Коди Кэссиди – Выживание (не) гарантировано. Путешествие во времени вместе с историком (страница 2)
Когда вами заинтересуется Т-рекс, при виде его здоровых ног вам может прийти в голову, что лучше всего спрятаться. Не делайте этого! Вспомните о том, что «непропорциональный эффект размера» на вашей стороне. Скоропостижная кончина Т-рекса на дне угольной шахты иллюстрирует самый главный фактор, который нужно будет принять во внимание, когда за вами погонится гигантский ископаемый ящер: в гонке за жизнь его поражающий воображение, пугающий, ошеломляющий размер на самом деле обернется для вас величайшим преимуществом.
Взрослый тираннозавр рекс был абсурдно большим и абсурдно сильным. Он одним укусом мог переломать кость трицератопса, своими челюстями мог подбрасывать куски мяса размером с человека на 16 футов в воздух. Он был ростом с жирафа и тяжелым, как слон (весил 10 т). «Тираннозавр рекс имел больше мышц, ответственных за движение, чем любое другое животное на земле (в пропорциональном отношении)», – пишет Эрик Снайвли, биолог из Оклахомского университета, изучающий биомеханику динозавров. И все же, если вам доведется повстречаться с тираннозавром, вы не должны испытывать ничего, кроме легкого беспокойства, потому что он не умел бегать.
Я спросил Джона Р. Хатчинсона, ведущего автора статьи, опубликованной в журнале
«Бег на короткие дистанции – это лучшее, что мы можем от него ожидать, – ответил он, – и не с быстрым стартом». Невероятно мощный длинноногий тираннозавр передвигался медленно по той же математической причине, по которой его гибель в шахте была бы столь стремительной. Как и площадь поверхности, прочность костей зависит от куба объема. В результате по мере того, как животное увеличивается в размерах, ему требуется пропорционально больше мышц и костей ног, чтобы стоять, двигаться и бегать. За пределами определенного размера бег становится физически невозможным, поэтому Годзилла и Кинг-Конг существуют только в сказках. При такой мышечной массе кости ног тираннозавра не выдержали бы ничего интенсивнее быстрой ходьбы. Судя по его массе, мышцам и костям, Снайвли не верит, что взрослый тираннозавр мог двигаться быстрее, чем со скоростью 12 или 13 миль/ч (19−21 км/ч). Хотя 12 миль/ч (ок. 19 км/ч) приближается к максимальной скорости обычного человека в зависимости от его физической подготовки – это как пробежать стометровку за 20 секунд, – нерасторопность тираннозавра дает среднему бегуну хорошие шансы обогнать неуклюжего хищника или перехитрить его [2].
Конечно, в мезозойскую эру тираннозавр рекс вряд ли окажется вашей единственной заботой. Многие другие плотоядные динозавры разных размеров были бы не прочь перекусить вами. Опять же сможете ли вы обогнать их или нет, зависит от их веса. В 2017 году биолог Мириам Хирт и ее коллеги, изучающие движения животных в Германском центре интегративных исследований биоразнообразия, задались простым вопросом: существует ли оптимальный размер для скорости? И обнаружили удивительно простой ответ: да. Когда Хирт нанесла на график вес и скорость каждого бегущего, плавающего и летающего животного на земле, она обнаружила, что, независимо от способа движения, соотношение их размера и скорости образует параболическую кривую.
И самые маленькие, и самые большие животные самые медлительные. Она пришла к выводу, что если поставить задачу спроектировать животное, которое быстро бегает, то оно должно весить примерно 200 фунтов (91 кг). Немного больше для животного, которое быстро плавает, немного легче для животного, которое быстро летает.
Открытие Хирт говорит не только о том, что вам следует больше всего бояться динозавров среднего размера, но, что, возможно, даже более важно, о том, что вам вообще можно не бояться самых крупных. Независимо от силы или строения для самых крупных динозавров было бы физически невозможно обогнать человека в хорошем физическом состоянии. Причина, по словам Хирт, в результате взаимодействия между мощностью, ускорением и метаболизмом, который подпитывает и то и другое.
Максимальная скорость животного зависит от совокупности двух факторов. Во-первых, от его общей мышечной силы, что увеличивается пропорционально массе. Во-вторых, от его способности ускорять эту массу, которая пропорционально уже не масштабируется. Ускорение зависит от анаэробных мышц, использующих накопленное топливо, называемое АТФ, для обеспечения быстрых сокращений. Эти так называемые быстросокращающиеся мышцы производят резкие и мощные сокращения, необходимые для ускорения. Но емкость АТФ, определяемая метаболизмом, конечна, она быстро истощается.
По не совсем понятным причинам обмен веществ уменьшается пропорционально массе животного (точнее, уменьшается в степени 0,75). Это сокращение делает более крупных животных более энергоэффективными по сравнению с более мелкими. Если бы метаболизм человека был пропорционален, например, метаболизму мыши, нам пришлось бы съедать примерно 25 фунтов (ок. 11 кг) пищи в день. Таким образом, крупные животные более эффективны, но цена этой эффективности пропорционально меньше энергии АТФ для ускорения.
Создав простую формулу, представляющую баланс между силой и ускорением, Хирт предсказала скорость животных, основываясь только на их весе.
Благодаря ограничениям метаболизма и массы мы можем снять со счетов любого динозавра весом более 6000 фунтов (ок. 2,7 т) как хищную угрозу. Вероятно, нет ни одного животного такого размера или крупнее – ни сегодня, ни в любой момент истории, – от которого не смог бы убежать хорошо подготовленный молодой человек.
К сожалению, множество хищников гораздо меньше в размерах, но угрозу представляют куда более серьезную. Открытие Хирт показывает, что размер животного не является единственным фактором, определяющим его скорость. Ясно, что два вида примерно одинакового веса – например, человек и гепард – могут бегать с совершенно разной скоростью в зависимости от строения тела. Поэтому, прежде чем зашнуровать кроссовки, вам нужно точно знать скорость вашего противника. Нужно знать, ставите ли вы свою жизнь на гонку против бегуна-рептилии.
Но как определить точную скорость вымершего вида, основываясь только на костях и нескольких окаменелых следах?
К счастью, в 1976 году британский зоолог Роберт Макнейл Александр сделал замечательное наблюдение: бег разных животных – от хорьков до носорогов – можно сравнивать, применяя понятие «динамического подобия». «Динамическое подобие» – это инженерный термин, используемый для обозначения движений, которые можно уравнять друг с другом, просто изменив их масштаб – например, для соотношения двух маятников с разной длиной подвеса. Открытие Александра позволило палеонтологам оценить скорость бега динозавра, основываясь только на высоте его бедра и длине шага, точно таким же образом, каким можно «предсказать» частоту колебаний маятника, зная только длину подвеса и угол отклонения.
К сожалению, это не более чем грубая формула с возможностью серьезной ошибки, говорит мне Хатчинсон. Например, формула Александра предполагает, что плотоядный трехтонный альбертозавр бегал со скоростью 22 мили/ч (35,4 км/ч). Это дало бы вам шанс сбежать. Но есть вероятность, что его бег напоминал бег гепарда. В таком случае… удачи.
В 2020 году палеонтолог Александр Дечекки объединил формулы Хирта и Александра, а также недавние археологические открытия окаменелостей динозавров, чтобы оценить скорость 71 вида динозавров. И хотя полный список включает слишком много средних, быстрых и опасных хищников, мы можем рассмотреть всего несколько видов в качестве примера. Если динозавр, которого вы видите, имеет такие же размеры тела, как изображенный ниже, ожидайте сопоставимых спортивных результатов.
Примечание: очевидно, что ваш уровень беспокойства должен варьироваться в зависимости от вашей скорости бега. Чтобы определить свою, я использовал простую формулу [3] и обнаружил, что могу бегать со скоростью примерно 15 миль/ч (ок. 24 км/ч). Я бы посоветовал вам сделать то же самое. Но в качестве грубого ориентира для человеческой скорости: претендент на золотую медаль в беге на 100 метров может бежать со скоростью 27 миль/ч (43,5 км/ч), хороший спринтер средней школы – со скоростью 22 мили/ч (ок. 35,4 км/ч), обычный человек, такой как я, может надеяться достичь скорости 15 миль/ч (ок. 24 км/ч) при должной мотивации, а без нее – скорости около 7 миль/ч (11,2 км/ч).
Если вы не боретесь за золотую медаль или хотя бы не являетесь быстрым спринтером-любителем, каждый из этих динозавров превзойдет вас в атлетическом отношении. Тем не менее, если кто-то из них на вас нападет, еще не все потеряно. Исследования погонь гепардов за антилопами, а также львов за зебрами доказывают, что такое животное, как вы, имеет несколько существенных преимуществ.
Алан Уилсон, профессор Королевского ветеринарного колледжа Лондонского университета, изучающий биомеханику движений, прикрепил к этим хищникам и их жертвам акселерометры, чтобы рассчитать их точную скорость, а также ловкость и тактику, и получил обнадеживающие результаты. Его измерения показывают, что гепард способен бегать со скоростью не менее 53 мили/ч (ок. 85 км/ч), в то время как его добыча, импала, достигает скорости всего 40 миль/ч (64 км/ч). Точно так же лев может развивать скорость 46 миль/ч (74 км/ч), в то время как зебра может бежать со скоростью только 31 миля/ч (49,8 км/ч). Несмотря на это, из-за значительного дефицита скорости и импала, и зебра успешно убегают в двух из трех случаев. И хотя лев бегает чуть быстрее импалы, он даже не попытается преследовать ее в открытом поле.