如何超越恐龙
2788字
2020-07-26 20:58
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火星译客

著名的进化生物学家JBS Haldane曾经提议,如果鼠标掉落到1,000英尺高的矿井上,鼠标就会升起,将尘土甩掉,然后匆匆溜走。甚至可以再次备份。

但是,如果老鼠从同一高度跌落,它将死亡。

霍尔丹写道,人会摔断,马会飞。

霍尔丹(Haldane)在其1926年的论文《正确的大小》中并未提供色彩鲜艳的动词,来说明如果9吨的霸王龙掉入该矿中会发生什么。但是巨型掠食者会以172 mph的时速尖叫着,以120吨的力击中地面,……粉碎了吗?肢解吗起爆?爆发?

无论如何,霍尔丹的可怕的思想实验的目的是证明与小动物相比,大动物与重力之间存在显着不同的关系。这种关系以及老鼠和大鼠的不同命运通过“方形立方体”定律进行解释,该定律是一个简单的想法,即随着对象的扩展,其体积呈立方体,而其表面积仅为正方形。由于动物的表面积在跌倒时会刹车,其质量决定了其撞击的力量,因此各种物种的跌倒可能是惊险,悲剧或混乱的,具体取决于它们大小上的细微差异。这可能是一个简单的概念,但是由于法律涉及如此迅速的增长,因此很难理解其偶发的戏剧性影响。对于曾经在地球上行走的最大的陆地动物而言,尤其如此,如果您不得不超越它们,这一点尤其重要。

例如,如果您回到了恐龙时代,或者它在某种科学灾难中经历了您,那么您可能会发现自己正在躲避双面爬行动物。但是不要惊慌。大小对您有不成比例的影响。霸王龙在矿井底部的爆发消亡说明了面对巨型蜥蜴人的追求时要考虑的最重要因素。实际上,在您的人生中,令人敬畏的,令人恐惧的,笨拙的规模将是您最大的优势。

一只成年的霸王龙实在是庞大而荒唐。它有成排的牙齿,它可以刺穿三角龙的骨头,可以用颚将人类大小的肉块扔到空中16英尺,像长颈鹿一样高,重达9吨,像大象一样重。但是,如果您看到一个,则只应稍微关注一下。俄克拉荷马州的一位研究恐龙生物力学的生物学家埃里克·斯尼维里告诉我们, 霸王龙的运动肌肉比例要比几乎任何动物都多。但是您可能会逃脱它,因为霸王龙无法运行。

我问约翰·哈钦森,标题为一个自然论文的主要作者“ 暴龙不是飞人 , ”暴龙在比赛中的表现会是什么样子。他说:“短距离慢跑是我们所期望的最好。也不是快速起步。”

出于难以置信的强大,长腿的霸王龙之所以缓慢,是出于同样的数学原因,即它在矿井中的灭亡是如此具有爆发力。像表面积一样,骨骼强度仅以体积立方的形式平方。结果是,随着动物体型的增大,站立,移动和奔跑需要的肌肉和腿骨的比例也相应增加。超过一定大小,后者在物理上是不可能的。尽管霸王龙肌肉发达,但它的腿骨在轻快的慢跑压力下会碎裂。从质量,肌肉和骨骼的角度来看,Snively不相信成年霸王龙的运动速度可能会超过每小时12或13英里。 (虽然每小时12英里的速度接近普通人类的最高速度,但要视情况而定,相当于20秒100米的冲刺或5分钟的英里。霸王龙的缓慢加速度和鼓舞人心的牙齿将使普通跑步者超过或超过笨拙的捕食者的合理机会。)1

1诚然,有一些关于推测霸王龙成群捕猎的猜测,这会使您的逃亡复杂化。值得庆幸的是,目前最好的证据表明,尽管它们可能像鳄鱼一样被杀死,但他们并没有像狼一样协调自己的追求。

当然, 霸王龙几乎不是您唯一关心的问题。各种大小的食肉恐龙可能会对吃零食感兴趣,而您是否可以再吃掉它们取决于它们的重量。

三年前,在德国生物多样性研究中心研究动物运动的生物学家Myriam Hirt提出了一个看似简单的问题:为什么最大,最强大的动物(鲸鱼,大象和犀牛)不是最快的,而最小的鼠标,和千足虫是最慢的吗?是否暗示速度有最佳尺寸?

希特发现,答案是肯定的。如果要设计速度动物,则该动物应重约200磅。游泳者较重,传单则较轻。

希特发现大小和速度之间存在精确的抛物线关系,这不仅表明您最需要担心中型恐龙,而且根本不应该担心最大的恐龙。她告诉我,原因是动力,加速和新陈代谢之间相互作用的结果。

希特发现,动物的最高速度是两个因素的交汇点。第一个是动物的总肌肉力量,与它的质量成比例。但是第二点是它加速这种质量的能力,而这种能力并没有扩大。加速度取决于厌氧肌的力量或肌肉纤维中存储的ATP能量。这些所谓的快速抽动性肌肉会产生加速所需的快速,有力的收缩,但会很快耗尽。它们的能力取决于新陈代谢。

由于尚未完全理解的原因,动物的能量产生(新陈代谢)与动物的体重成比例地降低(更确切地说,它的降低至0.75的幂)。如果我们的新陈代谢与老鼠的新陈代谢成正比,则我们每天必须吃掉约25磅的食物。相反,我们只吃四点左右。因此,较大的动物会更强壮和更有效率,但产生的能量却成比例地减少,从而加速并克服了它们的惯性。

通过创建一个代表这种平衡的简单公式,可以根据动物的体重预测动物的速度。当她将其放在测量的现代动物速度旁边的图表上时,结果看起来像这样:

最有趣的是(至少出于我们的目的),希特的发现使她能够预测最大恐龙的速度。当她将恐龙砝码插入自己的配方中时,她发现了以下内容:

由于新陈代谢和质量的限制,我们可以消除大约6,000磅以上的每只恐龙,以此作为掠食性威胁。无论是今天还是历史上的任何时候,都可能没有大小或更大的动物,一个条件良好的年轻人类无法超越。

不幸的是,有许多掠夺性威胁的分量要轻得多。希特的发现揭示了对最大恐龙的速度限制,但是在这个限制之下,动物的体型并不是唯一决定其速度的因素。显然,两种重量大致相同的物种(例如,人类和猎豹)可以根据其身体设计以不同的速度运行。在系好跑步鞋之前,您需要了解敌人的精确速度。您需要知道是否可以在远处超越恐龙,或者是否将自己的生命押注在与爬行动物走行者的比赛上。

但是,如何根据骨骼和一些化石足迹来确定灭绝物种的精确速度呢?

幸运的是, 在5月份发表于 PLOS One的 一项研究中 ,由古生物学家Alexander Dececchi领导的一组科学家通过将Hirt的数据与英国动物学家Robert Alexander开发的方程相结合,成功地估计了71种不同恐龙的速度。 (1976年,亚历山大(Alexander)做出了令人瞩目的观察,从雪貂到犀牛的每只动物都以动态相似的步态运行,这是一个工程术语,指的是可以通过简单地改变其尺度来使运动相同,例如摆动不同大小的钟摆。如果您知道摆锤的长度和角度,就可以解决摆锤的摆动频率,那么亚历山大的发现使科学家们可以根据其臀部高度和步幅来估算恐龙的奔跑速度。)

不幸的是,这只不过是一个粗略的公式,可能会导致严重的错误,哈钦森告诉我。例如,Dececchi的计算表明肉食性Albertosaurus的时速为22 mph。那会给你逃脱的可能性。但是有可能它更像是猎豹。在这种情况下…\ _(ツ)_ /¯

然而,亚历山大和希特的发现为恐龙的行为,运动能力和进化提供了有趣的见解。通过比较霸王龙的步长,体重和奔跑速度,Dececchi的研究表明霸王龙没有进化出长腿来增加其速度。他们发现,它的速度已经受到其加速能力的限制。取而代之的是,霸王龙进化出了长腿的身材,从而提高了步行效率和耐力。他们的结果表明,如果您穿越时空进入恐龙时代,霸王龙不可能超越您,但它可能会像白垩纪晚期的杰森·沃希斯一样缠扰您。 (尽管Snively告诉我,可能不会,仅仅是因为一个成年的霸王龙捕猎更大的猎物, 例如Edmontosaurus或Triceratops 。)

然而,Dececchi的估计清楚地表明,其他肉食性威胁将更难以避免。有太多中型,快速且危险的食肉动物无法组成完整的纲要。但是,我们可以使用一些物种作为示例。如果您看到的恐龙的体型与下面列出的恐龙相似,请期待相似的运动表现。

棘龙科 (又名猛禽)|轻度关注2

阿尔伯特龙 |关于。

三角洲 |非常令人担忧。

2我已经测量了最高速度,处于停滞状态(约15 mph),并使用下面讨论的公式输入了我对相应恐龙的关注水平。我建议您也这样做,但是作为粗略的人类速度指南,百米冲刺中的金牌争夺者可以以每小时27英里的速度奔跑,一个优秀的高中短跑选手可以以每小时22英里的速度奔跑,像我这样的普通人可能希望达到每小时15英里如果有适当的动力,快跑大约7点。

除非您争夺金牌,或者至少是一个快速的超短跑运动员,否则所有这些恐龙在运动上都超越您。然而,如果有人发动进攻,一切都不会丢失。对猎豹和黑斑羚,狮子和斑马之间追逐的研究表明,像您这样的猎物具有一些明显的优势。

伦敦大学皇家兽医学院的教授艾伦·威尔逊(Alan Wilson)对运动生物力学进行了研究,将加速度计附加到这些掠食者及其猎物上,以精确地追踪它们的速度,敏捷性和战术,并获得了令人鼓舞的结果。他的测量结果表明,猎豹能够每小时至少跑53英里,而猎豹的黑斑羚仅能跑40英里。同样,狮子可以达到每小时46英里,而斑马只跑31英里。赤字,黑斑羚和斑马在三分之二的攻击中成功逃脱了他们的追随者。即使狮子比黑斑羚快,它的捕获率也足够低,以至于它甚至都不会试图在空旷的地方追赶它。威尔逊的发现表明,追赶恐龙的速度除非快得多,否则无法抓住您。

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但这仅在您知道如何运行的情况下。如果您只是以最快的速度逃离这些爬行动物,那么您将以Wikipe dia.org/wiki/Coprolite">coprolite的身份退出中生代;相反,要成功逃脱更具运动能力的追求者,您必须精打细算 。使用战术,最重要的是,您必须不可预测。

当威尔逊的加速度计测量了从豹子逃跑的黑斑羚的速度时,他发现,尽管它们每小时能够起泡40英里,但在他们的生命竞赛中,它们几乎从未跑过31英里。研究得出的结论是,动物以最快的速度牺牲了可操纵性。它们的转弯角以较高的速度加宽,因此它们的轨迹更加可预测。为了成功躲开猎豹,或者在这种情况下是恐龙,您必须确保您的追随者无法预测自己的路线。这就需要急转弯,您只能以降低的速度演奏。

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当威尔逊将捕食者和猎物的运动参数插入计算机模型并进行模拟时,他发现追逐者必须采用两种简单的策略。首先,当恐龙开始追赶您时,请经常改变航向,但不要减速。捕食者的高关闭速度将导致较晚的反应并导致无效的路线。其次,当捕食者在两到三个步幅内拉动时,会迅速减速,急转弯并加速。正确地执行此操作的时间以及追赶者更快的速度将导致转弯更宽,并且步伐减少一到两个。当它赶上时,再做一次。

您的目标与黑斑羚的目标相同:争取时间。您将拥有耐力优势。最近的类似Dececchi的研究表明,某些恐龙可能对它们的体型具有非凡的耐力-但您的臀部富有弹性,跟腱有弹性,高效的冷却系统使您成为自然界创造的最强耐力赛跑者之一 。比赛时间越长,您的机会就越大。

但是,在某个不幸的时刻,运动差异超出了某个阈值,并且正确计时的转弯次数将不够。如果您发现自己不符合Snively告诉我的内容,那就是您最危险的追求者,那就是我们讨论过的同一只霸王龙 ,但有很大的不同。 Snively说,这不是您应该担心的最大的,成年的霸王龙。是少年。

一只14岁的霸王龙。 |好恐怖

与大多数动物不同,霸王龙并不是最快的动物。取而代之的是,它在年轻时就达到了巅峰速度,之后因庞大的体积而放慢了速度。 14岁时相对轻柔,只有2,000磅,估计时速为每小时33英里,下巴已经结实到足以刺破您的骨头。年轻的霸王龙也更有可能发动攻击,因为与一种会猎杀7,000磅重的鸭嘴龙恐龙和五吨重的三角龙的个体不同,十几岁的霸王龙可能会吃掉您大小的动物。

除非您是奥运会短跑选手(在这种情况下,您可能会遇到像黑斑羚一样的机会),否则您可能不得不求助于其他逃生手段。您可能需要运气好,才能挤进一个小洞穴,或一头厚重的荆棘丛。或者,您也可以通过将霸王龙放到陷阱中来赚钱。尝试在水坑,衬有木桩的坑上铺上毛毯,或者,如果您更喜欢喷水效果,则铺在很深的矿井上。

科迪·卡西迪(Cody Cassidy)的插图。有线工作人员Myriam Hirt和Cody Cassidy制作的图表

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