Якщо ви, подібно до багатьох, були переконані, що двоногі динозаври, такі як представники роду Велоцираптор, були надзвичайно швидкими істотами, здатними мчати землею зі швидкістю близько 64 кілометрів на годину, то команда дослідників має для вас несподівану новину. Нове дослідження свідчить, що вони, ймовірно, були набагато, набагато повільнішими, ніж вважалося раніше.
Спростовані швидкісні рекорди: нові дані
Науковці з Університету імені Джона Муреса в Ліверпулі, Велика Британія, розвінчали наші уявлення про стрімких динозаврів, представивши нові докази. Вони припускають, що скам’янілі відбитки лап, зокрема тероподів – однієї з трьох основних груп динозаврів, поряд з орнітішами та зауроподоморфами – неправильно відображають їхній темп. Причиною цього є те, що попередні розрахунки не враховували опір брудних, м’яких поверхонь, які мільйони років тому дозволили цим слідам скам’яніти.
«Скам’янілі сліди слугують цінним інструментом для розуміння поведінки та пересування вимерлих тварин», — зазначають вчені. «Розрахунок швидкості за слідами став стандартним підходом, особливо для динозаврів. Однак початкове рівняння було виведене переважно з даних ссавців. Було мало перевірочних досліджень із використанням сучасних птахів, нащадків динозаврів-тероподів».
Для перевірки своєї гіпотези команда дослідників використала високошвидкісні відеозаписи цесарок шоломоносних (Numida meleagris), які пересувалися по багнюці різної консистенції. Ці птахи були обрані не випадково: вони ходять і бігають на двох ногах, подібно до непташиних тероподів, таких як Велоцираптор чи Компсогнат. Пропорції їхніх кінцівок, кути суглобів і будова стопи також нагадують дрібних динозаврів. Крім того, цесарки є доволі активними тваринами, здатними пересуватися з різною швидкістю по різноманітних поверхнях, що стало ключовим аспектом цього дослідження.
Сліди, залишені цесарками, були оцифровані та проаналізовані для обчислення швидкості. Отримані дані порівнювали з новаторською формулою Р. Макнейла Александера, яка з моменту її створення у 1976 році використовувалася для визначення швидкості пересування динозаврів по суші на основі їхніх скам’янілих відбитків. Цей видатний британський зоолог обґрунтував свою формулу на довжині кроку, висоті стегна та коефіцієнті масштабування, отриманому від живих тварин.
Формула Александера: революція та її обмеження
Формула Александера була справжньою революцією, адже вона надала вченим можливість досліджувати не лише морфологію, а й рух давно вимерлих видів, просто аналізуючи їхні сліди, закарбовані у скам’янілій землі. Це допомогло нам уявити живих, мандрівних динозаврів, а не просто бачити їх як статичні скелети, реконструйовані в музеях. Динозаврова біологія стала динамічною, а не лише кладовищем кісток.
Проте, зараз ця формула ставиться під сумнів, і цьому є вагомі причини. Початкове рівняння було розраховано так, ніби тварина пересувалася по твердому, сухому ґрунту або по біговій доріжці. Однак досліджені сліди були зроблені в багнюці різної консистенції, що мало б принципово вплинути на рух, розтягуючи та спотворюючи відбитки і призводячи до перебільшеної довжини кроків. Таким чином, дослідники з Ліверпуля стверджують, що відома формула Александера переоцінює швидкість, особливо коли йдеться про збережені сліди, до яких вчені застосовували це рівняння.
Отже, коли ця формула застосовується до існуючих слідів тероподів, прийнятий темп, розрахований за нею, може завищувати швидкість до 4,7 раза. Зрештою, це означає, що деякі сліди «біжучих» динозаврів насправді можуть свідчити лише про ходьбу, і, навпаки, вчені могли пропустити випадки бігу, оскільки вони не залишали чітких слідів для подальшого вивчення. Відтак, зазначають дослідники, реконструкції поведінки, що ґрунтуються на швидкості – такі як переслідування хижака-здобичі та міграції – потребують переоцінки.
І так, це означає, що навіть Тиранозавр рекс міг бути більш схильним до неспішних прогулянок та легких пробіжок, аніж до стрімкого пересування землею зі швидкістю 27-29 км/год.
Наприклад, цесарка, яка рухається повільним кроком зі швидкістю 1 км/год – приблизно темп дитини, що блукає – за формулою Александера була б оцінена як 4,7 км/год. Якщо масштабувати це на великого орнітопода, що йшов зі швидкістю 4 км/год, розрахунки слідів показали б його рух як біг зі швидкістю майже 19 км/год. Але це стосується не лише швидкості, а й того, як ми сприймаємо поведінку. Теропод, який спокійно йшов крізь багнюку, міг би бути інтерпретований, на основі аналізу слідів, як той, що біжить за здобиччю.
«Жодне з рівнянь не змогло точно передбачити швидкість за слідами, залишеними цесарками в багнюці», — повідомила команда. «Незважаючи на те, що іхнологи усвідомлювали обмеження методів, вони все ще часто використовуються для надання дуже конкретних оцінок швидкості зі скам’янілих слідів. Наші результати демонструють, що хоча рівняння мають певну цінність для загальних тенденцій, конкретні значення можуть бути суттєво неточними або, принаймні, містити значну невизначеність, коли тварина вільно рухається по податливих субстратах. Існування точок даних, де однакова довжина кроку була зроблена птахами, що рухалися з різною швидкістю, ілюструє це. Помилки в рівнянні особливо високі при нижчих швидкостях, де довжина кроку не стає поступово коротшою, коли швидкість наближається до нуля».
Переосмислення поведінки динозаврів
Для динозаврів, які ніколи не залишали слідів (принаймні, тих, що ми ще не знайшли), вчені натомість використовували пропорції кінцівок та оцінки маси для моделювання ймовірних максимальних швидкостей. Проте багато з цих симуляцій перевірялися за допомогою даних про сліди – які, як тепер виявляється, можуть бути принципово невірними.
І хоча це дослідження, безумовно, не стверджує, що динозаври ніколи не бігали – існує загальна згода, що деякі з них це робили – дослідники сподіваються, що їхній аналіз сприятиме дискусії та, можливо, перегляду попередніх припущень, які можуть бути значно неточними як у швидкості, так і в поведінці.
«Хоча сліди можуть пропонувати важливі висновки щодо локомоторної поведінки вимерлих динозаврів, їх використання для чогось, окрім широких порівнянь відносних швидкостей, наразі несе занадто багато невизначеності, щоб бути вартим», – зазначають вони. «Ми рішуче виступаємо за те, щоб розрахунки швидкості зі скам’янілих слідів подавалися в широких термінах, а не як конкретні значення».
Майбутнє досліджень
Проте, як і з будь-яким переглядом історії динозаврів, яку ми змушені інтерпретувати через мільйони років після того, як останній з них ходив (чи бігав) по Землі, вчені також визнають обмеження їхньої моделі з цесарками.
«Цілком можливо, що зчеплення субстрату матиме менший вплив на набагато більшого динозавра, що залишає сліди, особливо того, хто залишає неглибокі сліди і рухається швидше», — підсумовують вони. «Також можливо, що сліди, утворені в крупніших відкладеннях, таких як пісок, ближче відповідають формулі Александера, оскільки «ефект витягування» був би менш вираженим. Таким чином, очевидно, що необхідно провести значно ширші дослідження для різноманітних розмірів тіла, розмірів зерна та морфології стопи, щоб уможливити більш впевнені реконструкції пересування вимерлих тварин за скам’янілими слідами. Ми утримуємося від додавання «коригуючого фактора» або спроб вивести нове рівняння для наших даних, оскільки такий розрахунок може бути не загальнозастосовним».
«Без додаткових досліджень існуючих таксонів, зокрема птахів, що рухаються по податливих субстратах, представлення швидкості, розрахованої за слідами, ймовірно, буде вкрай неточним», — додали вони.
Нове дослідження було опубліковане в журналі Biology Letters.
Довідкова інформація
Ліверпульський університет імені Джона Муреса (Liverpool John Moores University) – це сучасний публічний університет, розташований у місті Ліверпуль, Велика Британія. Заснований у 1825 році, він отримав статус університету у 1992 році. Заклад є одним із найбільших університетів у Великій Британії та відомий своїми дослідженнями в різних галузях, включаючи науку, технології, мистецтво та гуманітарні науки.
Р. Макнейл Александер (R. McNeill Alexander) (1934-2016) був видатним британським зоологом, який спеціалізувався на біомеханіці. Він є автором численних наукових праць і книг, а його формула для розрахунку швидкості динозаврів за скам’янілими слідами стала фундаментальною в палеонтології протягом десятиліть. Його дослідження значно вплинули на наше розуміння руху вимерлих тварин.
Велоцираптор (Velociraptor) – рід тероподних динозаврів, що жили на території сучасної Монголії близько 75-71 мільйон років тому, у пізній крейдяний період. Це був відносно невеликий, двоногий хижак з гострими кігтями та великим серпоподібним кігтем на кожному задньому пальці. Популярність Велоцираптор набув завдяки фільму «Парк Юрського періоду», хоча його кінематографічний образ значно перебільшує його реальні розміри та зовнішній вигляд.
Тиранозавр рекс (Tyrannosaurus rex) – один з найвідоміших і найбільших хижих динозаврів, що населяв західну частину Північної Америки наприкінці крейдяного періоду, приблизно 68-66 мільйонів років тому. Це був двоногий м’ясоїд з масивною головою, великими гострими зубами і потужними задніми кінцівками, що робило його одним з найгрізніших хижаків свого часу.
Цесарка шоломоносна (Numida meleagris) – вид птахів родини цесаркових, що походить з Африки. Цей птах відомий своїм характерним зовнішнім виглядом з безпір’євою головою, яка часто має кістлястий «шолом» або гребінь, і плямистим оперенням. Цесарки є переважно наземними птахами, які живуть у зграях і живляться комахами, насінням та іншою рослинною їжею. Вони часто використовуються в сільському господарстві.
Тероподи (Theropoda) – це велика група двоногих хижих динозаврів, що включає більшість відомих м’ясоїдних динозаврів, таких як Тиранозавр рекс, Велоцираптор та Компсогнат. Вони були домінуючими хижаками у мезозойську еру. Сучасні птахи є прямими нащадками дрібних тероподів.
Орнітіші (Ornithischia) – це одна з трьох основних груп динозаврів, яка включає переважно травоїдних видів, таких як трицератопси, стегозаври, гадрозаври тощо. Їхня назва походить від особливої будови тазу, що нагадує таз птахів (хоча орнітіші не є предками птахів).
Зауроподоморфи (Sauropodomorpha) – третя основна група динозаврів, яка відома своїми величезними розмірами, довгими шиями та хвостами, та чотириногим пересуванням. До цієї групи належать такі динозаври, як бронтозавр, диплодок, брахіозавр та інші гігантські травоїдні.
Компсогнат (Compsognathus) – один з найменших відомих тероподних динозаврів, що жив у пізній юрі. Він був розміром з курку і полював на дрібних тварин, включаючи ящірок.
Biology Letters – це рецензований науковий журнал, що видається Королівським товариством (The Royal Society). Він публікує короткі, оригінальні дослідження з усіх галузей біологічних наук. Журнал відомий швидким процесом рецензування та публікацією відкриттів, що мають широкий інтерес.
