…aneb Tajemství chůze druhohorních gigantů odhaleno
Už od doby objevu prvních sauropodů, gigantických dlouhokrkých býložravých dinosaurů, si vědci kladli otázku, jak tito obři s hrudníkem širokým jako menší tunel a hmotností lokomotivy dokázali kráčet.[1] Ostatně tahat na čtyřech sloupovitých končetinách hmotnost celého stáda slonů už vyžadovalo pořádný zásah i od „inženýrské stránky“ matky přírody.[2] Pohybovali se obří plazopánví dinosauři spíše jako žirafy, tedy se zvedáním obou levých a obou pravých nohou v elegantní souhře nebo spíše kráčeli jako sloni, přičemž zvedali nejprve jednu přední nohu a po ní protistojnou zadní končetinu? Odpověď je velmi překvapivá – sauropodi nejspíš „vynalezli“ vlastní unikátní způsob pohybu, který se neshoduje se stylem chůze dnešních největších suchozemských zvířat. Zjednodušeně řečeno na zemi vždy nechali položenou jednu z končetin na každé straně, zatímco protilehlou (diagonálně umístěnou) nohu vypínali k dalšímu kroku. Podobně dnes přitom kráčí tvorové, kteří snad ani nemohou být sauropodům více vzdálení – jsou to například bobři a ježci, tedy zástupci savčích skupin hlodavců a hmyzožravců![3] Jak se ale něco podobného podařilo zjistit? Odpověď na záhadu pohybu obřích sauropodů jsme měli doslova před očima dlouhá desetiletí, až nyní se ale někdo pokusil ji náležitě rozluštit. Tím klíčem jsou série zkamenělých otisků stop, které známe ve velkém množství z různých míst světa – od Bolívie přes Francii a Švýcarsko až po Austrálii.[4] Podrobný výzkum orientace spodních částí předních i zadních nohou a jejich vzájemné vzdálenosti v podobě zkamenělých otisků však bylo třeba propojit s aktuálními znalostmi o kosterní anatomii sauropodů.[5] Za pomoci vylepšených virtuálních počítačových modelů tak vznikla velmi přesná představa o způsobu chůze obřích sauropodů, která zatím nejspíš nejlépe ze všech skutečně odpovídá dostupnému fosilnímu záznamu.[6]
———
Způsob chůze obřích sauropodních dinosaurů byl až donedávna pro paleontology velkou neznámou. Kredit: Vladimír Rimbala, ilustrace ke knize autora článku Dinosauří rekordy a zajímavost (2021).
———
Ačkoliv některé detaily ještě zůstávají nejasné, téměř všechny ostatní myslitelné způsoby chůze u těchto dinosaurů můžeme prakticky vyloučit. Poučí se z nových informací také tvůrci Jurských světů a dalších filmů, ve kterých mají digitálně oživení dinosauři hlavní roli? Na to si ještě budeme muset nějakou dobu počkat, ostatně nové poznatky do obecného povědomí veřejnosti často proniknou až po dlouhých desetiletích.[7] Paleontologové se v průběhu 20. a na začátku 21. století obvykle domnívali, že dinosauři jako ikonický Brachiosaurus, známý například z prvního Jurského parku, kráčeli podobně jako již zmíněné žirafy (mohl k tomu snad přispět v obou případech přítomný extrémně dlouhý krk?).[8] Jejich obě pravé nebo obě levé nohy podle této představy „dopadaly“ na zem najednou, v jakémsi synchronním rytmu. Jedním z prvních vědců, kterým se takový způsob pohybu nepozdával, byl paleontolog Jens Lallensack z Liverpool John Moores University.[9] Lallensack si představil, jak by asi dopadl 40 tun vážící pozdně jurský kolos, který by přenášel svoji ohromnou váhu z jedné strany na druhou a byl by tak v neustálém ohrožení smrtelným pádem (nemluvě o dalších rizicích souvisejících s fyziologií a biomechanikou).[10] Spolu s vědeckým kolegou Peterem Falkinghamem ze stejné instituce se pak rozhodl prozkoumat podrobně trojici sérií fosilních stop, odkrytých v raně křídových sedimentech souvrství De Queen v americkém Arkansasu v letech 1989 a 2018.[11] Každou stopu (o délce 70 až 85 cm) detailně změřili, prověřili její úhel a vzdálenost od dalších stop (délka kroků činila 272 až 342 cm), a přitom si pokoušeli představit, jak se hýbala kostra končetin původce oněch pradávných šlépějí.[12] Nakonec se jim povedlo určit i časovou prodlevu mezi vytvořením přední a zadní stopy v každé sérii. Díky přesnému virtuálnímu modelu pak získali svoji odpověď. Po desítkách milionů let tak poprvé znovu „rozchodili“ severoamerické raně křídové sauropodní dinosaury! Podstatnou součástí výpočtů byla také vzdálenost ramenního a pánevního pletence, případně délka trupu dinosaurů, kteří stopy vytvořili. Některé podobné studie, z jejichž výsledků nová práce vycházela, byly publikovány již dříve.[13]
———
Při rekonstrukci pohybu obřích sauropodů, jako byl východoafrický Giraffatitan brancai, musí paleontologové zohlednit také enormní tlak, působící při chůzi na kostru těchto dinosaurů. Kredit: Vladimír Socha, 2010.
———
Po stanovení několika nejpravděpodobnějších velikostních parametrů už bylo jednoduché dobrat se výsledku – pro různé vzdálenosti stop nejlépe odpovídala vždy jen jedna hodnota, protože délka trupu se s pohybem samozřejmě nijak nemění. Konečným výsledkem byl již zmíněný, pro velké suchozemské živočichy zcela neobvyklý způsob chůze, který oba badatelé nazvali „diagonálním kupletem“. Sauropodi dle něj údajně vždy ponechávali dvě protilehlé končetiny na zemi, zatímco oběma zbývajícími „napříč“ stojícími nohami hýbali ve stejnou dobu, čímž udrželi hladký a plynulý styl chůze. Tím výrazně ušetřili svoji energii a zároveň tak neustále poskytovali své kolosální hmotnosti dostatečnou podporu. Lallensack byl tímto výsledkem sám překvapen, proto raději svůj počítačový model otestoval ještě na stopách žijících zvířat – psů, koní, velbloudů, slonů a dokonce i mývalů. Ve všech případech byla obdržená data ve výborné shodě s pozorováním. Odborná práce, která tyto výsledky předložila odborné i laické veřejnosti spatřila světlo světa v březnu loňského roku.[14] K jejím vývodům se záhy začali vyjadřovat další paleontologové, jako je například Američan James Farlow, platící za jednoho z největších znalců zkamenělých otisků dinosauřích stop.[15] Farlow se nechal slyšet, že i jemu připadá diagonální kuplet vcelku logickým a přijatelným řešením problematiky sauropodí chůze. Zároveň ale upozornil, že by bylo příliš troufalé zobecňovat a přisoudit tento způsob chůze všem sauropodům nebo dokonce všem po čtyřech se pohybujícím (kvadrupedním) dinosaurům. Ti se totiž navzájem velmi lišili, a to anatomicky, fyziologicky i ekologicky.[16] O způsobu pohybu a chování většiny dinosaurů tedy víme stále velmi málo nebo (v některých případech) dokonce vůbec nic.[17] Tento výzkum by ale mohl být prvním nesmělým krůčkem v budoucí cestě za lepším poznáním jedněch z nejfantastičtějších tvorů v dějinách naší planety.
———
Fosilní stopy sauropodních dinosaurů jsou dnes známé z mnoha míst světa. Objeveny byly také dlouhé série jejich stop, které nám poskytují množství cenných informací o pohybu a chování těchto druhohorních býložravců. Kredit: Manuelvbotelho; Wikipedia (CC BY-SA 3.0)
———
Short Summary in English: Paleontologists for the first time figured the probable way of sauropod dinosaur walking. They measured the trackways of several kinds of modern animals, including elephants, and used it to study trackways left by sauropods. They found that in a sauropods, a front foot touched down on the ground just before a hind foot on the opposite side was lifted. This gait suggests that enormous dinosaurs didn’t wobble as they walked, which preserved their energy.
———
Odkazy:
https://en.wikipedia.org/wiki/Sauropoda
https://phys.org/news/2022-03-sauropod-tracks-dinosaurs-gait-creature.html
https://www.youtube.com/watch?v=2ypz_QvxMx4 (video s modelem sauropodí chůze)
———
[1] Henderson, D. M. (2004). Tipsy punters: sauropod dinosaur pneumaticity, buoyancy and aquatic habits. Proceedings of the Royal Society of London B. 271 (Suppl. 4): S180–S183.
[2] Sellers, W. I.; et al. (2013). Carrier, D. (ed.). March of the Titans: The Locomotor Capabilities of Sauropod Dinosaurs. PLOS ONE. 8 (10): e78733.
[3] Heglund, N. C.; Cavagna, G. A.; Taylor, C. R. (1982). Energetics and mechanics of terrestrial locomotion. III. Energy changes of the centre of mass as a function of speed and body size in birds and mammals. Journal of Experimental Biology. 97: 41–56.
[4] Salisbury, S. W.; et al. (2016). The Dinosaurian Ichnofauna of the Lower Cretaceous (Valanginian–Barremian) Broome Sandstone of the Walmadany Area (James Price Point), Dampier Peninsula, Western Australia. Journal of Vertebrate Paleontology. 36 (Suppl. 1): 1–152.
[5] Riga, B. J. G.; Calvo, J. O. (2009). A new wide-gauge sauropod track site from the Late Cretaceous of Mendoza, Neuquen Basin, Argentina. Palaeontology. 52 (3): 631–640.
[6] Falkingham, P. L.; et al. (2011). Simulating sauropod manus-only trackway formation using finite-element analysis. Biology Letters. 7 (1): 142–145.
[7] Ross, R.; Duggan-Haas, D.; Allmon, W. (2013). The posture of Tyrannosaurus rex: Why do student views lag behind the science? Journal of Geoscience Education. 61: 145-160.
[8] Taylor, M. P.; Wedel, M. J. (2013). Why sauropods had long necks; and why giraffes have short necks. PeerJ. 1 (4): e36.
[9] Lallensack, J. N.; et al. (2019). Forelimb orientation and locomotion of sauropod dinosaurs: insights from the ?Middle Jurassic Tafaytour tracksites (Argana Basin, Morocco). Journal of Vertebrate Paleontology. 38 (5).
[10] Seymour, R. S.; Lillywhite, H. B. (2000). Hearts, neck posture and metabolic intensity of sauropod dinosaurs. Proceedings of Biological Sciences. 267 (1455): 1883–1887.
[11] Platt, B. F.; et al. (2018). LIDAR-based characterization and conservation of the first theropod dinosaur trackways from Arkansas, USA. PLoS ONE. 13 (1): e0190527.
[12] Henderson, D. M. (2006). Burly Gaits: Centers of Mass, Stability, and the Trackways of Sauropod Dinosaurs. Journal of Vertebrate Paleontology. 26 (4): 907–921.
[13] Xing, L., et al. (2021). Variation in sauropod trackway pattern from the Tuchengzi Formation (Jurassic-Cretaceous boundary) in western Liaoning, China. Cretaceous Research. 118: 104662.
[14] Lallensack, J. N.; Falkingham, P. L. (2022). A new method to calculate limb phase from trackways reveals gaits of sauropod dinosaurs. Current Biology. 32 (7): 1635–1640.e4.
[15] Farlow, J. A. (1987). Speculations About the Diet and Physiology of Herbivorous Dinosaurs. Paleobiology. 13 (1): 60–72.
[16] Malone, J. R.; et al. (2021). Jurassic dinosaurs on the move: Gastrolith provenance and long‐distance migration. Terra Nova. 33 (4): 375–382.
[17] Romilio, A.; Shao, C. (2023). Analysing trackway-based speed calculations to infer dinosaur locomotive capabilities and behaviours. Historical Biology. 35.
———
Takže jestli jsem to pochopil správně, zvedá se současně pravá přední a levá zadní a tělo stojí na levé přední a pravé zadní. Ve chvíli kdy se ty zvednuté nohy vrátí na zem tělo se opře o ně a tím se posune vpřed a zvednou se levá přední a pravá zadní. Je to tak? To sice znamená, že nohy musí být o něco silnější, když dvě musí nést váhu celého těla, ale celkem to dává smysl.
Je to jedna z pracovních verzí 🙂