Как полетели динозавры: ящеры-квадрокоптеры, обратные птицы и их потомки - Андрей Юрьевич Журавлёв

Округлые мыщелки таранной кости позволяли лапе и распрямляться, и полностью складываться. Широкий и длинный таз обеспечивал достаточно места для крепления бедренных мышц большого объема (рис. 8.6).

Рис. 8.6. Тазовый пояс тираннозавра, длина бедренной кости 1,28 м; позднемеловая эпоха (68–66 млн лет); Хелл-Крик, шт. Монтана, США (Калифорнийский университет; commons.wikimedia.org)

Заметный зазор между укрупненной суставной головкой бедренной кости и вертлужной впадиной при жизни ящера заполняли толстые хрящи, предохраняя кости от преждевременного истирания и увеличивая подвижность сустава. Мощная кость отходила от впадины вперед немного под углом, так что четвертый вертел, отодвинутый далеко вниз, автоматически растягивал хвостово-бедренную длинную мышцу. Сама мышца служила главным движителем тела, оттягивая бедро назад с силой свыше 35 000 Н, чтобы нога широко шагнула вперед. Это следует из общей физиологической площади сечения данной мышцы (1800 см2) и ее массы, составлявшей около 60% всей хвостовой мускулатуры. (У крокодилов — 40%, у других наземных позвоночных и того меньше.) Поскольку длинная мышца была у тираннозавра более развита, чем у других хвостатых существ, его задний придаток выглядел весьма мясистым.

Удлиненная стопа с жировой подушкой, отпечатки которой придавали следам ящера округлость, служила как для толчка, так и для обретения устойчивости. Препятствием для достижения высокой скорости, казалось бы, являлось само массивное тело: упадешь — костей не соберешь, и все достанется палеонтологам. Однако жираф не боится развивать скорость до 50 км/ч, хотя весит 2 т, а ноги у него тонкие и длинные…

Подход, использующий динамику системы многих тел, т.е. моделирование одномоментного движения разных мышечных блоков, позволяет учесть нагрузку на элементы скелета, которая тоже не могла быть запредельной (ниже 200 МПа). Наибольшая нагрузка во время бега выпадала на опорную конечность, особенно на длинные кости плюсны, не позволяя динозавру развивать скорость выше 25 км/ч. Самым слабым звеном оказалась малая берцовая: на нее приходилось до 15% всех тираннозавровых травм из-за нагрузки, обычно в виде трещин. Масса мышцы — разгибателя коленного сустава, которую тоже невозможно наращивать до бесконечности (в пределах 10% от массы тела), если это не нашпигованный анаболиками бройлер, ограничивала резвость еще сильнее — до 18 км/ч. Правда, если несколько тонн живого веса, споткнувшись на такой скорости, повалятся с ног с ускорением свободного падения (9,81 м/с2), то на мягком иле появится яма и у ящера что-нибудь да сломается. А удар о твердый грунт тем более вызовет многочисленные переломы и ушибы…

Здесь нужно пояснить, что тираннозавр выглядел совсем не так, как на натурной реконструкции Генри Осборна или в культовом фильме 1960-х «Миллион лет до нашей эры». (На него больше ходили, чтобы посмотреть на Ракель Уэлч в бикини из шкуры мамонта, а не ради неуклюжих пластилиновых динозавриков.) Внешний вид ящера был ближе к компьютерным моделям из «Парка юрского периода», душу в которые вложил главный научный консультант фильма, палеонтолог Джек Хорнер из Музея Скалистых гор в Монтане. В профиль тираннозавр напоминал букву Т, поскольку опорные задние лапы располагались почти на середине тела, вытянутого параллельно земле от носа до кончика хвоста. Удерживать позвоночный столб в таком положение помогали отчасти окостеневшие межостистая и надостная связки, стягивавшие воедино остистые отростки спинных, крестцовых и хвостовых позвонков. Центр масс находился в области таза, немного ниже тазобедренного сустава и несколько впереди него. Положение данного центра буквально заставляло конечности шагать вперед, чтобы тело не клюнуло носом.

Более изощренные методы, учитывающие эти анатомические особенности динозавра, позволяют лучше оценить его скоростные возможности. Например, определить частоту собственных колебаний мышечных блоков, связанных с хвостовыми позвонками. (Помним, что хвост ящера — это его всё!) Этот показатель позволяет установить частоту шагов и, что интереснее, скорость ходьбы. Соотносятся они, опять же, через экономию упругой энергии, которая накапливается межостистыми связками хвостовых позвонков, образующими пружинную подвеску. Подвеска состоит из системы поворотных пружин; ими служат связки между каждой парой остистых отростков, сжимающиеся и разжимающиеся вдоль оси хвоста. (Размер связки можно реконструировать по участкам ее прикрепления на кости, для чего требуется взять хорошо сохранившийся хвостовой отдел позвоночника, оборудование для фотограмметрии и 3D-принтер.) Чтобы энергозапас пружины стремительно возрастал, нужно всего-навсего совпадение двух частот: легкого подрагивания хвоста и ритма тяжелой поступи. Для тираннозавра данная частота собственных колебаний составляла в среднем 0,66 с–1. Следовательно, прогулочный темп передвижения достигал 2,9–5,9 км/ч. Эта скорость далека от 50 км/ч, но она вполне удовлетворяет габаритам ящера и не требует какого-то особенного обмена веществ. Столь же неспешно обычно ходят кони и люди, а слоны — и того медленнее.

Немного более высокие значения скорости — 6,4–11,5 км/ч — получаются при анализе следовых дорожек тираннозаврид. Вычисления проводят по формуле:

V ≈ 3,6(0,783λ1,67 × h–1,17),

где V — скорость; λ — длина шага; а h — высота крупа над поверхностью грунта. Последний показатель можно заменить на другие замеры, поскольку длина шага (λ) пропорциональна длине стопы. Плюсневая часть стопы (mt) как раз очень неплохо пропечатывается. Остается только прибавить длину отпечатка третьего, центрального, пальца (fl) и получаем:

V ≈ 3,6[0,783λ1,67 × (4,15mt + fl)–1,17].

Понятно, что длину шага можно измерить, найдя хотя бы пару соседних отпечатков одной и той же лапы. Их ни с чем не перепутаешь: будто гигантская курица наследила, оставляя вмятины от огромных когтей, глубоко уходившие в спрессованную стопой глину. (Трехпалые гадрозавры вместо когтей впечатывали в грунт округлые копытца, известные по их глиняным «мумиям».) Такими следы получались, потому что второй– четвертый пальцы на задних лапах были развиты очень хорошо, а от пятого — осталась лишь одна плюсна, которая не пропечатывалась. Следы левой и правой ноги находятся на расстоянии 1,75–2,8 м друг от друга: соответственно, длина шага — 3,5–5,6 м, а самого отпечатка — 0,65–0,85 м.

В итоге выясняем, что, выслеживая и вынюхивая добычу, ящер передвигался в темпе 3–6 км/ч. Если же та пыталась скрыться, можно было и прибавить прыти — до 10 км/ч. И не нужно (ехидно) думать, что, когда потенциальная жертва — «изящный» юный гадрозавр — резко сворачивал в сторону, огромная масса тираннозавра