…aneb Co nám o atletických dovednostech „krále“ teropodů prozradila nová studie
O rychlosti běhu obřího dravého dinosaura druhu Tyrannosaurus rex už jsem na blogu psal mnohokrát. V posledních dvaceti letech se tomuto tématu věnovalo bezpočet odborných prací, které do různé míry podporovaly nebo (a to mnohem častěji) vyvracely možnost, že by byl dospělý několikatunový teropod schopen běžet stejně rychle, jako ve slavné scéně z ikonického Jurského parku.[1] V ní se dospělá samice tyranosaura, vážící kolem 7 tun, žene za ujíždějících džípem rychlostí až okolo 50 km/h (13,9 m/s). Dnes už víme prakticky s jistotou, že tak rychle se dospělí dinosauři zmíněného druhu, dosahující hmotnosti samce slona afrického, opravdu nepohybovali.[2] Jak rychlí ale ve skutečnosti byli? Až dosud platilo, že většina odborných prací udává pro dospělé tyranosaury rozpětí maximální rychlosti běhu mezi 18 a 29 km/h (zhruba 5 až 8 m/s).[3] To není na tak velké a těžké zvíře vůbec špatné, a to dokonce ani u nejnižší uvedené hodnoty. Pokud akceptujeme jako pravděpodobnou hodnotu rychlost 25 km/h (zhruba 7 m/s), pak to přibližně odpovídá nejvyšší rychlosti běhu většiny běžných (netrénovaných) osob i velkému množství druhů současné megafauny (například právě slonů).[4] Analyzované série fosilních stop tyranosauridů tomuto závěru také vcelku nasvědčují – rychlost běžné chůze v kluzkém a bahnitém terénu (kde se stopy mohly otisknout a zachovat, ale rozhodně zde není možné vyvinout maximální rychlost pohybu) ukazují, že i takováto „klidová“ rychlost mohla u nich činit až kolem 13 km/h (zhruba 3,5 m/s), což odpovídá pomalejšímu lidskému běhu.[5] Rychlosti přes 30 km/h (8,3 m/s) však byly u dospělých a plně dorostlých tyranosaurů obecně považovány za nepravděpodobné, což samozřejmě neplatilo pro mladé lehčeji stavěné jedince, jako je proslulá „Jane“. Co nám ale o této problematice prozradila nově publikovaná odborná práce dvojice autorů Adriana T. Boeyeho a Scotta Swanna z instituce College of the Atlantic v Maine?[6]
———
Lehčeji stavění dospělci druhu Tyrannosaurus rex byli podle nové studie schopni dosáhnout rychlosti až kolem 38 km/h, což odpovídá například nejvyšší průměrné (nikoliv maximální) rychlosti běhu jamajského sprintera Usaina Bolta. Kredit: Vladimír Rimbala, ilustrace pro autorovu knihu Legenda jménem Tyrannosaurus rex, nakl. Pavel Mervart (2019)
———
I když ani výsledky této studie nemůžeme brát jako poslední slovo k problematice rychlosti pohybu druhu T. rex, je nepochybně užitečným příspěvkem, který navíc obřímu dravému dinosaurovi značně „přeje“ – tedy alespoň ve smyslu jeho atletických schopností. S výjimkou extrémně mohutných a těžkých jedinců, jakými byly slavné exempláře „Sue“ a „Scotty“, v obou případech patrně výrazně přesahující hmotnost 8 tun[7], mohli údajně dospělci tohoto druhu dosáhnout rychlosti nad 10 m/s (36 km/h). A to už je rychlost výrazně vyšší, než jaké je schopen dosáhnout průměrně disponovaný člověk. Nejvyšší udávaný údaj v práci činí dokonce 10,7 m/s (38,5 km/h), což se blíží dokonce schopnostem nejlepších lidských sprinterů. Ještě zajímavější pak jsou údaje o nejvyšší rychlosti pohybu u juvenilních exemplářů, jakým byla například „Jane“. Tito mnohem menší a štíhlejší tyranosauří „teenageři“ měli být schopni běžet rychlostí až 14,5 m/s (52,2 km/h), což skutečně odpovídá rychlosti, udávané pro dospělce v Jurském parku! Jen pro lepší představu – touto rychlostí by pomyslnou stometrovou trať mladý tyranosaurus urazil za „letmých“ 6,9 sekundy, což je o 1,7 sekundy rychlejší čas, než jakého na letmé stovce (ve štafetě na 4 x 100 metrů) dosáhl zatím rekordní Usain Bolt.[8] V minulosti se rychlost pohybu tyranosaura i dalších teropodů snažili vědci odhadnout i z jiných důvodů, než jen z prosté zvědavosti. Tento údaj má totiž význam i pro ekologii, lovecké strategie, aktivitu metabolismu a mnoho dalších aspektů života obřích teropodů.[9] Nejodvážnější odhady, které se objevovaly v období vrcholné fáze Dinosauří renesance v 80. letech minulého století, byly skutečně pozoruhodné – Robert T. Bakker například udával pro štíhlého dospělce tyranosaura o hmotnosti kolem 4 tun až 45 mil v hodině (72 km/h), také Gregory S. Paul a někteří další badatelé předpokládali u tyranosaurů schopnost běhat rychlostí nad 13 m/s (46,8 km/h).[10] Naopak nejvíce umírněné odhady se pohybovaly kolem pouhých 3 až 5 m/s (11 až 18 km/h) a vycházely z předpokladu, že těžcí dospělí tyranosauři možná nedokázali běhat vůbec (pouze snad rychleji kráčeli).[11]
———
Silně zastaralá rekonstrukce stavby těla tyranosaura z počátku minulého století. V té době se ještě obecně předpokládalo, že tito obří draví dinosauři byli poměrně pomalí a nemotorní. Kredit: Charles R. Knight (1919); Wikipedia (volné dílo)
———
Nově publikovaná práce představuje kvantitativní analýzu nejpřesnějších dosud získaných anatomických a biomechanických dat a zahrnuje nejpreciznější dosud využívané metody hmotnostních odhadů, aktuální poznatky o anatomii a biomechanice tyranosaurů a přichází i s novým pojetím svalově podmíněné rychlosti. Přesnější analýzy dosud používaných metod zužuje rozpětí odhadů na informačně hodnotnější výsledek a poskytuje tak zatím nejpřesnější odhad maximální rychlosti pohybu mladých (juvenilních) i dospělých tyranosaurů. Díky preciznější aplikaci dosud využívaných metod (od Alexandrovy rovnice, přes virtuální modely rozpětí pohybu končetin až po alometrii svalové hmoty) a využití aktuálních údajů o ontogenezi a odhadů hmotnosti různých exemplářů druhu T. rex, byli autoři studie schopni přijít s velmi zajímavými výsledky. Řečeno slovy klasika, všechny odhady jsou nepravdivé, ale některé mohou být užitečné. Tak je tomu i v tomto případě, protože jistotu v dané otázce samozřejmě nikdy mít nebudeme. Snad se ale aspoň trochu blížíme k reálnějším hodnotám. V případě již vícekrát vzpomínaného juvenilního jedince „Jane“ (BMRP 2002.4.1) poskytly různé modely pohybu rozpětí maximální rychlosti mezi 8,7 m/s (31,3 km/h) až po již zmíněných 14,5 m/s (52,2 km/h). Vyšší hodnota by přitom z tohoto mladého teropoda činila v jeho ekosystému „rychlostního lovce“, schopného štvát a skolit i rychle běhající kořist.[12] U dospělých tyranosaurů s lehčí stavbou těla (exempláře MOR 555 a BHI 3033, tedy „Stan“), jejichž hmotnost se pravděpodobně pohybovala mezi 7000 a 8000 kg[13], činí odhady rychlosti překvapivě vysokých 7,7 (27,7 km/h) až 10,7 m/s (38,5 km/h). Pro obřího jedince „Sue“ (FMNH PR 2081) nejdřív vyšla autorům dokonce ještě vyšší hodnota 7,9 (28,4 km/h) až 10,8 m/s (38,9 km/h)! Tento údaj byl odvozen na základě svalové hmotnostní alometrie, vzhledem k předpokládané neschopnosti rychlého běhu (dané vysokou hmotností odhadovanou na 8400 kg a příliš vysokým objemem tělesné hmoty před těžištěm těla) byl ale redukován na stále impresivních 7,9 až 8,7 m/s (se střední hodnotou 8,3 m/s, tedy zhruba rovných 30 km/h).
———
Anatomické kosterní znaky tyranosaurů jasně ukazují, že tito teropodní obři vznikli z lehce stavěných a velmi rychle běhajících předků. I když tedy byli sami v dospělosti příliš těžcí na rychlý běh, v poměru ke své velikosti byli pravděpodobně stále poměrně kurzoriální a pohybliví. Kredit: Snímek autora článku, 12. 7. 2009 (Bozeman, Montana).
———
Osobně se domnívám, že takto vysoká rychlost není u obří a masivní „Sue“ příliš pravděpodobná, a to ani v rámci předpokládaného krátkého zrychlení. Stačí například pohled na model od Blue Rhino Studio, byť nemusí být anatomicky zcela přesný – samotná robustnost těla prakticky vylučuje možnost, že by tak těžký bipední tvor dokázal bez vysoké míry ohrožení pádem dosáhnout rychlosti trénovaného atleta při běhu na 400 metrů. Sami autoři rovněž v závěru konstatují, že u tak velkého jedince jako je „Sue“ s její hmotností sedmi osobních automobilů, už je schopnost běhu velmi nepravděpodobná, což patrně tohoto teropoda odsuzovalo nanejvýš k rychlé chůzi. U lehčeji stavěných dospělců druhu T. rex s hmotností v rozmezí 5500 až 7500 kg nicméně autoři stanovují potenciální schopnost běhu, a to s maximální hodnotou kolem 10,5 m/s (37,8 km/h). Poukazují přitom mimo jiné i na kurzoriální anatomické znaky na tyranosauří kostře a anatomické i fyziologické dispozice k rychlému pohybu dokonce i při několikatunových hmotnostech.[14] Výrazně limitující přitom má být podle výsledných modelů založených na rozložení svaloviny a odolnosti kostry až tělesná hmotnost přibližně nad 7,5 tuny. Pokud by byl tento údaj pravdivý, pak by u štíhleji stavěných dospělých tyranosaurů byla rychlost pohybu až překvapivě vysoká, a překonávala by většinu dříve uznávaných údajů zhruba o celou polovinu.[15] Jednalo by se tak o další podpůrný argument pro tvrzení, že i dospělí tyranosauři byli dynamickými predátory, schopnými aktivně lovit svoji kořist.[16] Byli by samozřejmě pomalejší než mladí tyranosauři, kteří při hmotnosti v řádu stovek kilogramů nebyli zdaleka tolik omezováni gravitací a v poměru ke své hmotnosti měli proporcionálně delší nohy a více aktivní svalové hmoty, kterou mohli využít pro rychlou lokomoci. Nicméně dospělý tyranosaurus o hmotnosti velkého slona afrického, ženoucí se krajinou rychlostí sprintera (připomeňme, že průměrná rychlost při světovém rekordu v běhu na 100 metrů činí zhruba 37,6 km/h), to je nepochybně dosti strašidelný výjev. Nepochybně ještě uvidíme, jak tuto možnost posoudí budoucí výzkumy.
———
Mezi vývojové příbuzné tyranosaurů patří také zástupci kladu Alioramini, jako je například zobrazený východoasijský druh Alioramus remotus. Výrazná adaptace k rychlému pohybu je u těchto štíhle stavěných tyranosauridů ještě podstatně nápadnější než u druhu T. rex. Kredit: Fred Wierum; Wikipedia (CC BY 3.0)
———
Short Summary in English: A new study interprets Tyrannosaurus rex as a reasonably fast and active predator. It helps to narrow down the range of estimates using well-established equations for locomotion in conjunction with precise biomechanical and anatomical inputs. It supports a reasonably quick adult T. rex and favor the potential for lighter adult T. rex to engage in running at about 10.5 m/s. The intermediate values obtained in the study are reasonably fast for such a massive biped animal.
———
Odkazy:
https://www.livescience.com/t-rex-slow-walker-tail.html
https://www.sciencealert.com/running-would-have-broken-an-adult-tyrannosaurus-rex-s-legs
https://www.nationalgeographic.com/science/article/tyrannosaur-trex-running-speed
https://www.amnh.org/exhibitions/dinosaurs-ancient-fossils/theropod-biomechanics/walk-dont-run
https://pubs.aip.org/physicstoday/article/55/4/18/440305/How-Fast-Could-Tyrannosaurus-rex-Run-A-new
———
[1] Dececchi, T. A.; et al. (2020). The fast and the frugal: Divergent locomotory strategies drive limb lengthening in theropod dinosaurs. PLOS ONE. 15 (5): e0223698.
[2] van Bijlert, P. A.; van Soest, A. J. K.; Schulp, A. S. (2021). Natural Frequency Method: estimating the preferred walking speed of Tyrannosaurus rex based on tail natural frequency. Royal Society Open Science. 8 (4): 201441.
[3] Hutchinson, J. R. (2004). Biomechanical Modeling and Sensitivity Analysis of Bipedal Running Ability. II. Extinct Taxa. Journal of Morphology. 262 (1): 441–461.
[4] Hutchinson, J. R.; et al. (2006). The locomotor kinematics of Asian and African elephants: changes with speed and size. Journal of Experimental Biology. 209 (19): 3812–3827.
[5] Ruiz, J. (2017). Comments on “A tyrannosaur trackway at Glenrock, Lance Formation (Maastrichtian), Wyoming” (Smith et al., Cretaceous Research, 61: 1–4, 2016). Cretaceous Research. 82: 81–82.
[6] Boeye, A. T.; Swann, S. (2024). Calculating Muscular Driven Speed Estimates for Tyrannosaurus. bioRxiv 2024.06.13.596099
[7] 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.
[8] Viz odkaz Biochemical Analysis of the Sprint and Hurdles Events at the 2009 IAAF World Championships in Athletics. worldathletics.org.
[9] Paul, G. S. (1998). Limb design, function and running performance in ostrich-mimics and tyrannosaurs. GAIA: revista de geociências. (15): 257.
[10] Usami, Y.; Kinugasa, R. (2017). A possibility of fast running of Tyrannosaurus. DEStech Transactions on Engineering and Technology Research. 118-126.
[11] Horner, J. R. (1994). Steak knives, beady eyes, and tiny little arms (a portrait of Tyrannosaurus as a scavenger). The Paleontological Society Special Publication. 7: 157–164.
[12] Hirt, M. R.; et al. (2017). A general scaling law reveals why the largest animals are not the fastest. Nature Ecology & Evolution. 1 (8): 1116–1122.
[13] Erickson, G. M.; et al. (2004). Gigantism and comparative life-history parameters of tyrannosaurid dinosaurs. Nature. 430 (7001): 772–775.
[14] Sellers, W. I.; et al. (2017). Investigating the running abilities of Tyrannosaurus rex using stress-constrained multibody dynamic analysis. PeerJ. 5: e3420.
[15] Hutchinson, J. R.; Garcia, M. (2002). Tyrannosaurus was not a fast runner. Nature. 415 (6875): 1018–1021.
[16] Cotton, J. R.; et al. (2019). Lower rotational inertia and larger leg muscles indicate more rapid turns in tyrannosaurids than in other large theropods. PeerJ. 7: e6432.
———