogy megelőzze vagy kikerülje a nehézkes ragadozót.)1

1 Igaz, van néhány aggasztó spekuláció arról, hogy a T. rex falkában vadászott, ami megnehezítené a menekülését. Szerencsére a jelenlegi legjobb bizonyítékok arra utalnak, hogy bár falkában ölhettek, mint a krokodilok, nem koordinálták üldözésüket, mint a farkasok.

A Tyrannosaurus rex persze aligha lenne az egyetlen gondod. Számos, különböző méretű húsevő dinoszaurusz kaphatna kedvet ahhoz, hogy megrágcsáljon téged, és a súlyuktól függ, hogy megint le tudnád-e őket előzni.

Három évvel ezelőtt Myriam Hirt biológus, aki a német Biodiverzitás-kutató Központban az állatok mozgását tanulmányozza, feltett egy látszólag egyszerű kérdést: Miért van az, hogy a legnagyobb, legerősebb állatok – a bálnák, az elefántok és az orrszarvúak – nem a leggyorsabbak, míg a legkisebbek – az egerek, az egérkék és az ezerlábúak – a leglassabbak közé tartoznak? Ez arra utal, hogy létezik egy optimális méret a sebességhez?

Hirt szerint a válasz igen. Ha egy állatot a sebességre terveznénk, akkor annak az állatnak körülbelül 200 fontot kellene nyomnia. Egy kicsit nehezebb egy úszónak, és egy kicsit könnyebb egy repülőnek.

Hirt egy pontos parabolikus összefüggést talált a méret és a sebesség között, amely nem csak azt sugallja, hogy a közepes méretű dinoszauruszoktól kell leginkább félni, hanem azt is, hogy a legnagyobbaktól egyáltalán nem kell félni. Az ok, mondja, az erő, a gyorsulás és a kettőt tápláló anyagcsere közötti kölcsönhatás eredménye.

Hirt szerint egy állat csúcssebessége két tényező találkozási pontja. Az első az állat teljes izomereje, amely a tömegével arányosan növekszik. A második viszont a tömeg felgyorsításának képessége, ami nem skálázódik. A gyorsulás az anaerob izomerőre vagy az izomrostokban tárolt ATP energiára támaszkodik. Ezek az úgynevezett gyors rángású izmok produkálják a gyorsításhoz szükséges gyors, erőteljes összehúzódásokat, de gyorsan lemerülnek. Kapacitásukat pedig az anyagcsere határozza meg.

Egy állat energiatermelése (anyagcseréje) nem teljesen tisztázott okokból a tömegével arányosan csökken (pontosabban 0,75 hatványával csökken). Ha az anyagcserénk arányos lenne egy egérével, akkor naponta kb. 25 kilónyi táplálékot kellene elfogyasztanunk. Ehelyett csak körülbelül négyet eszünk. A nagyobb állatok tehát erősebbek és hatékonyabbak, de arányosan kevesebb energiát termelnek a gyorsuláshoz és a tehetetlenségük leküzdéséhez.

Egy egyszerű képlet megalkotásával, amely ezt az egyensúlyt ábrázolja, Hirt megjósolta az állatok sebességét pusztán a súlyuk alapján. Amikor ezt egy grafikonra helyezte a modern állatok mért sebességei mellé, az eredmény valahogy így nézett ki:

A legérdekesebb (legalábbis a mi céljaink szempontjából), hogy Hirt felfedezése lehetővé tette számára, hogy megjósolja a legnagyobb dinoszauruszok sebességét. Amikor a dinoszauruszok súlyát beillesztette a képletébe, ezt találta:

Az anyagcsere és a tömeg határainak köszönhetően minden, nagyjából 6000 fontnál nehezebb dinoszauruszt kizárhatunk ragadozói fenyegetésként. Valószínűleg nincs ekkora vagy ennél nagyobb állat, sem ma, sem a történelem bármelyik pontján, amelyet egy fiatal, jól kondicionált ember ne tudna lehagyni.

Sajnos, számos olyan ragadozó fenyegetés létezik, amely lényegesen kisebb súlyú. Hirt felfedezése felfedi a legnagyobb dinoszauruszok sebességhatárát, de e határ alatt egy állat mérete nem az egyetlen meghatározó tényező a sebességére nézve. Nyilvánvaló, hogy két nagyjából azonos súlyú faj – mint például az ember és a gepárd – testfelépítésüktől függően drámaian eltérő sebességgel futhat. Mielőtt befűznéd a futócipődet, ismerned kell az ellenfeled pontos sebességét. Tudnod kell, hogy lehagyhatod-e a távolban lévő dinoszauruszt, vagy az életedet teszed fel egy hüllőszerű országúti futó elleni versenyre.

De hogyan határozhatod meg egy kihalt faj pontos sebességét pusztán csontok és néhány megkövesedett lábnyom alapján?

Szerencsére a PLOS One májusi számában megjelent tanulmányban egy Alexander Dececchi paleontológus által vezetett tudóscsoportnak sikerült megbecsülnie 71 különböző dinoszaurusz sebességét úgy, hogy Hirt adatait kombinálta egy Robert Alexander nevű brit zoológus által kifejlesztett egyenlettel. (Alexander 1976-ban azt a figyelemre méltó megfigyelést tette, hogy a vadászgörénytől az orrszarvúig minden állat dinamikailag hasonló járással fut, ami egy mérnöki kifejezés, amelyet akkor használnak, ha a mozgások egyszerűen a különböző méretű, skálaszerűen lengő inga megváltoztatásával ugyanolyanná tehetők. Ahogyan egy inga lengési frekvenciáját is meg lehet oldani, ha ismerjük a hosszát és a szögét, Alexander felfedezése lehetővé tette a tudósok számára, hogy megbecsüljék egy dinoszaurusz futási sebességét pusztán a csípőmagasság és a lépéshossz alapján)

Ez sajnos nem több, mint egy durva képlet, amelyben komoly hibalehetőség van, mondja Hutchinson. Dececchi számításai szerint például a húsevő Albertosaurus 22 mérföld/órával futott. Ez adna némi lehetőséget a menekülésre. De van rá esély, hogy inkább úgy fut, mint egy gepárd. Ebben az esetben … ¯\_(ツ)_/¯

Mindazonáltal Alexander és Hirt eredményei érdekes betekintést nyújtottak a dinoszauruszok viselkedésébe, atletikusságába és evolúciójába. Egy Tyrannosaurus lépéshosszának, súlyának és futási sebességének összehasonlításával Dececchi tanulmánya kimutatta, hogy a Tyrannosaurus nem azért fejlesztette ki hosszú lábait, hogy növelje a sebességét. Megállapították, hogy sebességének már eleve a gyorsulási képessége szabott határt. Ehelyett a Tyrannosaurus azért fejlesztette ki a hosszú lábakat, hogy javítsa a járás hatékonyságát és állóképességét. Eredményeik azt sugallják, hogy ha az időben a dinoszauruszok korába utaznál, a T. rex nem tudna lehagyni téged, de talán becserkészne, mint egy késő-kréta kori Jason Voorhees. (Bár Snively szerint valószínűleg nem, egyszerűen azért, mert egy kifejlett Tyrannosaurus rex sokkal nagyobb zsákmányra vadászott, mint az Edmontosaurus vagy a Triceratops.)

Dececchi becslései azonban egyértelművé teszik, hogy más húsevő fenyegetéseket nehezebb lenne elkerülni. Túl sok közepes méretű, gyors és veszélyes húsevő van ahhoz, hogy teljes összeállítást lehessen készíteni. Néhány fajt azonban példaként használhatunk. Ha az általad látott dinoszaurusz hasonló testméretekkel rendelkezik, mint az alább felsoroltak, hasonló sportos teljesítményre számíthatsz.

Dromaeosauridae (más néven ragadozók) | Enyhén aggasztó.2
Albertosaurus | Aggasztó.
Deltadromeus | Nagyon aggasztó.
Feliratkozás még ma
Iratkozzon fel a Longreads hírlevelünkre, hogy a WIRED legjobb írásait, ötleteit és vizsgálatait kapja.
Egy 14 éves Tyrannosaurus rex. | Félelmetes.
More Great WIRED Stories

Dromaeosauridae (más néven ragadozók) | Enyhén aggasztó.2

Albertosaurus | Aggasztó.

Deltadromeus | Nagyon aggasztó.

2Mértem a végsebességet holt sprintnél (kb. 15 mérföld/óra), és beírtam, hogy a megfelelő dinoszauruszok esetében az alább tárgyalt képlet segítségével mekkora lenne az aggodalmam. Javaslom, hogy ti is tegyétek ugyanezt, de az emberi sebesség durva irányadójaként egy aranyérmes versenyző a 100 méteres síkfutásban 27 mérföld/órát futhat, egy jó középiskolai sprinter talán 22-t, egy hozzám hasonló átlagos ember megfelelő motivációval remélheti, hogy eléri a 15-öt, egy élénk kocogás pedig 7 körül van.

Hacsak nem vagy versenyben az aranyéremért, vagy legalábbis nem vagy gyors amatőr sprinter, ezek a dinoszauruszok mindegyike atlétikailag felülmúl téged. Még sincs minden veszve, ha valamelyikük támadna. A gepárd és az impalák, valamint az oroszlánok és a zebrák közötti üldözésről szóló tanulmányok azt bizonyítják, hogy a hozzád hasonló zsákmányállatoknak van néhány jelentős előnyük.

Alan Wilson, a Londoni Egyetem Királyi Állatorvosi Főiskolájának professzora, aki a mozgásszervi biomechanikával foglalkozik, gyorsulásmérőket erősített ezekre a ragadozókra és zsákmányukra, hogy pontosan kiszámítsa sebességüket, mozgékonyságukat és taktikájukat egy üldözés során – és biztató eredményekre jutott. Mérései szerint a gepárd legalább 53 mérföldet képes futni óránként, míg zsákmánya, az impala legfeljebb 40 mérföldet. Hasonlóképpen az oroszlán 46 mérföldet képes elérni óránként, míg a zebra csak 31-et. Jelentős sebességbeli lemaradásuk ellenére azonban mind az impala, mind a zebra három üldözésből kettőnél sikeresen elmenekül üldözői elől. És bár az oroszlán gyorsabb, mint az impala, az elfogási aránya elég alacsony ahhoz, hogy meg se próbáljon üldözni egyet a nyílt mezőn. Wilson eredményei arra utalnak, hogy egy üldöző dinoszaurusz csak akkor tud elkapni, ha lényegesen gyorsabb.

Feliratkozás még ma

Iratkozzon fel a Longreads hírlevelünkre, hogy a WIRED legjobb írásait, ötleteit és vizsgálatait kapja.

De csak akkor, ha tudsz futni. Ha ugyanis pusztán csúcssebességgel menekülsz ezek elől a hüllők elől, koprolitként távozol a mezozoikumból. Ehelyett ahhoz, hogy sikeresen elmenekülj egy atletikusabb üldöző elől, okosan kell futnod. Taktikázni kell. És mindenekelőtt kiszámíthatatlannak kell lenned.”

Amikor Wilson gyorsulásmérővel mérte a gepárdok elől menekülő impalák sebességét, azt találta, hogy bár a gepárdok villámgyorsan 40 mérföld per órára képesek, az életükért folytatott versenyben szinte soha nem futottak 31 mérföldnél gyorsabban. Tanulmánya szerint ennek a meglepő eredménynek az a magyarázata, hogy a legnagyobb sebességnél az állat feláldozza a manőverezőképességét. Nagyobb sebességnél kiszélesedik a fordulási szögük, és így sokkal kiszámíthatóbbá válik a röppályájuk. Ahhoz, hogy sikeresen elmeneküljön egy üldöző gepárd, vagy jelen esetben egy dinoszaurusz elől, biztosítania kell, hogy az üldözője ne tudja megjósolni az útvonalát. Ez szükségessé teszi az éles, hirtelen kanyarodásokat, amelyeket csak csökkentett sebességnél tudsz végrehajtani.

Cody Cassidy a Who Ate the First Oyster?: The Extraordinary People Behind the Greatest Firsts in History című könyv szerzője is. Vásárolja meg az Amazonon.

A Penguin Books jóvoltából

Amikor Wilson a ragadozó és a préda sportos paramétereit betáplálta egy számítógépes modellbe, és szimulációkat futtatott, két egyszerű taktikát talált, amelyet az üldözötteknek alkalmazniuk kell. Először is, amikor a dinoszaurusz üldözni kezd, gyakran változtassunk irányt, de ne lassítsunk. A ragadozó nagy közeledési sebessége késői reakciókat okoz, és nem hatékony útvonalakat eredményez. Másodszor, amikor a ragadozó két-három lépésnyire közeledik, gyorsan lassítson, forduljon élesen, és gyorsítson. Ha jól időzíti ezt a manővert, akkor az üldöző gyorsabb sebessége szélesebb fordulót és egy-két lépésnyi lemaradást fog eredményezni. Amikor utoléri, ismételd meg.

A célod ugyanaz, mint az impaláé: Időt nyerni. Az állóképességed előnyben lesz. A Dececchiéhoz hasonló legújabb tanulmányok szerint egyes dinoszauruszfajok méretükhöz képest figyelemre méltó állóképességgel rendelkezhettek – de a te ruganyos csípőd, nyújtható Achilles-ínjaid és hatékony hűtőrendszered az egyik legnagyobb állóképességű futóvá tesz téged, akit a természet valaha is teremtett. Minél hosszabb a verseny, annál nagyobbak az esélyeid.

Egy bizonyos szerencsétlen ponton azonban az atlétikai különbségek átlépnek egy bizonyos küszöböt, és semmilyen helyesen időzített forduló nem lesz elég. Valószínűleg ez lesz a helyzet, ha azzal találod magad szemben, ami Snively szerint a legveszélyesebb üldöződ lenne – ugyanazzal a Tyrannosaurus rexszel, amiről már beszéltünk, de egy jelentős különbséggel. Snively szerint nem a legnagyobb, kifejlett T. rexektől kell tartanod. Hanem a fiatal egyedektől.

Egy 14 éves Tyrannosaurus rex. | Félelmetes.

A legtöbb állattal ellentétben a T. rex felnőttként nem a leggyorsabb. Ehelyett fiatalkorában éri el a legnagyobb sebességét, mielőtt hatalmas tömege lelassítaná. Tizennégy évesen, 2000 fontjával viszonylag hajlékony, becsült sebessége 33 mérföld/óra, és állkapcsa már elég erős ahhoz, hogy átszakítsa a csontokat. A fiatal T. rex nagyobb valószínűséggel támad is, mert ellentétben a felnőtt egyeddel, amely 7000 kilós kacsacsőrű dinoszauruszokra és öttonnás Triceratopsokra vadászik, egy tizenéves Tyrannosaurus valószínűleg a te méretű állatokat ette meg.

Hacsak nem vagy olimpiai sprinter – amely esetben impala-szerű esélyeid lehetnek -, más menekülési eszközökhöz kell folyamodnod. Szükséged lehet a szerencsére egy kis barlangra, ahová bepréselheted magad, vagy egy sűrű bozótosra, amibe fejest ugorhatsz. Vagy a saját szerencsédet is megteremtheted, ha csapdába kergeted a Tyrannosaurust. Próbálj meg egy bozóttakarót teríteni egy víznyelőhely, egy karókkal bélelt gödör fölé, vagy ha kitöréses eredményt szeretnél, egy nagyon mély bányaakna fölé.

Az illusztrációkat Cody Cassidy készítette. Térképek: Myriam Hirt, Cody Cassidy, Wired Staff