霸王龍奔跑速度並不快 人類完全可以逃離險境
2020年08月04日08:42
目前科學家最新研究表明,如果人類與霸王龍處於同一時代,或許是安全的,因為人類奔跑速度超過霸王龍。
目前科學家最新研究表明,如果人類與霸王龍處於同一時代,或許是安全的,因為人類奔跑速度超過霸王龍。

  8月4日消息,據國外媒體報導,如果人類穿越時空,到達7000萬年前的恐龍時代,你可能會認為自己的小命不保,很容易成為霸王龍的大餐,目前科學家最新研究表明,如果人類與霸王龍處於同一時代,或許是安全的,因為人類奔跑速度超過霸王龍。

  著名進化生物學家霍爾丹曾提出,當一隻老鼠從300米深的礦井掉落下來,它會在井底爬起來,抖去灰塵,然後飛速逃離,甚至它們還可以再嚐試一次。然而,如果人類從相同高度跳下來一定會骨折,馬跌落下來會摔得血肉模糊。

  在1926年的一篇文章中,霍爾丹分析如果一頭體重9噸的霸王龍掉入礦井會怎樣?他沒有用一些形容詞描述該場景,但是霸王龍由於體型龐大,會以時速276公里大聲尖叫落入井底,以120噸的衝擊力撞擊井底,它的屍體可能會爆炸式肢解?屍體粉碎?或者僅剩一團血肉?

  霸王龍的運動肌肉超過地球史上任何動物,但人們很有可能逃脫霸王龍的追殺,因為霸王龍不擅長奔跑。

  霸王龍最終跌入礦井的結果並不重要,事實上霍爾丹的可怕思維實驗目的是為了證明大型與小型動物之間的差別,與重力關係有極大的不同。這種關係,以及老鼠、人類、馬的不同實驗推測,可以用“平方-立方”定律進行解釋,該定律是一個簡單的概念,即一個動物的體積是立方等級,而表面積僅是平方等級。因為動物身體表面積在高空跌落時起到阻力刹車作用,而它的質量決定了它的衝擊力,不同物種高空跌落的結果不同,可以是驚心動魄、悲慘的,也可以是亂糟糟的,被摔得血肉模糊,這主要取決於它們的體型差異。這可能是一個簡單的概念,但是由於跌落過程非常短暫,很難憑直覺判斷。對於曾在地球上行走的最大陸地霸主尤為如此,如果你穿越時空,與霸王龍生活在一起,普通人類快速奔跑能否逃脫霸王龍的捕殺嗎?

  當人類穿越時空,生活在恐龍世界時,自己可能經常遭受體型龐大的霸王龍追趕,但是你不必恐慌,它們的奔跑速度可能不及人類。霸王龍在礦井底部的突然死亡說明了人類面對霸王龍的捕殺時需要考慮最重要的因素,它們令人敬畏、龐大可怕的體型奔跑時可能無法追趕人類。

  成年霸王龍體型龐大、力量很大,長著一排排鋒利牙齒,可以刺穿三角龍骨頭,用嘴咬起人類體型大小的肉塊擲到5米空中,它們幾乎和現今長頸鹿一樣高,體重達到9噸,與大象體重接近。然而,人們如果真的遇到霸王龍不必恐慌,只需默默地注視著它,美國俄克拉荷馬州立大學生物學家埃里克·斯尼維利多年研究恐龍生物力學,他說:“按比例來講,霸王龍的運動肌肉超過地球史上任何動物,但人們很有可能逃脫霸王龍的追殺,因為霸王龍不擅長奔跑。”

  約翰·哈欽森是《自然》雜誌一篇題為《霸王龍不是快速奔跑者》文章的作者,他說:“霸王龍短距離慢跑大概是它們的最佳成績,而且起步也不快。”

  事實上,超級強壯的霸王龍行動遲緩,基於“平方-立方”定律,它在礦井中死亡非常迅速。像身體表面積一樣,骨骼強度是平方等級,力量是立方等級,這樣,隨著動物體型增大,它需要強大的肌肉和腿骨實現站立、移動和奔跑,但是體型超過一定等級,力量就無法維持平衡。儘管霸王龍是肌肉發達的大塊頭,但是任何輕快慢跑產生的壓力都足以造成腿骨碎裂。斯尼維利稱,從霸王龍的體重、肌肉和骨骼來判斷,它時速不會超過20公里。雖然人類最快時速也是20公里,但霸王龍加速度較慢,在平均奔跑時速相近的情況下,人類身體更靈活,很容易逃脫行動遲緩霸王龍的獵殺。

  無可否認地講,一些專家提出霸王龍集體狩獵的猜想,這將使得獵物逃脫變得困難。值得慶幸的是,當前考古證據表明,即使霸王龍可能像鱷魚那樣成群捕殺獵物,但它們並不會像狼群那樣完美協調配合。

  當然,如果人類穿越時空進入侏儸紀時期,霸王龍不是你唯一擔心的掠食者,許多體型大小不一的食肉恐龍可能對你感興趣,你能否超越它們取決於它們的體重。

  3年前,德國生物多樣性研究中心生物學家米麗婭姆·赫特提出一個看似簡單的問題:為什麼最大、最強壯的動物——鯨魚、大象和犀牛不是運動最快的?而體型最小的,老鼠、小魚、千足蟲不是運動最慢的?是否速度和體型有一個最佳比例?

  米麗婭姆認為,自然界應該存在達到最快速度的完美體型大小,如果某種動物要獲得最快速度,那麼它的體重大約在90公斤,但對水棲生物稍重一些,對飛行性生物微輕一些。

  她發現體型與速度之間一個精確的拋物線關係,這不僅表明你需要敬畏中等體型恐龍,也表明人們不必擔心體型龐大恐龍的威脅。這是因為強壯、速度與新陳代謝之間存在相互作用。

  動物最高速度是兩個因素的交彙點,首個因素是動物總肌肉量,這與它的體重成比例,第二個因素是它的體重加速度。加速度依賴於厭氧肌肉或者肌肉纖維中存儲三磷酸腺苷(ATP)能量,快速收縮肌產生加速所需的快速、有力的收縮,但它們很快就會消耗殆盡,它們的能力是由新陳代謝決定的。

  出於某些原因,動物的能量生產(新陳代謝)與體重成正比遞減,如果我們的新陳代謝與老鼠成正比,我們必須每天吃大約11公斤的食物,然而我們每天僅吃1.8公斤的食物。因此,體型較大的動物更強壯、營養吸收效率更高,但產生用於加速和克服慣性的能量要少許多。

科學家繪製不同體型動物的奔跑速度與體重比例表。

  通過創建一個簡單公式來表達這種平衡,米麗婭姆只依據動物的體重來預測它們的速度,當她將該公式與現代動物測量速度結合在一起,發現這種方法可以預測霸王龍等大型恐龍的速度,她將恐龍的體重加入公式,結果顯示由於霸王龍新陳代謝和體重的限製,人類可以消除體重2720公斤以上恐龍的掠食威脅。

  不幸的是,對人類構成威脅的掠食性動物中體重較大並非主要特徵,米麗婭姆還發現體型最大恐龍的速度限製,但低於該限製的動物體型大小並不是決定速度的唯一因素。很明顯,兩種體重接近的動物,例如:人類和獵豹,依據其身體結構差異,兩者的奔跑速度截然不同。當人們繫緊跑鞋的時候,你需要知道自己對手的準確速度。你需要知道你是否在長跑中能夠勝出恐龍,或者你將自己的生命作為賭注,與恐龍展開一場“生死賽跑”。

  科學家如何僅憑恐龍骨骼化石或者腳印來確定某種恐龍的精確速度呢?

  今年5月份發表在《公共科學圖書館·綜合》雜誌的一項研究顯示,古生物學家亞曆山大·迪卡奇帶領一支科學家小組,他們將米麗婭姆的研究數據與英國動物學家羅伯特·亞曆山大提出的方程式給在一起,估算出71種恐龍物種的奔跑速度。據悉,1976年,亞曆山大做了一項重要的觀察活動,他觀察分析小到雪貂、大至犀牛的許多動物,發現每種動物奔跑時都有類似的步態,步態是一個工程學術語,指的是只要改變它們的體型比例,就可以獲得簡單相同的運動姿態,就像不同大小的鍾擺。這就像人們知道鍾擺長度和角度,即可算出它們擺動頻率,亞曆山大的最新發現讓科學家能夠僅依據臀高和步長,估算出恐龍的奔跑速度。

  不幸的是,這隻是一個粗略的公式,可能會有嚴重的錯誤,例如:迪卡奇的計算結果表明,食肉性艾伯塔龍時速35公里,儘管你有可能逃離險境,但艾伯塔恐龍奔跑方式接近於獵豹,在這種情況下,人類逃生的可能性非常低。

  如果人們穿越來到恐龍世界,霸王龍不會比你跑得快,但它仍會尾隨跟蹤你,試圖尋找一切機會獵殺你。

  然而,亞曆山大和米麗婭姆的最新研究對恐龍的行為、運動能力和進化方式提供有趣的見解,通過對比霸王龍的步長、體重和奔跑速度,迪卡奇研究表明,霸王龍進化形成的長腿並不是為了加快速度,其奔跑速度已被自己的加速能力限製,畢竟它體型龐大。事實上霸王龍的長腿結構是為了提高步行效率和耐力,如果人們穿越來到恐龍世界,霸王龍不會比你跑得快,但它仍會尾隨跟蹤你,試圖尋找一切機會獵殺你。

恐龍體型龐大,肌肉強健,但可能奔跑速度不及中等體型動物。

  迪卡奇的評估清晰地表明,人類可能無法躲避其他食肉性恐龍的攻擊,畢竟在侏儸紀時期有大量中等體型、快速、危險的食肉恐龍,科學家無法完全統計。然而,我們可以用一些物種作為例子,如果你看到的恐龍與以下列舉的恐龍有相似的體型和重量,預計將有相似的運動表現。

  馳龍,是一種猛禽類恐龍,低危險性;艾伯塔龍,其體長9米,最高時速35公里,中危險性;三角洲奔龍,高危險性。

  人們衝刺奔跑的最高速度達到時速24公里,百米短跑金牌選手奔跑時速可達到43公里,一位中長跑優秀運動員的時速為35公里,普通人勻速跑步時速為24公里,慢跑時速為11公里。

  如果某種食肉恐龍向人類發起攻擊,你不一定會註定死亡。

  事實上,除非你是頂尖短跑健將,或者是一位優秀的業餘短跑運動員,否則所有食肉恐龍的奔跑能力均超越你。如果某種食肉恐龍向人類發起攻擊,你不一定會註定死亡,人們可從獵豹與黑斑羚、獅子與斑馬之間的角逐進行驗證,人類畢竟非常聰明,遭受自然界其他掠食性動物攻擊時會激發本能潛力逃生。

  英國倫敦大學皇家獸醫學院艾倫·威爾遜教授擅長研究運動生物力學,他在捕食者和獵物身體上安裝了加速計,計算它們精確的速度、敏捷度和追捕戰術,最終測量結果顯示,獵豹奔跑速度至少達到時速85公里,而它的獵物黑斑羚最高時速64公里;同樣,獅子奔跑最高時速達到74公里,而它的獵物斑馬奔跑最高時速僅49公里。顯然掠性者和獵物之間的奔跑速度差異很大,但統計數據表明,黑斑羚和斑馬作為獵物,每三次追捕中就有兩次成功逃脫,儘管獅子的速度比黑斑羚更快,但是它的捕獲率很低,以至於它甚至不會在空曠草原上追趕黑斑羚。威爾遜指出,如果人類與恐龍真實遭遇,除非恐龍的速度遠超過人類,否則很難捕殺人類。

  如果你想成功逃脫恐龍的獵殺,最重要的是,逃離過程中必須隨機應變。

  但前提是你必須知道如何逃跑,如果你不採取策略,只是以最快速度奔跑,你一定無法逃離險境,最終會以糞化石的身份離開中生代。相反,如果你想成功逃脫恐龍的獵殺,必須動腦子,用最佳策略應對,最重要的是,逃離過程中必須隨機應變。

  當威爾遜的加速度計測量黑斑羚逃離獵豹追捕的速度時,發現儘管黑斑羚能夠達到驚人的時速64公里,但在這場生死賽跑中,它們的時速從未超過49公里,他認為黑斑羚等獵物在高速奔跑時犧牲了機動性。在高速奔跑下,黑斑羚急轉彎的角度會變得更大,因此它的軌跡更容易被掠食者預測。如果人類作為獵物,在此類情況下,必須確保掠食者無法預測你的運動路線,這就需要你在低速下完成漂亮的急轉彎,然後加速逃離險境。

  當威爾遜將掠食者和獵物的運動參數輸入計算機模型中,發現獵物必須採用兩種簡單的策略,首先,當恐龍開始追趕你時,要經常改變奔跑路線,但不要減速,掠食者高速奔跑會出現反應遲鈍;其次,當掠食者與獵物非常接近時,獵物立即減速,並急轉彎再加速奔跑,整個過程需要獵物完美地時間控制。

  事實上,作為獵物人類與黑斑羚的目標都是一樣——爭取時間,體能耐力優勢在該過程中非常突出。近期,最新研究表明,某些恐龍物種可能擁有非凡的耐力,但是人類擁有彈性臀部肌肉,較強彈性的跟腱,以及有效的體能冷卻系統,使人類成為自然界最優秀的耐力跑步者。這意味著人類在與恐龍的角逐中,奔跑追逐時間越長,人類獲勝的概率就越大。

  斯尼維利強調稱,人們應該害怕的不是體型龐大的成年霸王龍,而是青少年時期的霸王龍。不同於多數動物,霸王龍成年時期並非達到奔跑速度敢快,而是在青少年時期達到最快奔跑速度。在霸王龍14歲左右,它的身體柔性較強,體重大約907公斤,奔跑時速53公里,而它的下顎已經很強壯,足以快速咬斷人類骨骼,同時,處於青少年時期的霸王龍也更有更強的攻擊性,它們不像成年霸王龍捕殺3噸重的鴨嘴龍和5噸重的三角龍,而年輕的霸王龍很可能捕食人類體型大小的獵物。

  除非你是奧運會的短跑運動員,在這種情況下,你可能面臨著像黑斑羚一樣的同會,你可能不得不採取其他方式逃跑,如果你能擠進一個小洞穴或者茂密的荊棘叢中,或者引誘霸王龍掉入陷阱,從而獲得更大的逃離機會。你可以試著在一處水坑、一個有木樁的坑上鋪一層灌木,如果你希望直接讓霸王龍血肉模糊,可以引誘它跌入一個非常深的礦井。(葉傾城)

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