Ученые и режиссеры все время обманывали нас насчет динозавров

Велоцираптор, несущийся со скоростью автомобиля в городе. Тираннозавр, преследующий добычу на запредельных 27 км/ч. Эти образы, подпитываемые фильмами и научно-популярными реконструкциями, прочно укоренились в нашем сознании. Но знаете ли вы, что основанием для оценки скорости двуногих хищных динозавров (теропод) до самого последнего времени служили их окаменелые следы и особая формула. Ее разработал британский зоолог Р. Макнил Александер еще в 1976 году.

Кости, следы и ошибка в уравнении

Надо сказать, что формула Александера была гениальна в своей простоте. Ученый предположил, что скорость животного можно рассчитать, зная всего три параметра: длину его шага (расстояние между последовательными отпечатками одной ноги), высоту его бедер (приблизительно оцениваемую по размеру отпечатка или скелета) и специальный безразмерный коэффициент, полученный при изучении живых животных.

Уравнение выглядело так: v ≈ 0.25 * g^0.5 * SL^1.67 * h^-1.17, где v — скорость, g — ускорение свободного падения, SL — длина шага, h — высота бедра. Оно дало палеонтологам мощный инструмент: глядя на цепочки следов, застывшие в камне, можно было не только представлять статичные скелеты в музеях, но и «оживлять» динозавров, вычисляя, с какой скоростью они двигались по древним пляжам и речным отмелям. Биомеханика динозавров обрела динамику. Формула стала стандартом, ее применяли к следам теропод по всему миру — от гигантских тираннозаврид до небольших дромеозаврид вроде велоцираптора. Казалось, ключ к пониманию их стремительности найден.



Правда, была одна большая проблема, на которую до последнего времени не обращали должного внимания. Формула Александера была выведена на основе данных преимущественно по млекопитающим, движущимся по твердой, сухой поверхности. По сути, звери бежали по беговой дорожке.

При этом подавляющее большинство окаменелых следов динозавров сохранилось в осадочных породах. А они миллионы лет назад представляли из себя совсем иную среду. А именно — мягкую, влажную, вязкую грязь. Такие условия на берегах рек, озер, морских отмелях были просто идеальны для сохранения отпечатков нижних конечностей ящеров. Но с другой стороны, как давно подозревали некоторые ученые, эта грязь могла сильно искажать истинную картину движения.

Цесарки меняют науку

Чтобы проверить эту гипотезу, команда исследователей из Ливерпульского университета имени Джона Мура (Великобритания) обратилась к необычным, но идеальным помощникам — шлемовидным цесаркам (Numida meleagris). Почему выбор пал на этих птах?



Во-первых, цесарки, как и нептичьи тероподы (велоцираптор, компсогнатус), передвигаются исключительно на двух ногах.

Во-вторых, пропорции конечностей Numida meleagris, а также углы суставов и строение стоп удивительно напоминают таковые у мелких двуногих динозавров.

В-третьих, цесарки могут ходить и бегать с разной скоростью. А это было критично важно для эксперимента.

В-четвертых, за этими птицами относительно легко наблюдать. Да и снимать их в контролируемых условиях тоже несложно.

Ученые создали специальные ванны с грязью различной консистенции — от полужидкой до более плотной. Затем они записывали движение цесарок по этим субстратам с помощью высокоскоростной видеосъемки, точно фиксируя их реальную скорость и оставляемые следы. После этого следы тщательно отцифровывались и анализировались.

Затем наступил момент истины. К данным с реальной скоростью цесарок применили знаменитую формулу Александера, используя параметры окаменевших следов, которые птицы оставили в грязи. Результаты поразили всю научную команду.


— констатировали в публикации исследователи.

Фейковый разгон

Почему же так происходило? Разгадка тайны скрывалась в поведении мягкого грунта.

Сначала действовал эффект вытягивания. Когда нога погружается в грязь и затем вынимается для следующего шага, вязкий субстрат «тянется» за ней. Это искусственно увеличивает видимую длину шага (SL) в окаменелости по сравнению с тем, что было в реальности при движении.



Кроме того, мягкая грязь не просто фиксирует след, она еще и деформирует его под весом животного и при извлечении ноги, меняя его морфологию.

Дальше — больше. Так как длина шага (SL) является ключевым параметром в формуле Александера (она возводится в степень 1,67), ее завышение приводит к колоссальному завышению расчетной скорости. Ученые подсчитали: формула могла переоценивать реальную скорость цесарок в грязи до 4,7 раз! Например, цесарка, неспешно бредущая со скоростью малыша (около 1 км/ч), по расчетам Александера «разгонялась» бы до 4,7 км/ч. Если экстраполировать эту ошибку на крупного динозавра, например, орнитопода, идущего со скоростью 4 км/ч, расчет по его следам в грязи показал бы фантастические 19 км/ч!

Не бег, а ходьба

Последствия этого открытия выходят далеко за рамки простых цифр на спидометре. Получается, что мы десятилетиями вообще не так представляли поведение динозавров.

Раньше палеонтологи, используя формулы Александера, говорили, вот тут динозавр шел, а тут уже бежал. Сейчас так не получится. Следы, которые интерпретировались как «бег» (например, с предполагаемой скоростью 40 км/ч для велоцираптора), на самом деле могли быть оставлены при… обычной ходьбе.

Или, наоборот, ящер бежал по твердой поверхности, а следов для окаменения не оставил. И теперь его стремительность останется для нас неизвестной.



Также придется кардинально пересмотреть все реконструкции сцен, когда хищники гнались за жертвами.

А тираннозавр Рекс вообще может быть разжалован из грозы мелового периода в прогулочного гиганта. Его максимальная расчетная скорость, основанная на следах и биомеханических моделях (и формуле Александера, конечно), оценивалась в 27-29 км/ч. Теперь это число придется значительно уменьшить.

Разумеется, это вовсе не значит, что T.rex был медлительным увальнем. Его мощные ноги явно были приспособлены для движения, но истинная максималка тираннозавра могла быть значительно скромнее.