تيرانوصور
علم الأحياء القديمة > التحرك

هنالك مسألتان رئيسيتان متعلقتان بقدرة التيرانوصور الحركية: كيف كان يمكنه تغيير اتجاهه؛ وماذا كانت سرعته القصوى في خط مستقيم. كلاهما لها علاقة بالجدل حول ما إذا كان صيادًا أو قمَّامًا.
التيرانوصور ربما كان بطيئًا في الدوران، ومن المحتمل أنه كان يستغرق من ثانية إلى ثانيتين ليدور 45° فقط - هي فترة يمكن للبشر أن يستديروا فيها عموديًا وبدون ذيل خلال جزء من الثانية. سبب الصعوبة هو القصور الدوراني بما أن الكثير من كتلة التيرانوصور كانت تبعد مسافة عن مركز ثقله، مثل الإنسان الذي يحمل أخشابًا ثقيلة أفقيًا - على الرغم من أنه ربما قلل من متوسط المسافة من خلال تقويس ظهره وذيله وسحب رأسه وأطرافه الأمامية نحو جسمه، نوعًا ما مثل الطريقة التي يسحب بها المتزلجين على الجليد أذرعهم من أجل الدوران بشكل أسرع.
أنتج العلماء نطاق واسع من التقديرات للسرعة القصوى، معظمها حول 11 متر في الثانية (40 كم/س؛ 25 ميل/س)، ولكن بعضها كان منخفضًا عند 5–11 متر في الثانية (18–40 كم/س؛ 11–25 ميل/س)، وعددًا قليلًا كان مرتفعًا عند 20 متر في الثانية (72 كم/س؛ 45 ميل/س). اضطر الباحثون إلى الاعتماد على تقنيات تقديرات مختلفة لأنه، في حين أن هناك العديد من الآثار لثيروپودات كبيرة الحجم للغاية تمشي، إلا أنه لم يتم العثور على آثار لثيروپودات كبيرة لحجم للغاية تركض؛ وهذا الغياب ربما يشير إلى أنها لم تكن تركض. العلماء الذين يعتقدون أن التيرانوصور كان قادرًا على الركض يشيرون إلى أن العظام المجوفة والميزات الأخرى التي يمكن أن تخفف وزن جسده ربما أبقت وزن البالغ عند 4.5 طن متري (5.0 طن صغير) أو نحو ذلك، أو أن حيوانات أخرى مثل النعام والخيول ذات السيقان الطويلة والمرنة قادرة على الوصول إلى سرعات عالية من خلال خطوات بطيئة لكنها أطول. والبعض جادل أيضًا بأن التيرانوصور كان لديه عضلات ساق أكبر نسبيًا من أي حيوان معاصر، وهو ما كان يمكن أن يجعله قادرًا على الركض بسرعة تصل إلى 40–70 كيلومتر في الساعة (25–43 ميل/س).
جادل چاك هورنر ودون ليسيم في سنة 1993 بأن التيرانوصور كان بطيئًا وربما لم يكن قادرًا على الركض، لأن نسبة طول عظم الفخذ إلى قصبة الساق (الظنبوب) كانت أكبر من 1، كما في معظم الثيروپودات الكبيرة ومثل الفيل الحديث. ورغم ذلك، ذكر هولتز في سنة 1998 أن التيرانوصوريات وبعض المجموعات وثيقة الصلة كانت لديها أطراف خلفية بعيدة أطول بكثير (زائد الساق زائد القدم زائد أصابع القدم) نسبة إلى طول عظم الفخذ من معظم الثيروپودات الأخرى، وأن التيرانوصوريات وأقاربها وثيقة الصلة كانت لديها مشط متشابك بإحكام والذي كان ينقل القوة الحركية من القدم إلى أسفل الساق بشكل أكثر فعالية من الثيروپودات الأقدم («المشط» يعني عظام الساق، والذي يعمل كجزء من الساق في الحيوان الإصبعية). وبالتالي فقد خلص إلى أن التيرانوصوريات وأقاربها وثيقة الصلة كانت الثيروپودات الأكثر سرعة. وردد توماس هولتز جونيور هذا الرأي في محاضرته سنة 2013، مشيرًا إلى أن الألوصورات العملاقة كانت لديها أقدام أقصر لأجسام لها نفس حجم التيرانوصور، في حين أن التيرانوصور كان لديه أقدام أكثر نحولًا وتشابكًا لنفس حجم الجسم؛ كسِمة لحيوانات حركتها أكثر سرعة.
كما وجدت دراسة نُشرت في سنة 2003 أجراها إريك سنيڤلي وأنتوني پي راسل أن دُبيَّة أمشاط الأقدام والأربطة المرنة عملتا معًا في ما أسماه «نموذج السحب الأساسي» لتقوية أقدام التيرانوصور، لزيادة استقرار الحيوان وإضافة مقاومة أكبر للتفكك عن تلك الموجودة في فصائل الثيروپودات الأخرى؛ بينما لا تزال تسمح بالمرونة التي تنخفض بخلاف ذلك في مسطحات الصدر والخيول والزرافيات والحيوانات الأخرى ذات الأمشاط للعنصر الوحيد. أشارت الدراسة أيضًا إلى أن الأربطة المرنة في الفقاريات الأكبر حجمًا يمكنها تخزين وإعادة المزيد من مرونة طاقة الإجهاد نسبيًا، وهو ما يمكن أن يؤدي إلى تحسين الكفاءة الحركية وتقليل طاقة الإجهاد المنقولة إلى العظام. وأشارت الدراسة أن هذه الآلية يمكنها أن تعمل بكفاءة على التيرانوصوريات أيضًا. ومن ثم، اشتلمت الدراسة على تحديد نوع الأربطة المرتبطة بالأمشاط، ثم كيف عملت معًا ومقارنتها مع تلك الموجودة في الثيروپودات الأخرى ونظرائها المعاصرة. ووجد العلماء أن دُبيَّة أمشاط الأقدام ربما مكنت أقدام التيرانوصوريات من امتصاص قوى مثل التباطؤ الخطي والتسارع الجانبي والالتواء بشكل أكثر فعالية من تلك الموجودة في الثيروپودات الأخرى. وذُكِر أيضًا في دراستهما أن هذا قد يعني، على الرغم من عدم إثباته، أن تيرانوصوري مثل التيرانوصور كان أكثر رشاقة من غيره من الثيروپودات الكبيرة الأخرى التي بلا دُبيَّة أمشاط أقدام.
وقد قدّر كريستيانسن في سنة 1998 أن عظام ساق التيرانوصور لم تكن أقوى بشكل ملحوظ من مثيلاتها في الفيلة، والتي هي محدودة نسبيًا في سرعتها القصوى وهي لا تركض حقيقةً (لا توجد مرحلة الانتقال الجوي)، ومن ثم فقد اقترح أن السرعة القصوى للتيرانوصور كانت حوالي 11 متر في الثانية (40 كم/س؛ 25 ميل/س) وهي تقريبًا سرعة عدَّاء الإنسان. لكنه أشار أيضًا إلى أن هذه التقديرات تعتمد على العديد من الافتراضات المشكوك فيها.
وجادل فارلو وزملاءه في سنة 1995 بأن التيرانوصور الذي كان يزن من 5.4 طن متري (6.0 طن صغير) إلى 7.3 طن متري (8.0 طن صغير) كان سيصاب بجروح خطيرة أو حتى قاتلة لو سقط أثناء الركض السريع، بما أن جذعه كان سيصطدم بالأرض عند تباطؤ قدره 6 ج (ستة أضعاف التسارع الناتج عن الجاذبية، أو حوالي 60 متر/ث²) ولا يمكن لذراعاه الصغيران أن يخففا من الصدمة. الزرافات عُرِفت بأنها تعدو بسرعة 50 كيلومتر في الساعة (31 ميل/س)، على الرغم من الخطر بأنها قد تكسر ساقًا أو ما هو أسوأ، وهو ما يمكن أن يكون قاتلًا حتى في بيئة آمنة مثل حديقة الحيوان. وبالتالي فمن الممكن أن يكون التيرانوصور قد ركض أيضًا بسرعة كبيرة عند الضرورة وكان عليه قبول هكذا مخاطر.
وفي دراسة أخرى أشار جريجوري إس پول إلى أن الإصبعية وانثناء الركبة في التيرانوصور البالغ كانا أكثر ملائمةً للركض بكثير من الفيلة والبشر، مشيرًا إلى أن التيرانوصور كان لديه عظمة حرقفة كبيرة وحرف ظنبوب والذان كانا يدعمان العضلات الكبيرة اللازمة من أجل الركض. وذكر أيضًا أن معادلة ألكسندر في سنة 1989 لحساب السرعة حسب قوة العظم كانت موثوقة بشكل جزئي فقط. وهو يشير إلى أن المعادلة شديدة الحساسية بالنسبة لطول العظام؛ وهي تجعل العظم الطويل ضعيف بشكل مصطنع. وأشار أيضًا إلى تخفيض احتمالية خطر التعرض للجراح في القتال ربما كان مساويًا لخطر سقوط التيرانوصور أثناء الركض.
معظم الأبحاث الحديثة التي أُجريت على حركة التيرانوصور لا تدعم الركض بسرعة تزيد عن 40 كيلومتر في الساعة (25 ميل/س)، أي سرعة ركض معتدلة. على سبيل المثال، استخدمت ورقة في نيتشر في سنة 2002 نموذجًا رياضيًا (تم التحقق من صحته من خلال تطبيقه على ثلاث حيوانات معاصرة هي القواطير والدجاج والبشر؛ ولاحقًا على ثمانية أنواع إضافية من بينها الإيموات والنعام) لقياس كتلة العضلات اللازمة في الساق للركض السريع (أكثر من 40 كم/س أو 25 ميل/س). ووجدوا أن السرعة القصوى المشار إليها التي تزيد عن 40 كيلومتر في الساعة (25 ميل/س) غير ممكنة، لأنها كانت تتطلب عضلات ساق كبيرة جدًا (أكثر من 40-86% تقريبًا من إجمالي كتلة الجسم). حتى السرعة العالية المعتدلة كانت تتطلب عضلات ساق كبيرة. هذه المناقشة كان من الصعب حلها بسبب أنه من غير المعروف حجم عضلات الساق التي كانت موجودة بالفعل في التيرانوصور. وإذا كانت أصغر حجمًا فمن الممكن أن سرعة المشي أو الركض كانت تصل إلى 18 كيلومتر في الساعة (11 ميل/س).
استخدمت دراسة في سنة 2007 نماذج حاسوبية لتقدير سرعات الركض، مستندةً على بيانات مأخوذة مباشرةً من الحفريات، وزعمت أن التيرانوصور كانت لديه سرعة قصوى بتقدر بـ8 متر في الثانية (29 كم/س؛ 18 ميل/س). سرعة لاعب كرة القدم المحترف هي أبطأ بقليل، بينما يمكن للعدَّاء البشري أن يصل إلى 12 متر في الثانية (43 كم/س؛ 27 ميل/س). وهذه النماذج الحاسوبية تتوقع سرعة قصوى تبلغ 17.8 متر في الثانية (64 كم/س؛ 40 ميل/س) لكومپسوجنيثوس يزن 3-كيلوجرام (6.6 رطل) (يُحتمَل أن يكون يافعًا).
وفي سنة 2011 قدّم أيضًا هاينريش ماليسون من متحف التاريخ الطبيعي في برلين نظرية تقترح أن التيرانوصور والعديد من الديناصورات الأخرى ربما وصلت إلى سرعات عالية نسبيًا من خلال الخطوات القصيرة السريعة بدلًا من الخطوات الطويلة التي تستخدمها الطيور والثدييات الحديثة في الركض، حيث تعود حركتهم إلى سرعة المشي. وهذا، بحسب ماليسون، كان يمكن تحقيقه بغض النظر عن قوة المِفصل وتقليل الحاجة إلى كتلة عضلية إضافية في الساقين، خاصة عند الكاحلين. ومن أجل دعم نظريته قَيَّم ماليسون أطراف ديناصورات مختلفة ووجد أنها كانت مختلفة عن تلك الموجودة في الثدييات والطيور الحديثة؛ حيث أن طول خطواتها هو محدود بشكل كبير من قِبل هياكلها العظمية، ولكن أيضًا مع وجود عضلات كبيرة نسبيًا عند الربع الخلفي. وقد وجد بعض أوجه التشابه بين العضلات في الديناصورات ومتسابقو المشي؛ مع وجود كتلة أقل من العضلات في الكاحلين ولكن أكثر عند الربع الخلفي. وقد نصح چون هاتشينتون بتوخي الحذر بشأن هذه النظرية، مشيرًا إلى أنهم يجب عليهم أولًا النظر في عضلات الديناصورات لمعرفة كيف كانت تستطيع أن تكرر انقباضاتها.
ووجدت دراسة في يوليو 2017 أجراها فريق من الباحثين بقيادة ويليام سيليرز من جامعة مانشستر أن التيرانوصور البالغ كان غير قادر على الركض بسبب الأحمال الهيكلية العالية جدًا. الدراسة استخدمت أحدث تقنيات الحوسبة لاختبار نتائجها. استخدم الباحثون نظامين ميكانيكين مختلفين لإنشاء نموذج الكمپيوتر. كان الوزن الذي استقروا عليه في حساباتهم يقدَّر بـ7 أطنان. أظهر النموذج أن السرعة أعلى من 11 ميل في الساعة (18 كم/س) كانت من المحتمل أن تحطم عظام ساق التيرانوصور. هذه النتيجة قد تعني أن الركض لم يكن ممكنًا أيضًا للديناصورات الثيروپودية العملاقة الأخرى مثل الجيجانوتوصور والمابوصور والأكروكونثوصور.
أظهرت دراسةٌ أُجريت سنة 2020 أنَّ التيرانوصور وغيره من أعضاء فصيلة التيرانوصوريَّات كانت فعَّالةً في السير. وقد قارن الباحثون بين تناسب قوائم وكُتل ووسع خُطُوات أكثر من 70 نوعًا من الثيروپودات بما فيها التيرانوصور وأنسباؤه، ثُمَّ اتَّبعوا عدَّة أساليب لِتقدير السُرعة القُصوى لِكُلِّ ديناصورٍ خلال العدو، إضافةً إلى كمِّ الطاقة التي يستنزفها حينما يتحرِّك بِسُرعةٍ غير مُنهكة، مثلما حين يمشي. أظهرت الدراسة أنَّ الأنواع الصغيرة والمُتوسِّطة، من شاكلة الدروميوصورات، تُعينُها قوائمها الطويلة على الركض بِسُرعةٍ كبيرة، ممَّا يتماشى مع نتائج الدراسات المنشورة سابقًا. أمَّا الثيروپودات التي يزيد وزنها عن 1,000 كـغ (2,200 رطل)، فإنَّ سُرعتها يتحكَّم بها حجمها الكبير، فيحُدُّ منها، لِذا فإنَّ قوائمها الطويلة تكون مُخصَّصة لِلسير الذي لا يستهلك الكثير من الطاقة. أظهرت الدراسة أيضًا أنَّ الثيروپودات الصغيرة تطوَّرت لديها قوائم طويلة لِتُعينُها في الصيد والهُرُوب من الضواري الأكبر حجمًا، بينما الثيروپودات الضخمة ذات الأرجل الطويلة فإنَّها تُعينها على تخفيف هدر الطاقة وتزيد من فعاليَّة سعيها وراء غذائها، فهي لا تُعاني من ضغط مُنافسة المُفترسات الأُخرى كونها ضوارٍ فوقيَّة (تتربَّع على قمَّة الهرم ولا يفترسها أحد بل هي من تفترس كُل من هو دونها من الكائنات). مُقارنةً مع مجموعاتٍ قاعديَّةٍ أُخرى من الثيروپودات المشمولة بِهذه الدراسة، تبيَّن أنَّ نسبة كفائة التيرانوصورات في السعي وراء غذائها مُرتقعة، نظرًا لِأنَّها لا تهدرُ نسبةً هائلةً من الطاقة أثناء صيدها أو تقميمها بقايا ذبائح اللواحم الأُخرى، ولعلَّ هذا يُفيد بِأنَّ حاجة التيرانوصورات لِلصيد في سبيل البقاء كانت أقل من حاجة غيرها. أضف إلى ذلك، اقترنت هذه الدراسة بِغيرها من الدراسات التي قالت بِأنَّ التيرانوصور كان أكثر رشاقةً من غيره من الثيروپودات الضخمة، فأظهرت أنَّ التيرانوصورات كانت مُتأقلمة مع تتبُّع طرائدها والتربُّص بها لِفترةٍ طويلةٍ جدًا حتَّى تُصبح على مقرُبةٍ منها، فتنقض عليها انقضاضًا سريعًا وتفتك بها. يُمكنُ مُقارنة بعض سُلُوكيَّات التيرانوصورات بِسُلُوكيَّات الذئاب المُعاصرة، من حيث أنَّ الدلائل تُظهر أنَّ بعض التيرانوصورات على الأقل كانت تصطاد ضمن مجاميع صغيرة.
دراسة أخرى في يوليو 2017 قام بها باحثون في المركز الألماني لبحوث التنوع البيولوجي التكاملي (iDiv)، وجدت أن السرعة القصوى للتيرانوصور كانت حوالي 17 ميل في الساعة (27 كم/س). كما تم أيضًا تحليل ديناصورات أخرى في الدراسة من بينها التريسيراتوپس والڤيلوسيراپتور والبراكيوصور، وكذلك العديد من الحيوانات الحية مثل الفيلة والفهود والأرانب. تم حساب سرعة التيرانوصور من خلال عوملة وزنه بالاقتران مع الوسط الذي سافر عليه (في حالة الثيروپودات؛ الأرض) ومن خلال الافتراضات: الأول؛ تصل الحيوانات إلى سرعتها القصوى نسبيًا أثناء خطواتها القصيرة، والثاني؛ تقضي قوانين نيوتن للحركة بأن على الكتلة أن تتغلب على القصور الذاتي. ووجدت أن الحيوانات الكبيرة مثل التيرانوصور تستنزف احتياطياتها من الطاقة قبل أن تصل إلى سرعتها النظرية القصوى بفترة طويلة، مما يؤدي إلى علاقة تشبه القطع المكافي بين الحجم والسرعة. ويمكن للمعادلة أن تحسب السرعة القصوى للحيوان بدقة تقارب الـ%90 ويمكن تطبيقها على الحيوانات الحية والمنقرضة.
هؤلاء الذين يجادلون بأن التيرانوصور لم يكن قادرًا على الركض بسرعة قصوى بحوالي 17 كيلومتر في الساعة (11 م/س)، فإن هذا لا يزال أسرع من الأنواع التي يرجَّح بشدة أنها كانت فرائسه ألا وهي الهادروصوريات والسيراتوپسيات. وبالإضافة إلى ذلك، فإن بعض المدافعين عن الفكرة القائلة بأن التيرانوصور كان مفترسًا يدَّعون بأن سرعة ركض التيرانوصور ليست مهمة، حيث أنها ربما كانت بطيئة لكنها كانت لا تزال أسرع من فرائسه المحتمَلين. كما أشار توماس هولتز إلى أن التيرانوصور كانت لديه أقدام أكبر تناسبيًا من الحيوانات التي طاردها: ديناصورات منقار البطة والديناصورات القرناء. وقد جادل كلا من پول وكريستيانسن في سنة 2000 بأن السيراتوپسيات اللاحقة على الأقل كانت لديها أطرافًا أمامية قائمة وأن أنواعها الأكبر حجمًا ربما كانت سرعتها مماثلة لسرعة الكركدنيات. وقد فُسِّرت عضَّات التيرانوصور الملتئَمة على حفريات السيراتوپسيات على أنها دليل على هجمات التيرانوصور على السيراتوپسيات الحية. فلو كانت السيراتوپسيات التي عاشت جنبًا إلى جنب مع التيرانوصور سريعة، فإن هذا يلقي بالشك على الحجة القائلة بأن التيرانوصور لم يكن من الضروري أن يكون سريعًا من أجل الإمساك بفريسته.