Hur man springer ifrån en dinosaurie

En fullvuxen Tyrannosaurus rex var absurt stor och absurt kraftfull. Den hade rader av tänder som den kunde trycka igenom Triceratopsben, kunde kasta köttbitar av människostorlek sex meter upp i luften med sina käkar, var lika lång som en giraff och var med sina nio ton lika tung som en elefant. Och ändå, om du ser en sådan bör du bara bli lite orolig om du ser en sådan. Tyrannosaurus rex hade proportionellt sett fler muskler som ägnades åt sina rörelser än nästan alla djur som någonsin levt, berättar Eric Snively, en biolog vid Oklahoma State som studerar dinosauriernas biomekanik. Och ändå kunde du troligen undkomma den, eftersom en Tyrannosaurus inte kunde springa.

Jag frågade John R. Hutchinson, huvudförfattare till en artikel i Nature med titeln ”Tyrannosaurus Was Not a Fast Runner”, hur en Tyrannosaurus prestation i ett lopp skulle se ut. ”En kortdistansjoggning är ungefär det bästa vi kan förvänta oss”, sade han. ”Och inte med en snabb start heller.”

Den otroligt kraftfulla, långbenta Tyrannosaurusen var långsam av samma matematiska anledning som dess undergång i gruvschaktet var så eruptiv. Liksom ytan är benstyrkan endast fyrkantig i styrka som volymkuber. Resultatet är att när ett djur ökar i storlek krävs det proportionellt sett mer muskler och benben för att stå, röra sig och springa. Över en viss storlek blir det sistnämnda fysiskt omöjligt. Trots all sin muskelmassa skulle Tyrannosaurus rex’ benben ha gått sönder vid något mer än en snabb joggingtur. Med tanke på dess massa, muskler och ben tror Snively inte att en vuxen Tyrannosaurus rex kan ha rört sig snabbare än 12 eller 13 miles i timmen. (Även om 12 miles i timmen närmar sig topphastigheten för en typisk människa, beroende på kondition – det motsvarar en 20-sekunders sprint på 100 meter eller en 5-minuters mil – skulle T. rex långsamma acceleration och inspirerande tänder ge en genomsnittlig löpare en rimlig chans att överlista eller överlista det tunga rovdjuret.)1

Naturligtvis skulle Tyrannosaurus rex knappast vara ditt enda bekymmer. Många köttätande dinosaurier i olika storlekar skulle kunna vara intresserade av att äta dig, och om du skulle kunna springa ifrån dem igen beror på deras vikt.

För tre år sedan ställde biologen Myriam Hirt, som studerar djurens rörelser vid det tyska centret för forskning om biologisk mångfald, en till synes enkel fråga: Hur kommer det sig att de största och mäktigaste djuren – valar, elefanter och noshörningar – inte är de snabbaste, medan de minsta – möss, småkryp och tusenfotingar – är några av de långsammaste? Är innebörden att det finns en optimal storlek för snabbhet?

Svaret, fann Hirt, är ja. Om man skulle konstruera ett djur för snabbhet bör det djuret väga ungefär 200 pund. Lite tyngre för en simmare och lite lättare för en flygare.

Hirt fann ett exakt paraboliskt förhållande mellan storlek och hastighet som inte bara tyder på att man behöver frukta de mellanstora dinosaurierna mest utan också att man inte bör frukta de största alls. Anledningen, berättar hon, är ett resultat av samspelet mellan kraft, acceleration och den ämnesomsättning som ger bränsle till båda.

Hirt fann att ett djurs topphastighet är mötespunkten för två faktorer. Den första är djurets totala muskelkraft, som är proportionell mot dess massa. Men den andra faktorn är dess förmåga att accelerera denna massa, som inte skalar. Accelerationen är beroende av den anaeroba muskelkraften eller den lagrade ATP-energin i muskelfibrerna. Dessa så kallade snabbkopplade muskler producerar de snabba, kraftfulla sammandragningar som behövs för acceleration, men de förbrukas snabbt. Och deras kapacitet bestäms av ämnesomsättningen.

Av skäl som man inte helt förstår minskar ett djurs energiproduktion (ämnesomsättning) proportionellt mot dess massa (närmare bestämt minskar den med potensen 0,75). Om vi hade en ämnesomsättning som är proportionell mot den hos en mus skulle vi behöva äta omkring 25 pund mat per dag. I stället äter vi bara omkring fyra. Större djur är alltså starkare och effektivare men producerar proportionellt sett mindre energi för att accelerera och övervinna sin tröghet.

Genom att skapa en enkel formel som representerar denna balans kunde Hirt förutsäga djurens hastigheter enbart utifrån deras vikt. När hon placerade den på ett diagram tillsammans med de uppmätta hastigheterna hos moderna djur såg resultatet ungefär så här ut:

Mest fascinerande (åtminstone för våra syften) var att Hirt med hjälp av sin upptäckt kunde förutsäga hastigheterna hos de största dinosaurierna. När hon satte in dinosauriernas vikt i sin formel fick hon fram följande resultat:

Tack vare ämnesomsättningens och massans gränser kan vi utesluta alla dinosaurier som väger mer än ungefär 6 000 pund som ett rovdjurshot. Det finns sannolikt inget djur av den storleken eller större, varken idag eller någon gång i historien, som en ung, vältränad människa inte skulle kunna springa ifrån.

Tyvärr finns det många rovdjurshot som väger betydligt mindre. Hirt’s upptäckt avslöjar en hastighetsgräns för de största dinosaurierna, men under den gränsen är ett djurs storlek inte den enda avgörande faktorn för dess hastighet. Det är uppenbart att två arter med ungefär samma vikt – till exempel människan och geparden – kan springa i dramatiskt olika hastigheter beroende på hur deras kroppar är utformade. Innan du snörar på dig löparskorna måste du veta exakt vilken hastighet din fiende har. Du måste veta om du kan springa ifrån dinosaurien i fjärran eller om du satsar ditt liv på ett lopp mot en reptilliknande roadrunner.

Men hur bestämmer man den exakta hastigheten hos en utdöd art baserat på ingenting annat än ben och några fossiliserade fotspår?

Tyvärr lyckades en grupp forskare under ledning av paleontologen Alexander Dececchi i en studie som publicerades i maj i PLOS One uppskatta hastigheterna hos 71 olika dinosaurier genom att kombinera Hirt’s data med en ekvation som utvecklats av en brittisk zoolog vid namn Robert Alexander. (År 1976 gjorde Alexander den anmärkningsvärda iakttagelsen att alla djur från illrar till noshörningar springer med en dynamiskt likartad gång, vilket är en teknisk term som används när rörelser kan göras likadana helt enkelt genom att förändra deras skalliknande svängande pendlar av olika storlek. Precis som man kan lösa pendelns svängningsfrekvens om man känner till dess längd och vinkel, gjorde Alexanders upptäckt det möjligt för forskarna att uppskatta en dinosauries löphastighet baserat på ingenting annat än dess höfthöjd och steglängd.)

Tyvärr är det inte mer än en grov formel med möjlighet till allvarliga fel, berättar Hutchinson. Till exempel tyder Dececchis beräkningar på att den köttätande Albertosaurus sprang 22 mph. Det skulle ge dig en viss möjlighet att fly. Men det finns en chans att den springer mer som en gepard. I så fall … ¯\_(ツ)_/¯

Alltså har Alexanders och Hirts upptäckter gett fascinerande insikter om dinosauriernas beteende, atletiska förmåga och evolution. Genom att jämföra en tyrannosaurus’ steglängd, vikt och löphastighet visade Dececchis studie att tyrannosaurusen inte utvecklade sina långa ben för att öka sin hastighet. De fann att dess hastighet redan begränsades av dess förmåga att accelerera. I stället utvecklade tyrannosaurusen sina långa ben för att förbättra sin gångförmåga och uthållighet. Deras resultat tyder på att om du reste genom tiden till dinosauriernas tidsålder skulle T. rex inte kunna överlista dig, men den skulle kunna förfölja dig som en Jason Voorhees från slutet av kritaperioden. (Även om Snively säger mig att den förmodligen inte skulle göra det, helt enkelt för att en fullvuxen Tyrannosaurus rex jagade mycket större byten, som Edmontosaurus eller Triceratops.)

Dececchis beräkningar gör det dock klart att andra köttätande hot skulle vara svårare att undvika. Det finns för många medelstora, snabba och farliga köttätare för att göra en fullständig sammanställning. Vi kan dock använda några arter som exempel. Om den dinosaurie du ser har liknande kroppsmått som en av dem som anges nedan, kan du förvänta dig liknande atletiska prestationer.

Dromaeosauridae (även kallade raptorer) | Mildt oroväckande.2

Albertosaurus | Oroväckande.

Deltadromeus | Mycket oroande.

Om du inte är med i kampen om en guldmedalj eller åtminstone är en snabb amatörsprinter är alla dessa dinosaurier atletiskt överlägsna dig. Ändå är inte allting förlorat om en av dem skulle attackera. Studier av jakterna mellan geparder och impalor och lejon och zebror visar att ett bytesdjur som du har några betydande fördelar.

Alan Wilson, professor vid Royal Veterinary College vid University of London som studerar biomekanik i rörelseapparaten, satte fast accelerometrar på dessa rovdjur och deras bytesdjur för att beräkna deras exakta hastighet, smidighet och taktik i en jakt – och kom med uppmuntrande resultat. Hans mätningar tyder på att geparden kan springa i minst 53 kilometer i timmen, medan dess byte, impalan, bara når upp till 40 kilometer i timmen. På samma sätt kan lejonet nå 46 miles i timmen, medan zebran bara springer 31 miles i timmen. Men trots den stora hastighetsbristen lyckas både impalan och zebran undkomma sina förföljare i två av tre fall. Och även om lejonet är snabbare än impalan är dess fångstfrekvens tillräckligt låg för att det inte ens ska försöka jaga en impala på ett öppet fält. Wilsons resultat tyder på att en förföljande dinosaurie inte kan fånga dig om den inte är betydligt snabbare.

Men det är bara om du vet hur man springer. Om du bara flyr i högsta hastighet från dessa reptiler kommer du att lämna den mesozoiska eran som en koprolit. För att lyckas undkomma en mer atletisk förföljare måste du i stället springa smart. Du måste använda taktik. Och framför allt måste du vara oförutsägbar.

När Wilsons accelerometer mätte hastigheterna hos impalor som flydde från geparder fann han att även om de är kapabla till en rasande hastighet på 40 miles i timmen, så sprang de nästan aldrig fortare än 31 i en kamp för sitt liv. Förklaringen till detta överraskande resultat är, enligt hans studie, att djuret vid högsta hastighet offrar sin manövreringsförmåga. Deras svängvinklar blir större vid högre hastigheter och därmed blir deras bana mycket mer förutsägbar. För att lyckas undkomma en förföljande gepard, eller i det här fallet en dinosaurie, måste du se till att din förföljare inte kan förutsäga din kurs. Det kräver skarpa, plötsliga svängar som du bara kan göra i lägre hastigheter.

När Wilson satte in de atletiska parametrarna för rovdjur och byte i en datormodell och körde simuleringar fann han två enkla taktiker som de som jagas måste använda. För det första, när dinosaurien börjar jaga dig, ändra kurs ofta men sakta inte ner. Rovdjurets höga närmandehastighet kommer att orsaka sena reaktioner och resultera i ineffektiva rutter. För det andra, när rovdjuret närmar sig inom två eller tre steg, bromsar du snabbt in, svänger skarpt och accelererar. Om du tajmar den här manövern rätt kommer din förföljares högre hastighet att resultera i en bredare sväng och en förlust av ett eller två steg från tempot. När den kommer ikapp gör du det igen.

Ditt mål är detsamma som impalans: Att köpa tid. Du kommer att ha uthållighetsfördelen. Nya studier som Dececchis tyder på att vissa dinosauriearter kan ha haft en anmärkningsvärd uthållighet för sin storlek – men dina fjädrande höfter, stretchiga akillessener och effektiva kylsystem gör dig till en av de bästa uthållighetslöpare som naturen någonsin har skapat. Ju längre loppet är, desto större är dina chanser.

Vid en olycklig tidpunkt överskrider dock den atletiska skillnaden en viss tröskel, och ingen mängd korrekt tidsbestämda svängar kommer att räcka. Det kommer troligen att bli fallet om du hamnar mot vad Snively säger skulle vara din farligaste purser – samma Tyrannosaurus rex som vi har diskuterat, men med en väsentlig skillnad. Det är inte de största, fullvuxna T. rexarna du ska frukta, säger Snively. Det är de unga.

En 14 år gammal Tyrannosaurus rex. | Skrämmande.

Till skillnad från de flesta djur är en T. rex inte snabbast som vuxen. Istället når den sin högsta hastighet i sin ungdom innan den bromsas av sin enorma massa. Vid 14 års ålder är den relativt smidig med sina 2 000 pund, har en uppskattad hastighet på 33 miles i timmen och har redan käkar som är starka nog att slita igenom dina ben. Den unga T. rex är också mer benägen att attackera, för till skillnad från en vuxen, som jagade 7 000 pund tunga dinosaurier med andfågel och fem ton tunga Triceratops, har en tonårig Tyrannosaurus troligen ätit djur i din storlek.

Men om du inte är en olympisk sprinter – och i så fall har du kanske en impala-liknande chans – måste du kanske tillgripa andra sätt att fly. Du kanske behöver turen med en liten grotta som du kan klämma dig in i eller en tjock brambuske som du kan dyka huvudstupa ner i. Eller så kan du skapa din egen lycka genom att driva Tyrannosaurusen in i en fälla. Försök att lägga ett täcke av buskar över ett vattenhål, en grop fodrad med pålar eller, om du föredrar ett eruptivt resultat, över ett mycket djupt gruvschakt.

Illustrationer av Cody Cassidy. Kartor av Myriam Hirt, Cody Cassidy, Wired Staff

Mer fantastiska WIRED-historier

• Linkin Park T-shirts är helt på tapeten i Kina

• En matematisk guide till hur smitta sprids

• Mediamonstren i den nationella dialogen

• Hur få Safaris integritetsfunktioner i Chrome och Firefox

• 15 ansiktsmasker som vi faktiskt gillar att bära

• 👁 Förbered dig på att AI kommer att producera mindre trollkonster. Plus: Få de senaste AI-nyheterna

• 🎙️ Lyssna på Get WIRED, vår nya podcast om hur framtiden förverkligas. Se de senaste avsnitten och prenumerera på nyhetsbrevet 📩 för att hålla dig uppdaterad om alla våra program

• 🎧 Låter det inte rätt? Kolla in våra favoriter bland trådlösa hörlurar, soundbars och Bluetooth-högtalare

Om du köper något med hjälp av länkar i våra berättelser kan vi tjäna en provision. Detta bidrar till att stödja vår journalistik. Läs mer.