Jak rychle běhal tyranosaurus?

…aneb Dohnal by mohutný teropod auto nebo jen kulhajícího člověka?

K tematice lokomočních schopností druhu Tyrannosaurus rex jsme se na blogu již několikrát dostali, je to ale již delší doba a s výjimkou jednoho příspěvku jsme při tom nezabředli do větších podrobností. Více jsem o limitech pro běžícího dospělce psal v tomto příspěvku, ale otázky maximální rychlosti běhu tyranosaura jsem se dotkl spíše jen obecně. Podívejme se tedy na tuto problematiku nyní blíže. Je jasné, že můžeme hodit za hlavu přemrštěné odhady amerických paleontologů Roberta T. Bakkera a Gregoryho S. Paula, kteří by v dospělých několikatunových tyranosaurech rádi viděli sprintery, schopné dosáhnout rychlostí kolem 70 km/h.[1] Biomechanické a anatomické limity ale podobné výkony v žádném případě neumožňují, což potvrzuje i výzkum tyranosauří anatomie z posledních let. Na druhou stranu je však pravdou, že nohy tyranosaurů byly stavěny pro rychlý pohyb (srůst kostí distálních částí nohy v arktometatarzál, relativně dlouhá „podkolenní“ část nohy, výrazné úpony pro silné svaly), a to i v případě mohutných a těžkých dospělců. Dá se předpokládat, že mladí tyranosauři s hmotností v rozmezí 200 až 1000 kilogramů, u kterých proporcionálně delší a štíhlejší nohy zřejmě vykazovaly schopnost rychlého pohybu, dosahovali značné běžecké zdatnosti. Netušíme, jak přesně mohli být rychlí, ale velmi pravděpodobně představovali spolu s ornitomimosaury (tzv. pštrosími dinosaury) vůbec nejrychlejší obratlovce svých ekosystémů. Je dokonce možné, že mladý Tyrannosaurus rex (nebo také dospělý Nanotyrannus?) dosahovali rychlosti běhu i přes 50 km/h, což je více než u nejlepších lidských sprinterů. Vsuvkou z atletiky zde doplňme, že Jamajčan Usain Bolt běžel v roce 2009 při svém berlínském světovém rekordu na stovku na dvou dvacetimetrových úsecích letmou rychlostí 44,7 km/h.[2] Mladí tyranosauři tedy mohli být ještě rychlejší a snadno by nejspíš dohnali i rozjíždějící se automobil nebo třeba vozidlo pohybující se v těžkém terénu.

———

https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/0/05/Rjpalmer_tyrannosaurusrex_001.jpg

Představa obřího predátora tyranosaura coby zdatného a rychlého běžce je poměrně děsivá. Zatím ale s jistotou nevíme, nakolik byl tento severoamerický pozdně křídový teropod skutečně rychlý. Dohnal by utíkajícího člověka, cyklistu nebo dokonce rozjíždějící se automobil? Zatím můžeme jen spekulovat, i když na základě některých pevných vědeckých podkladů. Rozptyl odhadů činí asi 17 – 72 km/h, pravděpodobnější je hodnota kolem 25-30 km/h. Kredit: RJPalmer Art, Wikipedie (CC BY-SA 4.0)

———

Jak si ale v tomto ohledu vedl dospělý, řekněme více než šestitunový exemplář druhu Tyrannosaurus rex? Dá se předpokládat, že v poměru ke své velikosti a hmotnosti velmi dobře, jak ukazují jeho kurzoriální adaptace, zejména ve stavbě zadních končetin.[3] Relativně ale neznamená absolutně, takže jakou rychlostí konkrétně se asi mohl pohybovat? Abychom měli jistotu, museli bychom vymyslet a sestrojit stroj času a podívat se do doby před 67 miliony let. Takovou možnost ale nemáme, a tak jsme odkázaní na víceméně spolehlivé a přesné metody různých odhadů. V lednu loňského roku byla publikována vědecká studie, popisující první pravděpodobnou sérii stop tohoto dinosaura, objevenou ve Wyomingu. Nedospělý exemplář o výšce hřbetu 1,6 – 2,1 metru se pohyboval podle propočtů na základě velikosti a vzájemné vzdálenosti stop rychlostí 4,5 až 8 km/h (1,2 až 2,2 m/s), což přibližně odpovídá svižné lidské chůzi.[4] Samozřejmě se ale nejednalo o nejrychlejší dosažitelný pohyb tohoto dinosaura, který se nejspíš jen pokojně procházel a navíc šlo o bahnitý terén, ve kterém by maximální rychlost nemohl vyvinout. Ani tento nález nám tedy o maximálních možnostech tyranosauřího sprintu mnoho neprozradil. Vědci proto obracejí své pátrání jiným směrem. Jisté je, že tyranosauři při běhu nedokázali rychle zatočit, protože přední a zadní část těla měli velmi daleko od svého centra rovnováhy (asi jako člověk nesoucí traverzu). Zatímco vertikálně stavěný „bezocasý“ člověk při běhu zatočí ve zlomku sekundy, T. rex mohl potřebovat 1-2 sekundy k zatočení o 45°.[5] To mohlo jeho běžecké schopnosti a loveckou strategii poněkud omezovat, stále nám to ale nic nevypovídá o jeho maximální rychlosti běhu. Ostatně kdo ví – možná měli velcí teropodi nějakou důmyslnou strategii, jak se i za svižného běhu otočit rychleji.[6] Anebo třeba tento manévr při lovu vůbec nepotřebovali provádět, protože jejich kořist nebyla dostatečně inteligentní, aby se pokusila rychle uhýbat do stran?

———

Paleontologové Jack Horner a Don Lessem přišli v roce 1993 ve své knize Complete T. rex s tvrzením, že tento dinosaurus nedokázal běhat vůbec (při pohybu u něho nikdy nenastala letová fáze bez kontaktu nohou se zemí).[7] Toto tvrzení zdánlivě podporoval také fakt absence sérií otisků stop běžících velkých teropodů.[8] Jedním z důvodů měl být poměr délky kosti stehenní ke kosti holenní, který je u tyranosaura větší než 1 (podobně jako u dalších teropodů nebo například slonů). O pět let později ale přichází odborník na teropody Thomas R. Holtz se správným postřehem, že naopak kosti distální části nohy (nártu a prstů) jsou delší v poměru ke stehenní kosti než u většiny jiných dinosaurů, a že tento znak spíše podporoval schopnost rychlého pohybu. Tyranosauři podle něj také měli stlačené metatarzály k sobě, a to natolik, že vznikla kompaktní struktura (arktometatarzus), schopná lépe absorbovat nárazy končetiny na podklad při běhu. Podle Holtze byli proto právě tyranosauridi nejrychlejší z velkých teropodů.[9] Ve stejném roce 1998 přišel další vědec Per Christiansen s tvrzením, že kosti nohou tyranosaura nebyly silnější než nohy slona, a že i tyranosauři tedy byli biomechanicky limitováni, v tomto případě rychlostí asi 11 m/s (zhruba 40 km/h).[10] To je stále velmi vysoká rychlost na několikatunové zvíře a prakticky odpovídá rychlosti běhu profesionálních atletů. Tento údaj podpořila i studie Johna R. Hutchinsona z roku 2002, ve které dochází tento paleobiolog k závěru, že aby velcí tyranosauři mohli běžet rychlostí přesahující 40 km/h, museli by mít na nohách svaly, které by samy o sobě představovaly 40-86 % celkové hmotnosti těla. V rámci svaloviny, kterou měli skutečně k dispozici, pak Hutchinson předpokládá, že maximální rychlost pohybu velkého teropoda činila jen asi 18 km/h.[11] Ani to však není na tak velké zvíře špatné, odpovídá to například průměrné rychlosti nejlepších vytrvalkyň v maratónském běhu (ne že by snad T. rex dokázal běžet tak dlouhou trať).

———

https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/8/86/Tyrannosaurus_muscle_mass.png

Studie pravděpodobné velikosti a tvaru svalu M. caudofemoralis longus, který mohl tyranosaurům výrazně napomáhat v rychlém pohybu a udržování rovnováhy. Podle některých vědců právě předpokládaná mohutnost svalstva umožnila tyranosaurům relativně rychlý pohyb, a to i při jejich několikatunové hmotnosti. Kredit: John R. Hutchinson et al., PLoS ONE a Wikipedie (CC BY 2.5)

———

V roce 2007 tyranosaura opět poněkud „urychlila“ studie britských vědců Paula Manninga a Petera Sellerse, kteří využili počítačového modelu k odhadnutí maximální rychlosti běhu různých dinosaurů. U tyranosaura jim vyšel údaj 8,0 m/s (28,8 km/h), což odpovídá schopnostem sportovně zdatného člověka, nikoliv ale vrcholového atleta – sprintera.[12] Zatím poslední slovo pak přinesly do této problematiky dvě teorie z let 2010 a 2011, které se věnovaly odhadu velikosti a síly svalů u báze ocasu a pravděpodobné „techniky“ tyranosauřího pohybu, resp. První zmíněná teorie v podobě studie od Scotta Personse dochází k závěru, že tyranosaurus měl ve skutečnosti velmi silné kaudofemorální svaly, které mohly výrazně pomáhat při běhu i udržování rovnováhy, což znatelně zvyšovalo pohybové schopnosti dinosaura.[13] Německý paleontolog Heinrich Mallison zase přišel s teorií, že T. rex mohl dosáhnout vysoké rychlosti pohybu za pomoci krátkých kroků s vysokou frekvencí namísto dlouhých kroků, typických pro většinu rychle běhajících obratlovců. Tomuto způsobu pohybu se začalo přezdívat „power-walking“. Mallison k tomuto závěru dospěl díky zjištění, že pohybový aparát tyranosaurů se lišil od současných savců i většiny ptáků a zároveň pochopením faktu, že pro takovýto relativně rychlý pohyb by dinosaurus nepotřeboval nijak extrémně silné svaly na nohách.[14] Bohužel však z tohoto zjištění vyplývá i nepříjemný závěr, že ze vzdálenosti fosilních otisků stop u teropodních dinosaurů nemůžeme vyčíst jejich rychlost aplikací klasického vzorce od britského zoologa Roberta McNeill Alexandra[15]. Již zmíněný John Hutchinson nicméně reagoval na Mallisonovo zjištění varováním, že jde o příliš spekulativní závěr, a že bude pro ověření jeho teorie potřeba nejdříve zjistit, jak rychlých kontrakcí byly tyranosauří svaly schopny.

———

Co tedy konstatovat závěrem? Byl dospělý tyranosaurus spíše sprinterem, rychlo-chodcem nebo jen pomalejším oportunistou, který zrychloval pouze výjimečně? V současnosti to stále nevíme, ačkoliv pravděpodobné je alespoň občasné zrychlení přinejmenším na nějakých 20 km/h. Ostatně i téměř stejně těžcí sloni, hroši a nosorožci jsou schopni nakrátko výrazně zrychlit (a to až na víc než 25 km/h), je ale pravda, že jde o kvadrupední obratlovce. Co si mohl z tohoto hlediska dovolit po dvou se pohybující několikatunový tyranosaurus, je velkou otázkou. Byla by vůbec reálná scéna z Jurského parku, kde tento dinosaurus dohání džíp a podle fiktivního tvůrce parku Johna Hammonda mu byla změřena rychlost 50 km/h? Zřejmě nikoliv. Možná nejlépe to vystihl již zmíněný americký paleontolog Thomas R. Holtz, který na jedné své přednášce z roku 2013 odpověděl na dotaz ohledně rychlosti tyranosaura přibližně takto: „Jakou rychlostí dokáže běžet? V současnosti nulovou. A tehdy? Víte, nejdřív bychom museli vědět, jak jsou rychlá současná zvířata. A to nevíme. Máme jen minimum údajů o nejvyšší rychlosti běhu za kontrolovaných podmínek pro hrstku živočichů.“[16] Navíc zde platí stará známá pravda – tyranosauři nepotřebovali být extrémně rychlí běžci, aby nezemřeli hlady. Úplně totiž stačilo, aby byli aspoň o trochu rychlejší než jejich kořist, což byli často poměrně těžkopádní rohatí a kachnozobí dinosauři.[17] U edmontosaura byla sice odhadnuta maximální rychlost běhu na 45 km/h nebo i víc[18], té ale zřejmě nedosahovali zdaleka všichni jedinci v populaci. A i kdyby, stále je pravděpodobné, že se vždy objeví mláďata, případně staří nebo nemocní jedinci, kteří už tak rychle utíkat nedokážou. A s těmi už by si nejspíš zdravý dospělec tyranosaura dokázal hravě poradit, i kdyby musel trochu přidat do kroku. Takže kdo ví? Možná jednou s trochou štěstí objevíme dobře zachovanou sérii stop velkého tyranosaurida z úplného konce křídové periody, která nám o této zajímavé problematice prozradí víc…

———

Slavná scéna z filmu Jurský park (1993), kde naklonovaný dospělý Tyrannosaurus rex honí pomalu zrychlující džíp rychlostí až kolem 50 km/h. Někteří nadšenci si nicméně dali práci se zpomaleným rozborem záběru a zjistili, že ve skutečnosti běžel počítačem vytvořený virtuální dinosaurus rychlostí jen poloviční, tedy kolem 25 km/h. Filmová scéna je přesto velmi povedená a patří k těm nejpůsobivějším v celém filmu.

———

Short English Summary: It is still not known how fast could an adult Tyrannosaurus rex run. Recent studies on T. rex locomotion do not support speeds faster than about 40 kilometers per hour (11 meters per second). It is probable that fully grown adult was just too heavy to run fast. As always, more data is needed for better estimates.

———

Odkazy:

http://en.wikipedia.org/wiki/Tyrannosaurus

http://sciencenetlinks.com/science-news/science-updates/clocking-t-rex/

http://www.sciencemag.org/news/2016/01/you-could-probably-have-outrun-t-rex

http://www.amnh.org/exhibitions/dinosaurs-ancient-fossils-new-discoveries/theropod-biomechanics/walk-dont-run/

http://sciencenode.org/feature/how-fast-could-t-rex-run.php

http://physicstoday.scitation.org/doi/full/10.1063/1.1480769

———

[1] G. S. Paul, 1988, Predatory Dinosaurs of the World. Simon & Schuster, New York pp. 1–464

[2] Biomechanical Analysis of the Sprint and Hurdles events at the 2009 IAAF World Championships in Athletics (Rolf Graubner & Eberhard Nixdorf, New Studies in Athletics (2011) 26:1/2

[3] Snively, Eric, Russell, Anthony P. (2003) „Kinematic Model of Tyrannosaurid (Dinosauria: Theropoda) Arctometatarsus Function“ Journal of Morphology 255(2)215–227. doi:10.1002/jmor.10059

[4] D. Smith, Sean; S. Persons, W.; Xing, Lida (2016). „A Tyrannosaur trackway at Glenrock, Lance Formation (Maastrichtian), Wyoming“. Cretaceous Research. 61 (1). doi:10.1016/j.cretres.2015.12.020

[5] Hutchinson J. R., Ng-Thow-Hing V., Anderson F. C. (June 2007). „A 3D interactive method for estimating body segmental parameters in animals: application to the turning and running performance of Tyrannosaurus rex„. Journal of Theoretical Biology. 246 (4): 660–80. doi:10.1016/j.jtbi.2007.01.023

[6] Carrier, David R.; Walter, Rebecca M.; Lee, David V. (November 15, 2001). „Influence of rotational inertia on turning performance of theropod dinosaurs: clues from humans with increased rotational inertia“. Journal of Experimental Biology. Company of Biologists. 204 (22): 3917–3926.

[7] Horner, John R.; Lessem, Don (1993). The complete T. rex. New York City: Simon & Schuster. ISBN 0-671-74185-3.

[8] Hutchinson, J. R. (2004). „Biomechanical Modeling and Sensitivity Analysis of Bipedal Running Ability. II. Extinct Taxa“. Journal of Morphology. 262 (1): 441–461. doi:10.1002/jmor.10240

[9] Holtz, Thomas R. (May 1, 1996). „Phylogenetic taxonomy of the Coelurosauria (Dinosauria; Theropoda)“. Journal of Paleontology. 70 (3): 536–538.

[10] Christiansen, P. (1998). „Strength indicator values of theropod long bones, with comments on limb proportions and cursorial potential“. Gaia. 15: 241–255. ISSN 0871-5424

[11] Hutchinson J. R., Garcia M. (February 2002). „Tyrannosaurus was not a fast runner“. Nature. 415 (6875): 1018–21. doi:10.1038/4151018a

[12] Sellers, W. I. & Manning, P. L. (July 2007). „Estimating dinosaur maximum running speeds using evolutionary robotics“. Proc. R. Soc. B. The Royal Society. 274 (1626): 2711–6. doi:10.1098/rspb.2007.0846

[13] Persons, Scott W.; Currie, Philip J. (January 2011). „The Tail of Tyrannosaurus: Reassessing the Size and Locomotive Importance of the M. caudofemoralis in Non-Avian Theropods“. The Anatomical Record. 294 (1): 119–131. doi:10.1002/ar.21290

[14] Kaplan, Matt (November 7, 2011). „Tyrannosaurs were power-walkers“. Nature. doi:10.1038/news.2011.631

[15] Alexander, R. McNeill (1976). „Estimates of speeds of dinosaurs“. Nature. 261 (5556): 129–130. doi:10.1038/261129a0

[16] Holtz, Thomas R. Jr. (March 8, 2013). The Life and Times of Tyrannosaurus rex, with Dr. Thomas Holtz (Lecture). Kane Hall Room 130 University of Washington Seattle, WA 98195: Burke Museum of Natural History and Culture.

[17] Manning P. (2008). „T. rex speed trap“. In Carpenter, Kenneth; Larson, Peter E. Tyrannosaurus rex, the Tyrant King (Life of the Past). Bloomington: Indiana University Press. pp. 205–228. ISBN 0-253-35087-5.

[18] Sellers, W. I.; Manning, P. L.; Lyson, T.; Stevens, K.; Margetts, L. (2009). „Virtual palaeontology: gait reconstruction of extinct vertebrates using high performance computing“. Palaeontologia Electronica. 12 (3).

———

Advertisements

Napsat komentář

Filed under Atletika a sport, Rekordy a statistika, Spekulativní paleontologie, Teropodní dinosauři

Zanechat Odpověď

Vyplňte detaily níže nebo klikněte na ikonu pro přihlášení:

WordPress.com Logo

Komentujete pomocí vašeho WordPress.com účtu. Odhlásit / Změnit )

Twitter picture

Komentujete pomocí vašeho Twitter účtu. Odhlásit / Změnit )

Facebook photo

Komentujete pomocí vašeho Facebook účtu. Odhlásit / Změnit )

Google+ photo

Komentujete pomocí vašeho Google+ účtu. Odhlásit / Změnit )

Připojování k %s