А быстро ли бегали динозавры?

Казалось бы, на этот вопрос теперь уже и не ответишь. Ведь никто динозавров живьем не видел. В музеях хранятся скелеты, реконструированные из костей, найденных при раскопках. А что с них взять! Но, оказываете в, опираясь на законы физики и механики, и кости можно заставить рассказать о многом.

В этом убеждают исследования, проведенные профессором зоологии Лидского университета в Великобритании Р. Макнейлом Александером.
—    Согласитесь, слоны не могут скакать, как газели, поскольку слишком массивны. Мы и по себе знаем, как от нашей комплекции меняется походка. Динозавры же были потяжелее любого слона. Возможно, потому и жили большинство из них в озерах, где вода помогала уравновесить огромный вес.

Так начинает свои рассуждения известный в мире специалист по механике движения человека и животных. Но это только подход к проблеме. Чтобы продолжить исследования, предстояло ответить на вопрос: «Сколько же весил динозавр?»

По костям этого не определишь: большую часть массы любого существа составляют мягкие ткани, которые за прошедшие миллионы лет давным-давно разложились. Поэтому профессор прибегнул к моделированию.

На основании скелета была сделана уменьшенная копия животного. Погрузив модель в воду, по закону Архимеда Александер вычислил объем тела. Изготовленная в 1/40 натуральной величины модель требовала пересчета, чтобы получить объем реального объекта. Впрочем, это нетрудно сделать, надо лишь умножить полученный объем на 64 ООО (40Х 40Х 40 — длина х высота х ширина). Теперь, чтобы получить реальный вес, надо было среди живущих обитателей нашей планеты выбрать тех, чья удельная масса тканей подходила бы данному пращуру. Остановились на крокодиле, дальнем родственнике динозавров.

Так, выяснилось, что самый большой из динозавров-хищников — тираннозавр — весил более 7 тонн. А самый крупный из травоядных — брахино-завр — был и того тяжелее: его масса достигала 50 тонн. Вдесятеро больше, чем у крупного слона!

Как видим, масса тела подсказывает, что динозавров особыми скороходами не назовешь. Однако с какой-то скоростью они все-таки передвигались? Чтобы уточнить это, профессор Александер занялся изучением биомеханики движений — бега и прыжков человека, кенгуру, собак, лягушек… Выяснилось, что скорость в определенной степени зависит от размеров тела, в частности от длины конечностей.

—    Я был поставлен перед необходимостью разработать теорию бега, которая бы учитывала эти различия,— рассказывает профессор.— И вскоре заметил одно выражение, часто фигурировавшее в моих уравнениях. Вот оно: V2/gl, где V — скорость бега, g — ускорение свободного падения, а I — длина ног. Это был ключ, который в итоге открыл возможность оценить двигательные способности динозавров.

Каково же было удивление зоолога, когда он узнал, что подобное выражение используется и в… судостроении! Впервые его ввел инженер-кораблестроитель Уильям Фруд, живший еще в прошлом веке. Экспериментируя с моделями судов в бассейне, он также столкнулся с проблемой подобия. Надо было найти соотношения, позволявшие выводы, сделанные на моделях, использовать для настоящих судов. Так родилось число Фру да, совпадавшее с формулой Александера. Разве что величина I в нем обозначила длину не ноги, а корабля.

Впрочем, так и должно было случиться. Ведь оба эти выражения — лишь частные случаи общего закона динамического подобия. Закон же гласит: два тела геометрически подобны, если одно из них идентично другому при равномерном изменении масштаба.

Из общего правила зоологу Александеру удалось вывести два важных следствия. Одно из них заключалось в том, что
животные разных размеров должны использовать один и тот же аллюр, или походку, когда их числа Фруда равны. Другое предполагало: чем быстрее бегает животное, тем длиннее должен быть его шаг относительно размеров тела. Правда, это оказалось верным только для животных крупнее кошки. Грызуны, например крысы, из-за малого веса бегают, используя своеобразную «приземистую» технику бега, как бы стелются над землей.

Следствия навели Александера на мысль, что неплохо было бы оценить и походку динозавров — от нее тоже в немалой степени зависит скорость. Ну а как это сделать? Если бы у динозавра было две ноги, ходить или бегать он мог подобно курице или человеку. Впрочем, и тогда оставался еще один вариант — двуногий динозавр с длинным хвостом мог передвигаться как кенгуру… Для четырехлапных же животных выбор походок еще больше: иноходь, рысь, галоп…

Тут свое слово сказал костный скелет. Оценив по законам сопромата прочность бедренной, берцовой и плечевой костей, можно установить, на какую нагрузку они рассчитаны. А это позволяло не только уточнить массу, вычисленную, как вы помните, с помощью моделирования, но и с большой вероятностью определить, каким аллюром, с какой скоростью двигалось животное. Ведь чем быстрее движение, тем большие перегрузки испытывают части движущейся конструкции. При медленной ходьбе сила, действующая на ногу человека, равна его весу, тогда как при спринтерском беге она увеличивается в 3,5 раза.

Использовав специальную измерительную платформу, Александер и его коллеги оценили силу давления на грунт людей, собак, оаец, кенгуру… Выведенные общие закономерности позволили сделать выводы и для динозавров.

Вот какие получились результаты. Апатозавр, например, имевший слоновью походку, вряд ли двигался быстрее 5 м/с. А вот трицерапс, от которого, возможно, унаследовал свой аллюр белый носорог, бегал со скоростью 7 м/с.

Теоретические расчеты удалось подтвердить и на практике. Отпечатки лап динозавров были найдены в различных районах планеты. Наиболее крупные — до 1,3 м в диаметре — в Испании. Чуть меньшего размера — в графстве Йоркшир (Англия) и штате Техас (США). Форма отпечатков говорила о том, что их оставили громадные травоядные динозавры, передвигавшиеся со скоростью 1 м/с. Благодаря реконструкции выяснилось, что даже когда за одним из древних «техасцев» погнался хищник, скорость оказалась не выше, чем у быстро идущего человека—2,2 м/с.

Так, может, не загадочная катастрофа погубила динозавров, а их медлительность?
Казалось бы, на этот вопрос теперь уже и не ответишь. Ведь нмкто динозавров живьем не видел. В музеях хранятся скелеты, реконструированные из костей, найденных при раскопках. А что с них взять! Но, оказываете в, опираясь нв законы физики и механики, и кости можно заставить рассказать о многом. В этом убеждают исследования, проведенные профессором зоологии Лидского университета в Великобритании Р. Макнейлом Александером.
—    Согласитесь, слоны не могут скакать, как газели, поскольку слишком массивны. Мы и по себе знаем, как от нашей комплекции меняется походка. Динозавры же были потяжелее любого слона. Возможно, потому и жили большинство из них в озерах, где вода помогала уравновесить огромный вес.

Так начинает свои рассуждения известный в мире специалист по механике движения человека и животных. Но это только подход к проблеме. Чтобы продолжить исследования, предстояло ответить на вопрос: «Сколько же весил динозавр?»

По костям этого не определишь: большую часть массы любого существа составляют мягкие ткани, которые за прошедшие миллионы лет давным-давно разложились. Поэтому профессор прибегнул к моделированию.

На основании скелета была сделана уменьшенная копия животного. Погрузив модель в воду, по закону Архимеда Александер вычислил объем тела. Изготовленная в 1/40 натуральной величины модель требовала пересчета, чтобы получить объем реального объекта. Впрочем, это нетрудно сделать, надо лишь умножить полученный объем на 64 ООО (40Х 40Х 40 — длина х высота х ширина). Теперь, чтобы получить реальный вес, надо было среди живущих обитателей нашей планеты выбрать тех, чья удельная масса тканей подходила бы данному пращуру. Остановились на крокодиле, дальнем родственнике динозавров.

Так, выяснилось, что самый большой из динозавров-хищни-
ков — тираннозавр — весил более 7 тонн. А самый крупный из травоядных — брахино-завр — был и того тяжелее: его масса достигала 50 тонн. Вдесятеро больше, чем у крупного слона!

Как видим, масса тела подсказывает, что динозавров особыми скороходами не назовешь. Однако с какой-то скоростью они все-таки передвигались? Чтобы уточнить это, профессор Александер занялся изучением биомеханики движений — бега и прыжков человека, кенгуру, собак, лягушек… Выяснилось, что скорость в определенной степени зависит от размеров тела, в частности от длины конечностей.

—    Я был поставлен перед необходимостью разработать теорию бега, которая бы учитывала эти различия,— рассказывает профессор.— И вскоре заметил одно выражение, часто фигурировавшее в моих уравнениях. Вот оно: V2/gl, где V — скорость бега, g — ускорение свободного падения, а I — длина ног. Это был ключ, который в итоге открыл возможность оценить двигательные способности динозавров.

Каково же было удивление зоолога, когда он узнал, что подобное выражение используется и в… судостроении! Впервые его ввел инженер-кораблестроитель Уильям Фруд, живший еще в прошлом веке. Экспериментируя с моделями судов в бассейне, он также столкнулся с проблемой подобия. Надо было найти соотношения, позволявшие выводы, сделанные на моделях, использовать для настоящих судов. Так родилось число Фру да, совпадавшее с формулой Александера. Разве что величина I в нем обозначила длину не ноги, а корабля.

Впрочем, так и должно было случиться. Ведь оба эти выражения — лишь частные случаи общего закона динамического подобия. Закон же гласит: два тела геометрически подобны, если одно из них идентично другому при равномерном изменении масштаба.

Из общего правила зоологу Александеру удалось вывести два важных следствия. Одно из них заключалось в том, что
животные разных размеров должны использовать один и тот же аллюр, или походку, когда их числа Фруда равны. Другое предполагало: чем быстрее бегает животное, тем длиннее должен быть его шаг относительно размеров тела. Правда, это оказалось верным только для животных крупнее кошки. Грызуны, например крысы, из-за малого веса бегают, используя своеобразную «приземистую» технику бега, как бы стелются над землей.

Следствия навели Александера на мысль, что неплохо было бы оценить и походку динозавров — от нее тоже в немалой степени зависит скорость. Ну а как это сделать? Если бы у динозавра было две ноги, ходить или бегать он мог подобно курице или человеку. Впрочем, и тогда оставался еще один вариант — двуногий динозавр с длинным хвостом мог передвигаться как кенгуру… Для четы-рехлапных же животных выбор походок еще больше: иноходь, рысь, галоп…

Тут свое слово сказал костный скелет. Оценив по законам сопромата прочность бедренной, берцовой и плечевой костей, можно установить, на какую нагрузку они рассчитаны. А это позволяло не только уточнить массу, вычисленную, как вы помните, с помощью моделирования, но и с большой вероятностью определить, каким аллюром, с какой скоростью двигалось животное. Ведь чем быстрее движение, тем большие перегрузки испытывают части движущейся конструкции. При медленной ходьбе сила, действующая на ногу человека, равна его весу, тогда как при спринтерском беге она увеличивается в 3,5 раза.

Использовав специальную измерительную платформу, Александер и его коллеги оценили силу давления на грунт людей, собак, оаец, кенгуру… Выведенные общие закономерности позволили сделать выводы и для динозавров.

Вот какие получились результаты. Апатозавр, например, имевший слоновью походку, вряд ли двигался быстрее 5 м/с. А вот трицерапс, от которого, возможно, унаследовал свой аллюр белый носорог, бегал со скоростью 7 м/с.

Теоретические расчеты удалось подтвердить и на практике. Отпечатки лап динозавров были найдены в различных районах планеты. Наиболее крупные — до 1,3 м в диаметре — в Испании. Чуть меньшего размера — в графстве Йоркшир (Англия) и штате Техас (США). Форма отпечатков говорила о том, что их оставили громадные травоядные динозавры, передвигавшиеся со скоростью 1 м/с. Благодаря реконструкции выяснилось, что даже когда за одним из древних «техасцев» погнался хищник, скорость оказалась не выше, чем у быстро идущего человека—2,2 м/с.

Так, может, не загадочная катастрофа погубила динозавров, а их медлительность?

21.11.2012

Поделиться в соц. сетях

Опубликовать в Google Buzz
Опубликовать в Google Plus
Опубликовать в LiveJournal
Опубликовать в Мой Мир
Опубликовать в Одноклассники

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *