Ha egy egér lezuhanna egy több száz méter mély aknába, a földet érés után megrázná magát, és elszaladna. Ha egy patkány esne le ugyanebbe a lyukba, a becsapódástól elpusztulna, egy ember ripityára törné a csontjait, egy ló pedig gyakorlatilag cseppfolyóssá válna a talajjal való találkozástól. John Burdon Sanderson Haldane evolúciós biológus gondolatkísérlete kiválóan demonstrálja, hogy mennyire eltérő lehet az állatok gravitációval való kapcsolata azok testméretétől függően.
Az egér és a patkány eltérő sorsára a Galilei-féle négyzetes, köbös törvény ad magyarázatot. Ennek értelmében egy objektum méretének növekedésekor annak térfogata köbösen nő, felszíne viszont csak négyzetesen. És mivel a felszín az, ami a zuhanáskor fékezi az állatot, a tömeg pedig a becsapódás sebességét határozza meg, egy bizonyos mérethatár felett az ilyen esések gyorsan tragikusba fordulnak. Ezért lehetséges, hogy viszonylag kis eltérések is drámaian hathatnak a végkimenetelre:
hiába nem sokkal nagyobb a patkány az egérnél külsőre, a nagyobbik rágcsáló egészen eltérő tömeg–testfelület-aránnyal rendelkezik.
A kocogó vadász
Ezeket az apró eltéréseket sokszor nagyon nehéz megragadni, pedig nemcsak a zuhanások során, de egy állat maximális haladási sebességének meghatározásánál is sokat számítanak. Ha például valamilyen furcsa baleset nyomán hirtelen a dinoszauruszok korában találnánk magunkat, és egy T. rex elől kellene menekülnünk, jó ha tudjuk, hogy a ragadozó nagy testméretéből lehetséges előnyt kovácsolni.
A Tyrannosaurus rex kétségkívül ijesztő jelenség lehetett 12 métert meghaladó hosszával, és 8–14 tonnás tömegével. Olyan magas volt, mint egy zsiráf, de annyit nyomott, akár egy elefánt. Eric Snively, az Oklahoma Állmai Egyetem kutatója szerint azonban hacsak nem dermedünk meg a félelemtől, egy ilyen ragadozó elől el tudnánk menekülni, a T. rex ugyanis nem tudott futni. A véleménnyel John R. Hutchinson biomechanikai kutató, egy vonatkozó 2002-es tanulmány szerzője is egyetért: a hatalmas állat legfeljebb rövidtávú kocogásokra lehetett képes, és akkor sem gyorsult fel túlságosan gyorsan.
A mérsékelt végsebesség mögött hasonló okok állnak, mint az aknába eső állatok sorsa hátterében. Ahogy a testfelület, a csontok erőssége is csak négyzetesen növekszik a testtérfogat köbös növekedéséhez mérten. Ezért ha egy állat nagyobb méretű, több izomra lesz szüksége ahhoz, hogy egyszerűen állni és sétálni tudjon, nem is beszélve a futásról. Ez utóbbi egy bizonyos testméret felett egyszerűen képtelenséggé válik. A Tyrannosaurus rex lábcsontjai összetörtek volna, ha komolyabb sebességgel próbál futni.
A csontok alapján Snively és társai úgy becsülik, hogy az állat legfeljebb 19–21 km/órás csúcssebességre lehetett képes. És bár ez megközelíti az átlagos ember végsebességét, a T. rex vélhetően annyira lassan gyorsult, hogy egy kevésbé edzett futó is le tudta volna sprintelni.
Az optimális sprinteralkat
Persze a kréta korba csöppenve nem a T. rex lenne az egyetlen problémánk, hiszen számtalan nála kisebb és így nagyobb sebességre képes húsevő dinoszaurusszal is meg kellene küzdenünk. Myriam Hirt német mozgáskutató néhány évvel ezelőtt érdekes, bár egészen egyszerű kérdést vetett fel kutatásai kapcsán: arra volt kíváncsi, hogy miért van az, hogy a legnagyobb és legerősebb állatok gyakran egész lassúak, ugyanakkor a legkisebb fajok közt is vannak rendkívül lassú fajok. A szakértő vizsgálni kezdte, hogy mi lehet az optimális testméret, ha a gyorsaság az elsődleges szempontunk. Hirt meg is találta a választ: ha szárazföldi állatról van szó, 90 kilogramm körüli súly az ideális, ha vízi állatról, annak esetében ennél kicsit nehezebb, ha pedig repülő fajról, annál egy kicsit alacsonyabb az optimális testtömeg.
Hirt jól maghatározható parabolikus kapcsolatot talált a testtömeg és a csúcssebesség között, ami azt sugallja, hogy elsősorban a közepes méretű dinóktól lehetne félnivalónk, a nagyoktól és a kicsiktől viszont nem kellene aggódnunk.
A kutató eredményei alapján az állatok legnagyobb sebessége két tényező függvénye: az egyik a teljes izomerő, amely egyenesen arányos a testtömeggel, a másik pedig a gyorsulási képesség, amivel viszont már más a helyzet.
A gyorsulás mértéke anaerob izomerőtől, vagyis az izomrostokban tárolt ATP mennyiségétől függ. Ezek az úgynevezett gyors összehúzódású izmok felelősek azokért az erőteljes izommozgásokért, amelyek a gyorsuláshoz szükségesek. A gyors rostok azonban gyorsan kimerülnek, kapacitásuk pedig az anyagcserétől függ.
Egyelőre nem teljesen világos okok miatt az állatok anyagcseréjének sebessége fordítottan arányos a testtömegükkel. Ha nem így lenne, és egy egéréhez hasonló anyagcserével rendelkeznénk, naponta több mint 11 kilogramm táplálékot kellene elfogyasztanunk. A helyzet azonban nem így áll, így a nagyobb testméretű állatok erősebbek ugyan, de arányosan kevesebb energiát termelnek, így lassabban tudják csak megmozdítani testüket. Hirt mindezek alapján pusztán tömegükre alapozva képes volt nagy pontossággal megbecsülni az állatok csúcssebességét.
Hirt a görbére már kihalt fajokat, például a jónéhány dinoszauruszt is ráillesztett, megbecsülve, hogy ezek milyen gyorsan mozoghattak.
A szakértő eredményei alapján 2,7 tonna fölött nincs komolyabb félnivalónk a ragadozóktól: ha egy őshüllő ennél nehezebb volt, valószínűleg el tudtunk volna menekülni előle.
Közepes vadászok
Persze számos olyan dinoszauruszfaj is van, amely viszont ennél jóval kevesebbet nyom. Hirt munkája rávilágított a legnagyobb állatok sebességi korlátaira, a kérdéses tömeghatár alatt viszont a tömeg nem az egyedüli meghatározója a csúcssebességnek. Ennek belátáshoz elég, ha összevetünk két hasonló tömegű fajt, mondjuk a gepárdot és az embert: ezek nagyon eltérő sebességgel képesek haladni. De mi a helyzet a kisebb súlyú dinoszauruszokkal? Egyáltalán hogyan lehet meghatározni egy kihalt faj csúcssebességét pusztán néhány csont és megkövesedett lábnyom alapján?
Egy nemrégiben közzétett tanulmány szerzői erre a lehetetlennek látszó feladatra vállalkoztak, és meg is becsülték 71 kihalt faj sebességét. Alexander Dececchi és kollégái Hirt adataira és Robert Alexander brit zoológus egyenletére alapozták munkájukat. Alexander 1976-ban megfigyelte, hogy a legkisebb rágcsálóktól az orrszarvúkig nagyon hasonló dinamikájú lépésmintázat jellemzi a fajokat, ez a mozgás pedig különböző méretű ingákkal modellezhető. Az így nyert egyenletből bármely faj csúcssebessége megbecsülhető, ha ismerjük annak csípőmagasságát és lépéshosszát.
Az egyenlet persze csak egy durva becslést ad, főleg, hogy gyakran az alapadatokkal kapcsolatban is csak becslésekbe bocsátkozhatnak a kutatók. De az így nyert számításokból érdekes tendenciák bontakoznak ki a dinoszauruszok mozgásával kapcsolatban.
Dececchi tanulmánya alapján például úgy tűnik, hogy a T. rex nem azért tett szert az évmilliók során egyre hosszabb lábakra, hogy fokozza futási sebességét, ennek maximumát ugyanis már korábban elérte. A hosszabb lábak viszont hatékonyabbá és kitartóbbá tették a sétában.
Így ha tényleg kikötnénk a kréta korban, lehet, hogy rövid távon le tudnánk sprintelni a Tyrannosaurust, de elképzelhető, hogy ha nem vigyáznánk, idővel mégis utolérne minket. Már ha egyáltalán megérné neki ennyire apró zsákmánnyal foglalkozni.
Más ragadozókkal ugyanakkor jóval nehezebb dolgunk lenne. Rengeteg közepes méretű, gyors és veszélyes húsevő élt a múltban, amelyek nagyon veszélyesek lehettek volna az emberre. Ahogy a mellékelt ábra mutatja, az Albertosaurus 35 km/órás csúcssebessége például már igencsak riasztó, ha pedig egy Deltadromeust látnánk felénk robogni, sürgősen nézzünk búvóhely után, mert akár 48 km/órára is képes felgyorsulni. De ha nem vagyunk különösebben tehetséges sprinterek, a raptorokkal is komolyan meggyűlne a bajunk.
Megfontoltan cikázni
Minden azonban akkor sincs veszve, ha egy közepes méretű, és nálunk jóval nagyobb sebességre képes ragadozó ered a nyomunkba. A gepárdok és oroszlánok, illetve zsákmányállataik viselkedésével kapcsolatos kutatások alapján a zsákmányok is számos evolúciós előnnyel rendelkeznek, amit képesek is kihasználni.
Alan Wilson, a Londoni Egyetem kutatója gyorsulásmérőket helyezett a kérdéses állatokra, hogy a támadások közben részletes adatokat gyűjtsön a vadász és a potenciális préda sebességéről, gyorsulásáról és taktikájáról. Mérései szerint a gepárd csúcssebessége elérheti a 85 km/órát, míg zsákmányai, az impalák legfeljebb 64 km/órát képesek elérni. Hasonlóképpen az oroszlánok legnagyobb sebessége 74 km/óra, míg a zebráké alig 50 km/óra. A jelentős sebességkülönbség ellenére azonban az impalák és a zebrák átlagosan három támadásból kettőt sikeresen megúsznak.
Erre azért képesek, mert okosan menekülnek. Az impalák például szinte sosem próbálnak egyenes vonalban, csúcssebességgel elszaladni a ragadozó elől, hanem inkább jelentősen alacsonyabb sebességgel, sokszor irányt váltva, hirtelen fordulókkal manővereznek. Mivel nagyobb sebesség esetén a minimális fordulási szög is megnő, ami korlátozza a lehetséges menekülési irányokat, az alacsonyabb sebesség kiszámíthatatlanabb pályát is garantál, ami kulcsfontosságú egy ilyen támadásnál.
Wilson megfigyelései szerint a zsákmánnyá válás elkerüléséhez két módszert célszerű alkalmazni: egyrészt gyakran kell irányt váltani, miközben a sebesség nem csökken, másodszor ha a ragadozó két-három lépésen belülre kerül, gyorsan le kell csökkenteni a sebességet, beiktatni egy hirtelen fordulót, majd felgyorsítani.
Az első módszerrel le lehet fárasztani az ellenfelet, mivel az nagyobb sebessége miatt nem lesz képes hasonlóan fürge fordulókra, így kevésbé hatékony útvonalon halad. A második módszer hasonló eredményt hoz: a ragadozó nem lesz képes a zsákmányhoz hasonlóan szűken fordulni, így pár lépéssel lemarad, vagyis megszűnik a közvetlen veszély.
Ezen taktikák célja ugyanis egy és ugyanaz: időt nyerni. A zsákmányok egy nagy részének megvan ugyanis az az előnye, hogy hosszú távon kitartóbb, mint a ragadozó. Ha tehát sikerül néhányszor lerázni a támadót, az várhatóan hamarosan feladja majd, és könnyebb préda után néz. Emberként szintén ebbe a csoportba tartozunk: jól rugózó csípőnk, rugalmas Achilles-ínunk és hatékony hőleadó rendszerünk a természet legjobb állóképességű atlétáivá tesz minket, vagyis minél hosszabb ideig tart a vadászat, annál jobbak az esélyeink.
***
Persze ha túl nagy a ragadozó és a préda csúcssebessége közötti eltérés, akkor egy bizonyos ponton túl semmiféle manőverezés nem menti meg a zsákmányt. Ilyen lenne Snively elmondása szerint, ha egy fiatal T. rexszel találnánk szembe magunkat. A legtöbb fajjal szemben ugyanis a Tyrannosaurus nem felnőttként a leggyorsabb, hanem csúcssebességét fiatalon éri el, mielőtt túl nagyra nőne. 15 évesen nagyjából 900 kilogrammot nyom, és ekkor a becslések szerint több mint 50 km/órás sebességgel képes futni. És ebben az esetben annak is nagyobb az esélye, hogy valóban megtámadna minket, az öt tonnás Triceratopsokra vadászó felnőtt T. rexszekkel szemben ugyanis a fiatal állatok valószínűleg pontosan akkora zsákmányokat fogyasztottak, mint amekkora az ember.
