Khủng long bạo chúa
Đặc điểm cổ sinh > Vận động

Có hai vấn đề chính liên quan đến khả năng di chuyển của Tyrannosaurus: chúng có thể quay người tốt cỡ nào; và tốc độ chạy đường thẳng của chúng là bao nhiêu. Cả hai vấn đề đều dẫn đến tranh luận về loài này là loài săn mồi hay loài ăn xác.
Tyrannosaurus quay người rất chậm chạp, chúng có thể mất từ ​​một đến hai giây để quay một góc 45° - điều mà con người, được định hướng theo chiều dọc và không có đuôi, có thể quay dưới một giây. Nguyên nhân gây ra sự khó khăn này là mômen quán tính, vì phần lớn khối lượng của Tyrannosaurus phân bố xa ra khỏi trọng tâm của chúng, giống như một người đang mang theo tấm gỗ nặng theo chiều ngang - mặc dù vậy chúng đã có thể giảm khoảng cách trung bình đó bằng cách còng lưng và đuôi, rụt đầu và chân trước của chúng về gần cơ thể hơn, giống như một người trượt băng co tay lại, để quay nhanh hơn.
Các nhà khoa học đã có một loạt các ước tính về tốc độ tối đa, chủ yếu là vào khoảng 11 m/s (40 km/h; 25 dặm/giờ), nhưng một vài ước tính nhỏ tới 5–11 m/s (18–40 km/h; 11–25 dặm/giờ), và một vài cao tới 20 m/s (72 km/h; 45 dặm/giờ). Các nhà nghiên cứu phải dựa vào các kỹ thuật ước tính khác nhau bởi vì, trong khi có rất nhiều vết dấu chân của các loài chân thú lớn đi bộ, cho đến nay chưa có các vết chân mà chúng chạy - và sự vắng mặt này có thể chỉ ra rằng chúng không chạy. Các nhà khoa học có thể chỉ ra rằng Tyrannosaurus có xương rỗng và các đặc điểm khác làm nhẹ trọng lượng cơ thể và giữ trọng lượng trong khoảng chỉ 4,5 tấn hoặc giống các động vật khác như đà điểu và ngựa với đôi chân dài, linh hoạt có thể đạt được tốc độ cao thông qua các bước sải chậm nhưng dài hơn. Một số người cũng cho rằng Tyrannosaurus có cơ bắp chân tương đối khỏe hơn so với bất kỳ loài động vật nào ngày nay, có thể cho phép chúng chạy nhanh với tốc độ 40–70 km/h (25–43 dặm/giờ).
Jack Horner và Don Lessem lập luận vào năm 1993 rằng Tyrannosaurus rất chậm và có lẽ không thể chạy (không có giai đoạn trong không trung giữa các sải chân), bởi vì tỷ lệ xương đùi đến xương chày dài hơn 1, như trong hầu hết các loài khủng long chân thú lớn và giống như loài voi hiện đại. Holtz (1998) lưu ý rằng tyrannosaurids và một số nhóm liên quan chặt chẽ với chúng có thành phần chi sau xa hơn (cẳng chân cộng với ngón chân) so với chiều dài xương đùi không giống với hầu hết các loài chân thú khác, và tyrannosaurids và họ hàng gần gũi của chúng có xương bàn chân lồng vào nhau giúp truyền lực sải từ chân đến bàn chân thấp hiệu quả hơn so với các loài khủng long chân thú trước đó. Do đó, ông kết luận rằng tyrannosaurids và họ hàng gần gũi của chúng là những con khủng long chân thú lớn nhanh nhất. Thomas Holtz Jr. đã lặp lại những dẫn chứng này trong một bài giảng năm 2013 của ông, nói rằng allosaurs khổng lồ có đôi chân ngắn hơn nếu cùng kích thước cơ thể so với Tyrannosaurus, trong khi chân của Tyrannosaurus thì dài hơn, mảnh hơn và xương bàn chân đan xen hơn với cùng kích thước cơ thể; thuộc tính của loài động vật chuyển động nhanh hơn.
Một nghiên cứu của Eric Snively và Anthony P. Russel xuất bản năm 2003 cũng phát hiện ra rằng arctometatarsals của tyrannosaurid và dây chằng đàn hồi phối hợp cùng nhau trong cái mà ông gọi là 'mô hình khóa kéo' để tăng cường sức mạnh cho chân của Tyrannosaurus, tăng tính ổn định và tăng sức chống lại sự phân ly hơn so với các họ chân thú khác; trong khi vẫn cho phép khả năng phục hồi mà đã giảm trong bộ đà điểu, ngựa, hươu cao cổ và một số động vật khác với xương chân. Nghiên cứu cũng chỉ ra rằng dây chằng đàn hồi trong các động vật có xương sống lớn hơn có thể dự trữ và tạo ra năng lượng đàn hồi lớn hơn, có thể cải thiện hiệu quả vận động và giảm năng lượng biến dạng được truyền tới xương. Nghiên cứu cho thấy rằng cơ chế này có thể đã hoạt động rất hiệu quả trong tyrannosaurids. Do đó, nghiên cứu sẽ phải liên quan đến việc xác định loại dây chằng gắn với xương bàn chân, sau đó tìm hiểu làm thế nào để chúng có thể phối hợp cùng nhau và so sánh nó với các loại khác của khủng long chân thú và các động vật tương tự hiện đại ngày nay. Các nhà khoa học nhận thấy rằng arctometatarsals có thể đã cho phép tyrannosaurid hấp thụ các lực như giảm tốc tuyến tính, gia tốc pháp tuyến và xoắn hiệu quả hơn so với các loài chân thú khác. Nghiên cứu nêu ra rằng điều này có thể ngụ ý, mặc dù không chứng minh, rằng tyrannosaurids như Tyrannosaurus có sự nhanh nhẹn hơn so với các loài chân thú lớn khác không có xương arctometatarsus.
Christiansen (1998) ước tính rằng xương chân của Tyrannosaurus không mạnh hơn đáng kể so với loài voi, tương đối hạn chế ở tốc độ tối đa và không bao giờ chạy (không có thời gian trong không khí), và do đó đề xuất rằng tốc độ tối đa của loài này sẽ vào khoảng 11 m/s (40 km/h; 25 dặm/giờ), tức là tốc độ của một người chạy nước rút. Nhưng ông cũng lưu ý rằng những ước tính như vậy phụ thuộc vào nhiều giả định không rõ ràng.
Farlow và cộng sự (1995) đã lập luận rằng một con Tyrannosaurus nặng 5,4 tấn đến 7,3 tấn sẽ bị thương nặng hoặc thậm chí tử vong nếu nó ngã trong khi di chuyển nhanh, vì thân nó sẽ va đập vào mặt đất với tốc độ giảm 6 g (gấp sáu lần gia tốc trọng trường, hoặc khoảng 60 m/s²) và cánh tay nhỏ bé của nó không thể làm gì để giảm tác động. Hươu cao cổ được biết là có thể phi nước đại ở tốc độ 50 km/h (31 dặm/giờ), bất chấp nguy cơ chúng có thể bị gãy chân hoặc tệ hơn, có thể gây tử vong ngay cả trong môi trường an toàn như vườn thú. Do đó, Tyrannosaurus cũng có thể di chuyển nhanh khi cần thiết và phải chấp nhận những rủi ro như vậy.
Trong một nghiên cứu khác, Gregory S. Paul đã chỉ ra rằng đầu gối linh hoạt và cách di chuyển bằng đầu ngón của Tyrannosaurus có khả năng thích nghi tốt hơn để chạy so với voi hoặc người, chỉ ra rằng Tyrannosaurus có một xương chậu lớn và xương cnemial có thể hỗ trợ các cơ lớn cần thiết để chạy. Ông cũng đề cập rằng công thức của Alexander (1989) để tính toán tốc độ bằng sức mạnh của xương chỉ một phần đáng tin cậy. Ông cho rằng công thức đó quá phụ thuộc vào chiều dài xương; làm cho xương dài yếu một cách nhân tạo. Ông cũng chỉ ra rằng nguy cơ bị thương trong chiến đấu có giá trị rủi ro cao hơn so với lúc ngã khi đang chạy, khiến Tyrannosaurus có thể chọn việc chạy trước khi định chiến đấu.
Nghiên cứu gần đây nhất về sự vận động của Tyrannosaurus chỉ ra rằng chúng không thể hỗ trợ tốc độ nhanh hơn 40 km/h (25 dặm/giờ), tức tốc độ vừa phải khi thực hiện động tác chạy. Ví dụ, một bài báo năm 2002 trên tạp chí Nature đã sử dụng một mô hình toán học (dược xác nhận bằng cách áp dụng nó cho ba động vật sống, cá sấu, gà và con người; sau đó tới tám loài khác bao gồm đà điểu Emu và đà điểu thường) để xác định số lượng cơ cần thiết để một con vật có thể chạy (trên 40 km/h hoặc 25 dặm/giờ). Họ phát hiện ra rằng tốc độ tối đa được đề xuất vượt quá 40 km/h (25 dặm/giờ) là không khả thi, bởi vì nó sẽ đòi hỏi cơ bắp chân rất lớn (chiếm hơn khoảng 40-86% tổng khối lượng cơ thể). Ngay cả tốc độ nhanh vừa phải sẽ yêu cầu cơ bắp chân to khỏe. Cuộc thảo luận này rất khó để giải quyết, vì ta không thể biết được cơ bắpchaan của Tyrannosaurus lớn cỡ nào. Nếu nó nhỏ hơn, chúng chỉ có thể đi bộ hoặc chạy bộ vào khoảng 18 km/h (11 dặm/giờ).
Một nghiên cứu trong năm 2007 đã sử dụng các mô hình máy tính để ước tính tốc độ chạy, dựa trên dữ liệu được lấy trực tiếp từ các mẫu hóa thạch, và tuyên bố rằng Tyrannosaurus rex có tốc độ chạy tối đa là 8 m/s (29 km/h; 18 dặm/giờ). Một cầu thủ bóng đá chuyên nghiệp trung bình sẽ chậm hơn một chút, trong khi một người chạy nước rút có thể đạt tới tốc độ 12 m/s (43 km/h; 27 dặm/giờ). Các mô hình máy tính này dự đoán tốc độ tối đa 17,8 m/s (64 km/h; 40 dặm/giờ) đối với một con Composognathus nặng 3 kilôgam (6,6 lb). (có thể là một cá thể chưa trưởng thành).
Trong năm 2010, Scott Persons, một sinh viên tốt nghiệp từ Đại học Alberta, đã đề xuất rằng tốc độ của Tyrannosaurus có thể đã được tăng cường bởi các cơ đuôi mạnh. Anh phát hiện ra rằng các loài khủng long chân thú như T. rex đã có cơ bắp sắp xếp một cách khác so với loài chim và động vật có vú ngày nay nhưng với một số điểm tương đồng với loài bò sát hiện đại. Ông kết luận rằng các cơ xương chậu (caudofemoralis) liên kết xương đuôi và xương chân trên có thể đã hỗ trợ Tyrannosaurus trong hoạt động thu hồi chân và tăng cường khả năng chạy, sự nhanh nhẹn và thăng bằng của nó. Cơ caudofemoralis sẽ là một cơ then chốt trong sự co rút của xương đùi; kéo chân lên xương đùi. Nghiên cứu cũng phát hiện rằng bộ xương theropod như của Tyrannosaurus đã có sự thích ứng (chẳng hạn như các quá trình ngang cao ở đốt sống đuôi) để kích thích sự phát triển của các cơ đuôi lớn hơn và khối cơ đuôi của Tyrannosaurus có thể đã bị đánh giá thấp hơn 25% và có lẽ là thấp hơn nhiều đến 45%. Cơ caudofemoralis được tìm thấy chiếm 58% khối lượng cơ ở đuôi Tyrannosaurus. Tyrannosaurus cũng có khối lượng cơ caudofemoralis lớn nhất tuyệt đối và tương đối trong số ba sinh vật đã tuyệt chủng trong nghiên cứu. Điều này là bởi vì Tyrannosaurus cũng có thêm sự thích nghi để kích hoạt các cơ đuôi lớn; sự kéo dài của vòm cong của đuôi. Theo Persons, sự gia tăng khối lượng cơ đuôi đã di chuyển khối tâm gần hơn về phần sau và hông mà sẽ làm giảm lực căng trên các cơ chân để hỗ trợ trọng lượng của nó; cải thiện sự cân bằng tổng thể và sự nhanh nhẹn của nó. Điều này cũng sẽ làm cho chúng ít nặng hơn, do đó làm giảm mômen quán tính. Anh cũng lưu ý rằng đuôi của chúng rất giàu gân và vách ngăn có thể dùng để chứa thế năng đàn hồi, và do đó cải thiện hiệu quả của sự vận động. Persons cho biết thêm rằng điều này có nghĩa là khủng long chân thú không giống chim thực sự có đuôi rộng hơn so với các mô tả trước đây, như rộng hoặc rộng hơn bên trên phần lưng bụng gần điểm dưới.
Heinrich Mallison từ Bảo tàng Lịch sử Tự nhiên Berlin cũng trình bày một lý thuyết vào năm 2011, cho rằng Tyrannosaurus và nhiều loài khủng long khác có thể đạt được tốc độ tương đối cao thông qua các bước tiến ngắn nhưng nhanh thay vì những bước tiến dài được sử dụng bởi các loài chim và động vật có vú hiện đại khi chạy. Điều này, theo Mallison, sẽ có thể đạt được bất kể sức mạnh của khớp và làm giảm nhu cầu cho khối lượng cơ bắp bổ sung ở chân, đặc biệt là ở mắt cá chân. Để hỗ trợ cho lý thuyết của mình, Mallison đã đánh giá các chi của nhiều loài khủng long khác nhau và thấy rằng chúng khác với những loài động vật có vú và chim hiện đại; có chiều dài sải chân bị giới hạn bởi bộ xương của chúng, nhưng cũng có cơ bắp tương đối lớn ở chân sau. Ông đã tìm thấy một vài điểm tương đồng giữa các cơ trong khủng long và người đi bộ; có khối lượng cơ ít hơn ở mắt cá chân nhưng nhiều hơn ở chân sau. John Hutchinson rất thận trọng về lý thuyết này, cho thấy rằng trước tiên họ phải nhìn vào cơ bắp khủng long để xem tần suất chúng co giật.
Một nghiên cứu vào tháng 7 năm 2017 bởi một nhóm các nhà nghiên cứu dẫn đầu bởi William Sellers từ Đại học Manchester phát hiện ra rằng một con Tyrannosaurus trưởng thành không có khả năng chạy do trọng lượng lớn. Nghiên cứu đã sử dụng công nghệ máy tính mới nhất để kiểm tra những phát hiện. Các nhà nghiên cứu đã sử dụng hai hệ thống cơ khí cấu trúc khác nhau để tạo ra mô hình máy tính. Trọng lượng dùng để giải quyết cho tính toán của họ là một ước tính bảo thủ 7 tấn. Mô hình cho thấy tốc độ đạt được trên 11 dặm/giờ (18 km/h) có lẽ sẽ làm gãy vỡ xương chân của Tyrannosaurus. Phát hiện này có nghĩa là hoạt động chạy là không thể cho những loài khủng long chân thú khổng lồ khác như Giganotosaurus, Mapusaurus và Acrocanthosaurus.
Một nghiên cứu khác vào tháng 7 năm 2017 bởi các nhà nghiên cứu từ Trung tâm Nghiên cứu Đa dạng Sinh học Tích hợp Đức (iDiv) đã phát hiện ra rằng tốc độ tối đa của Tyrannosaurus là vào khoảng 17 dặm/giờ (27 km/h). Các loài khủng long khác bao gồm Triceratops, Velociraptor và Brachiosaurus cũng được phân tích trong nghiên cứu này, cũng như nhiều loài động vật sống như voi, báo đốm và thỏ. Tốc độ của Tyrannosaurus được tính bằng cách phân tích thừa số trọng lượng kết hợp với môi trường mà chúng đi (trong trường hợp của khủng long chân thú, đất) và bởi các giả định rằng: thứ nhất; động vật đạt được tốc độ tối đa của chúng trong thời gian chạy nước rút tương đối ngắn, và thứ hai; định luật chuyển động của Newton cho rằng khối lượng phải vượt qua quán tính. Nghiên cứu phát hiện rằng động vật lớn như Tyrannosaurus xả ra năng lượng dự trữ rất lâu trước khi chúng đạt tới tốc độ tối đa lý thuyết của chúng, dẫn đến mối quan hệ giống một đường parabol giữa kích thước và tốc độ. Phương trình có thể tính toán tốc độ tối đa của một con vật với độ chính xác vào khoảng 90% và có thể áp dụng cho cả động vật sống và đã tuyệt chủng.
Những người cho rằng Tyrannosaurus không có khả năng chạy, ước tính tốc độ tối đa của Tyrannosaurus là vào khoảng 17 km/h (11 dặm/giờ). Tốc độ này vẫn còn nhanh hơn so với các loài mà chúng săn mồi, như hadrosaurids và ceratopsians. Ngoài ra, một số người ủng hộ ý tưởng rằng Tyrannosaurus là một động vật ăn thịt cho rằng tốc độ chạy của tyrannosaur là không quan trọng, vì nó có thể chậm nhưng vẫn nhanh hơn con mồi tiềm năng của nó. Thomas Holtz cũng lưu ý rằng Tyrannosaurus có chiều dài tương đối lớn hơn so với những con vật mà nó săn bắt: khủng long mỏ vịt và khủng long sừng. Paul và Christiansen (2000) đã lập luận rằng ít nhất những con ceratopsian sau này đã có chân trước thẳng đứng và những loài lớn hơn có thể nhanh như tê giác. Hồi phục vết thương trên hóa thạch của ceratopsian có một vết cắn chứng tỏ rằng chúng chính là con mồi của tyrannosaurus. Nếu các loài ceratopsian sống bên cạnh Tyrannosaurus nhanh nhẹn, điều đó khiến các nhà khoa học phải nghi ngờ về lập luận rằng Tyrannosaurus không cần phải nhanh để bắt con mồi.