Obří teropodi byli maratonci

…aneb Dlouhé nohy neslouží jen k rychlému běhu

Nedávno publikovaná studie o významu dlouhých a relativně štíhlých zadních končetin velkých teropodů není zcela novým příspěvkem k problematice, je ale zajímavá a podnětná.[1] O tom, že například Tyrannosaurus rex byl spíše „silovým chodcem“ než sprinterem, byly vydávány odborné práce již na přelomu minulého a současného tisíciletí.[2] Vzhledem k velké hmotnosti mohutných teropodů je pravděpodobné, že nevynikali z hlediska absolutní rychlosti (která patrně až na výjimky nepřekračovala zhruba 30 km/h)[3], ale dokázali se pohybovat efektivně, vytrvale a přitom relativně rychle na velké vzdálenosti. Odborník na tyranosauridy Thomas R. Holtz, Jr. spolu s kolegy nyní přicházejí s hypotézou, že dlouhé nohy se u obřích teropodů nevyvinuly jako prostředek vysoké rychlosti běhu (podobně jako například u menších a štíhlejších ornitomimosaurů)[4], ale spíše jako anatomický prvek, sloužící k úspoře energie a ke schopnosti ujít s relativně nízkými energetickými náklady velkou vzdálenost při hledání potravy. Sám Holtz to komentuje slovy, že na běhání je toho víc než jen otázka maximální rychlosti, a že to celé nemusí být jen o sprintu, nýbrž také o maratónu. Holtz a jeho kolegové proměřili množství údajů o proporcích končetin, velikostních a hmotnostních poměrech nebo krokových frekvencích a cyklech různých teropodů za účelem odhadnutí maximální rychlosti pohybu 71 různých druhů teropodů. Tyto údaje přitom zpracovávali pro malé druhy o velikosti slepice až po devítitunové obry.[5] Jedním z cílů bylo prověřit otázku, zda skutečně právě silné a výkonné nohy byly významným faktorem pro ohromující evoluční úspěch teropodních dinosaurů (jehož pokračováním jsou i všichni současní ptáci). Výsledkem bylo zajímavé, nikoliv ale překvapivé zjištění, že u různých velikostních kategorií teropodů se účel delších zadních končetin lišil. U menších až středně velkých teropodů totiž dlouhé nohy skutečně zvyšovaly maximální rychlost běhu svého majitele, u teropodů s hmotností nad jednu tunu už ale šlo o trochu jiný příběh.

———

Obří teropodi, jako byl až šestitunový dospělec druhu Tarbosaurus bataar, byli příliš těžcí na to, aby z nich byli rychlí běžci. Přesto skýtaly jejich relativně dlouhé a silné nohy velkou výhodu – dělaly z nich efektivní a vytrvalé chodce na dlouhé vzdálenosti. Obří tyranosauridi možná dokázali kráčet rychlostí pomalého lidského běhu dlouhé desítky minut. Kredit: Josep Asensi; Wikipedie (CC BY-SA 4.0)

———

Hmotnost kolem 1000 kilogramů představuje pro dvounohého tvora určitý mezník, který znamená, že ani delší a silnější nohy nepomohou k výrazně vyšší hmotnosti. To byl také případ velkých teropodů, u kterých nebyla zjištěna schopnost rychlejšího běhu než v případě jejich příbuzných s kratšími končetinami. Přesto zde významný rozdíl byl, nikoliv ale v kategorii „top speed“. Obří teropodi s delšíma nohama se totiž dokázali pohybovat mnohem výkonněji a z energetického hlediska efektivněji. Spočítáním množství vydané energie velkými teropody při chůzi vědci zjistili, že ti s delšíma nohama vydávali relativně méně energie a byli tedy výkonnějšími a efektivnějšími „chodci“. Ze zjištěných výsledků také vyplývá, že v dané velikostní kategorii už se s prodlužováním nohou nedostavuje efekt schopnosti rychlejšího běhu, protože tělesná hmotnost už zde působí jako limitující faktor. Je tedy zřejmé, že neexistuje jedna jediná definice „adaptace pro rychlý nebo efektivní pohyb“. Těchto adaptací je více a kromě té, která skutečně umožňuje živočichovi běžet celkově rychleji, víme i o další. Ta sice neumožňuje navýšit celkovou rychlost běhu, pomáhá ale snižovat výdej energie v průběhu relativně rychlého pohybu typu chůze. A to bylo pro tyranosaury i jejich příbuzné velmi důležité, protože značnou část svého dne mohli strávit právě přesuny na mnohakilometrové vzdálenosti při hledání kořisti, partnera, vody, úkrytu apod. Pokud se například velký tyranosaurid rozhodl vyčenichat a následně pronásledovat stádo kachnozobých dinosaurů a díky své anatomické adaptaci vydal o polovinu méně energie na jednotku vzdálenosti, mohla to pro něho být významná výhoda. Asi tedy nemá smysl dále řešit, jak rychle se největší tyranosauři mohli pohybovat (i když je to velmi zajímavé téma), protože v jejich případě nebyla absolutní rychlost tím hlavním.[6] Podstatná byla schopnost s minimem únavy urazit i při hmotnosti několika tun každým dnem velké vzdálenosti, což zajistilo dravému dinosaurovi jeho živobytí.

———

Štíhlá stavba těla umožnila tyranosauridovi druhu Gorgosaurus libratus nejen efektivní chůzi, ale nejspíš i celkově vysokou rychlost běhu. Pro nedospělého subadultního jedince tohoto druhu (vážícího 520 kg) byla v roce 2016 Molinou-Pérezem a Larramendim odhadnuta fantastická rychlost až 58,6 km/h. Dospělec o hmotnosti 2900 kg se pak musel „spokojit“ s rychlostí 42,2 km/h, což stále odpovídá trénovaným lidským sprinterům. Kredit: Daderot; Wikipedie (CC0)

———

Short Summary in English: A new study about the locomotion of large theropods suggests that long legs evolved to help large carnivorous dinosaurs conserve energy during long walks when searching for prey, rather than for a top speed.

———

Odkazy:

https://journals.plos.org/plosone/article?id=10.1371/journal.pone.0223698

https://www.sciencedaily.com/releases/2020/05/200513143357.htm

https://eurekalert.org/pub_releases/2020-05/p-trw051320.php

https://phys.org/news/2020-05-rex-legs-marathon.html

https://www.livescience.com/t-rex-power-walker.html

———

[1] Dececchi T. A., Mloszewska A. M., Holtz T. R. Jr., Habib M. B., Larsson H. C. E. (2020). The fast and the frugal: Divergent locomotory strategies drive limb lengthening in theropod dinosaurs. PLoS ONE 15(5): e0223698. doi.org/10.1371/journal.pone.0223698

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

[3] Hirt, M. R.; Jetz, W.; Rall, B. C.; Brose, U. (2017). „A general scaling law reveals why the largest animals are not the fastest“. Nature Ecology & Evolution. 1 (8): 1116–1122. doi: 10.1038/s41559-017-0241-4

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

[5] Persons, S. W.; Currie, P. J.; Erickson, G. M. (2020). „An Older and Exceptionally Large Adult Specimen of Tyrannosaurus rex„. The Anatomical Record. 303 (4): 656–672. doi: 10.1002/ar.24118

[6] Cotton, J. R.; Hartman, S. A.; Currie, P. J.; Witmer, L. M.; Russell, A. P.; Holtz, T. R. Jr; Burns, M. E.; Surring, L. A.; Mallison, H.; Henderson, D. M.; O’Brien, H.; Snively, E. (2019). „Lower rotational inertia and larger leg muscles indicate more rapid turns in tyrannosaurids than in other large theropods“. PeerJ. 7: e6432. doi: 10.7717/peerj.6432

———