恐竜を追い抜く方法

著名な進化生物学者J・B・S・ホールデンはかつて、ネズミが1,000フィートの坑道に落ちたら、ネズミは立ち上がり、埃を払い落として走り去るだろうと提唱した。もしかしたら、すぐに立ち上がってまた同じことを繰り返すかもしれない。

しかし、ネズミが同じ高さから落ちたら死んでしまうでしょう。

人間なら壊れるだろうし、馬なら跳ね上がるだろうとハルデーンは書いている。

ホールデーンは1926年のエッセイ『適正な大きさについて』の中で、9トンのティラノサウルス・レックスが鉱山に落ちたらどうなるかという、色彩豊かな動詞を明示していない。しかし、この巨大な捕食動物は時速172マイル（約270キロ）の猛スピードで坑道を駆け下り、120トンの力で地面に激突し…粉々になる？バラバラになる？爆発する？噴火する？

いずれにせよ、ホールデンの陰惨な思考実験の目的は、大型動物と小型動物の重力との関係が劇的に異なることを示すことです。この関係、そしてマウスとラットの異なる運命は、「平方立方法」によって説明されます。これは、物体が膨張すると体積は3乗になりますが、表面積は単に2乗になるという単純な考えです。動物の表面積は落下時にブレーキとなり、質量は衝撃の強さを決定するため、様々な種の落下は、一見小さなサイズの違いによって、スリリングにも、悲劇的にも、あるいは無残にもなり得ます。単純な概念かもしれませんが、この法則は急速な成長を伴うため、時折劇的な効果を直感的に理解するのは非常に困難です。これは特に、地球上で最も大きな陸生動物に当てはまり、特に彼らを追い抜かなければならない場合には重要です。

例えば、恐竜の時代にタイムスリップしたり、あるいは何らかの科学災害で恐竜があなたの元にやってきたりしたら、あなたは2倍体ほどの大きさの爬虫類から逃げ回っているかもしれません。しかし、慌てないでください。体の大きさがもたらす不釣り合いな効果は、あなたの味方です。坑道の底でT・レックスが爆発的に消滅した様子は、巨大なトカゲの追跡に立ち向かう際に考慮すべき最も重要な要素を如実に示しています。命からがら逃げ回る中で、その畏怖の念を抱かせ、恐怖を掻き立て、度肝を抜かれるような体の大きさこそが、実は最大の強みとなるのです。

成体のティラノサウルス・レックスは途方もなく巨大で、途方もなく力強かった。トリケラトプスの骨を噛み砕くほどの歯列を持ち、人間サイズの肉塊を顎で16フィート（約5メートル）も空中に投げ上げることができ、キリンほどの体高で、9トンの体重はゾウほどもあった。それでも、もし見かけたとしても、それほど心配する必要はない。オクラホマ州立大学で恐竜の生体力学を研究する生物学者エリック・スニベリー氏によると、ティラノサウルス・レックスは、これまで生きたどの動物よりも、運動に使う筋肉の割合が高かったという。それでも、ティラノサウルスは走ることができなかったので、逃げることもできただろう。

ネイチャー誌に掲載された「ティラノサウルスは速く走れなかった」という論文の筆頭著者であるジョン・R・ハッチンソン氏に、ティラノサウルスのレースでのパフォーマンスはどの程度だったか尋ねた。「短距離ジョギングくらいが精一杯でしょう」と彼は答えた。「しかも、スタートダッシュは無理でしょう」

信じられないほど力強く、脚の長いティラノサウルスが遅かったのも、鉱山の坑道で絶滅した際に爆発的な被害を受けたのと同じ数学的な理由による。表面積と同様に、骨の強度は体積の3乗の2乗にしかならない。その結果、動物が大きくなるにつれて、立つ、動く、走るのに比例してより多くの筋肉と脚の骨が必要になる。ある一定のサイズを超えると、後者は物理的に不可能になる。筋肉質の巨体であったにもかかわらず、ティラノサウルス・レックスの脚の骨は、軽快なジョギングの負荷さえあれば砕け散っていただろう。スニベリー氏は、その体重、筋肉、そして骨から判断して、成体のティラノサウルス・レックスが時速12～13マイル（約20～21キロメートル）以上で移動できたとは考えていない。 （時速 12 マイルは、体調にもよりますが、一般的な人間の最高速度に近いものです。100 メートル走を 20 秒で走るか、1 マイルを 5 分で走るかに相当します。しかし、T レックスのゆっくりとした加速と鋭い歯のおかげで、平均的なランナーでも、動きの鈍い捕食動物を追い抜いたり、出し抜いたりする十分なチャンスがあります。）¹

もちろん、ティラノサウルス・レックスだけがあなたの唯一の脅威ではありません。様々な大きさの肉食恐竜があなたを狙うかもしれません。そして、あなたが再び彼らを追い抜くことができるかどうかは、彼らの体重にかかっています。

3年前、ドイツ生物多様性研究センターで動物の運動を研究する生物学者ミリアム・ヒルトは、一見単純な疑問を投げかけました。「なぜ、最も大きく、最も力強い動物、つまりクジラ、ゾウ、サイは最速ではないのに、ネズミ、小魚、ヤスデといった最も小さな動物は最遅なのでしょうか？これは、速度には最適なサイズがあるということを示唆しているのでしょうか？」

ハートが見つけた答えは「イエス」だった。スピード重視の動物を設計するなら、その動物の体重は約200ポンド（約90kg）であるべきだ。泳ぐには少し重く、飛ぶには少し軽めに。

ハート氏は、サイズとスピードの間に正確な放物線状の関係を発見しました。これは、中型の恐竜を最も恐れる必要があるだけでなく、最大の恐竜を全く恐れる必要がないことを示唆しています。その理由は、パワー、加速、そしてそれらを支える代謝の相互作用によるものだと彼女は言います。

ハートは、動物の最高速度は二つの要素の交点にあることを発見した。一つ目は動物の筋力の総量であり、これは質量に比例する。しかし二つ目は質量を加速させる能力であり、これは比例しない。加速は無酸素性筋力、つまり筋線維に蓄えられたATPエネルギーに依存する。いわゆる速筋は、加速に必要な急速で強力な収縮を生み出すが、すぐに消耗してしまう。そして、その能力は代謝によって決まる。

理由は完全には解明されていないが、動物のエネルギー生産量（代謝）は質量に比例して減少する（より正確には0.75乗に比例する）。もし人間の代謝がネズミと同じであれば、1日に約25ポンド（約11kg）の食物を摂取しなければならない。しかし、実際には約4ポンド（約2.4kg）しか摂取していない。つまり、大型動物はより強く、より効率的であるが、加速して慣性を克服するために必要なエネルギーは、それに比例して少なくなるのだ。

このバランスを表すシンプルな式を作成することで、ヒルトは動物の体重のみに基づいて動物の速度を予測しました。彼女がそれを現代の動物の測定された速度と並べてグラフにすると、結果は次のようになりました。

最も興味深いのは（少なくとも私たちの目的においては）、ヒルトの発見によって、彼女は最大の恐竜の速度を予測することができたことです。彼女が自身の式に恐竜の体重を代入すると、次のような結果が得られました。

代謝と質量の限界のおかげで、約6,000ポンド（約2,800kg）を超える恐竜は捕食者として脅威とみなされなくなりました。そのサイズ以上の動物で、若く体力のある人間が追いつけない動物は、現代においても、歴史上もおそらく存在しないでしょう。

残念ながら、体重がはるかに軽い捕食性の脅威は数多く存在します。ハートの発見は、最大の恐竜にも速度の限界があることを明らかにしましたが、その限界以下では、動物の速度は体の大きさだけで決まるわけではありません。ほぼ同じ体重の2つの種、例えば人間とチーターでさえ、体の構造によって走る速度が劇的に異なることは明らかです。ランニングシューズの紐を結ぶ前に、敵の正確な速度を知る必要があります。遠くにいる恐竜を追い抜くことができるのか、それとも爬虫類のロードランナーとのレースに命を賭けるのかを知る必要があります。

しかし、骨といくつかの足跡の化石だけに基づいて、絶滅した種の正確な速度をどのように判断するのでしょうか?

幸いなことに、5月にPLOS Oneに掲載された研究で、古生物学者アレクサンダー・デチェッキ率いる科学者グループは、ハートのデータと英国の動物学者ロバート・アレクサンダーが開発した方程式を組み合わせることで、71種類の恐竜の走行速度を推定することに成功した。（1976年にアレクサンダーは、フェレットからサイまですべての動物が力学的に類似した歩き方で走るという注目すべき観察をした。これは、異なるサイズの振り子を振るように、単にスケールを変えるだけで動きを同じにすることができるときに使われる工学用語である。振り子の長さと角度がわかれば振り子の振動周波数を解くことができるのと同じように、アレクサンダーの発見によって科学者は恐竜の腰の高さと歩幅だけに基づいてその走行速度を推定することができた。）

残念ながら、これは重大な誤差を含む可能性のある大まかな計算式に過ぎないとハッチンソンは言う。例えば、デチェッキの計算によると、肉食恐竜のアルバートサウルスは時速22マイル（約35キロ）で走ったとされている。これなら逃げる可能性もあるが、チーターのように走っていた可能性もある。その場合は…¯\_(ツ)_/¯

それでも、アレクサンダーとハートの研究結果は、恐竜の行動、運動能力、そして進化について興味深い洞察をもたらしました。デチェッキの研究は、ティラノサウルスの歩幅、体重、走行速度を比較することで、ティラノサウルスが長い脚を進化させたのは速度を上げるためではないことを明らかにしました。彼らの発見によると、ティラノサウルスの速度は加速能力によって既に限界に達していたのです。ティラノサウルスは、歩行効率と持久力を向上させるために、脚の長い体格を進化させたのです。彼らの研究結果は、もしあなたが恐竜時代にタイムトラベルしたとしたら、T・レックスはあなたを追い抜くことはできないかもしれませんが、白亜紀後期のジェイソン・ボーヒーズのように、あなたを追い詰める可能性を示唆しています。（ただし、スニベリーは、成熟したティラノサウルス・レックスはエドモントサウルスやトリケラトプスのような、はるかに大きな獲物を狩っていたため、おそらく追い抜かれないだろうと言っています。）

しかし、デチェッキの推定によれば、他の肉食性の脅威はより回避が困難であったことが明らかです。中型で、素早く、危険な肉食動物はあまりにも多く、完全な一覧を作ることはできません。しかし、いくつかの種を例として挙げることはできます。もしあなたが目撃した恐竜が、以下に挙げた恐竜と似た体格であれば、同様の運動能力を持っていたと予想されます。

ドロマエオサウルス科（別名ラプター） | やや懸念あり^。2

アルバートサウルス| について。

デルタドロメウス| 非常に心配です。

金メダル候補か、少なくともアマチュアの速い短距離走者でない限り、これらの恐竜は運動能力であなたよりはるかに優れています。しかし、もし攻撃されても、すべてが無駄になるわけではありません。チーターとインパラ、ライオンとシマウマの追跡に関する研究は、あなたのような獲物となる動物にはいくつかの大きな利点があることを証明しています。

ロンドン大学王立獣医科大学のアラン・ウィルソン教授は運動生体力学を研究しており、同教授はこれらの捕食動物とその獲物に加速度計を取り付け、追跡時の正確な速度、敏捷性、戦術を算出し、有望な結果を得た。同教授の測定によると、チーターは少なくとも時速53マイル（約88キロメートル）で走れるが、その獲物であるインパラは最高でもわずか40マイル（約64キロメートル）だ。同様に、ライオンは時速72マイル（約84キロメートル）に達するが、シマウマは31マイル（約48キロメートル）しか走れない。しかし、速度で大きな差があるにもかかわらず、インパラとシマウマはどちらも追跡者の3回のうち2回は逃げることに成功している。また、ライオンはインパラより速いものの、捕獲率は低く、開けた野原でライオンを追いかけようともしない。ウィルソン教授の研究結果は、追跡中の恐竜は、大幅に速くない限り、人を捕まえることはできないことを示唆している。

しかし、それは走り方を知っていればの話だ。これらの爬虫類からただ全速力で逃げるだけでは、中生代に糞石として消えてしまうだろう。より運動能力の高い追跡者からうまく逃げるには、賢く走らなければならない。戦術を駆使しなければならない。そして何よりも、予測不可能でなければならない。

ウィルソンの加速度計でチーターから逃げるインパラの速度を測定したところ、時速40マイル（約64キロ）という驚異的なスピードを出せるにもかかわらず、命がけのレースでは31マイル（約54キロ）を超えることはほとんどないことがわかった。この驚くべき結果の説明として、彼の研究は、動物は最高速度に達すると機動性を犠牲にするためだと結論づけている。速度が上がると旋回角度が広がるため、軌道がはるかに予測しやすくなる。追跡してくるチーター、あるいはこの場合は恐竜から逃げるには、追跡者に進路を予測されないようにしなければならない。そのためには、速度を落として初めて可能な、急激で鋭い旋回が必要となる。

ウィルソンは捕食者と被捕食者の運動パラメータをコンピュータモデルに入力し、シミュレーションを実行した結果、追われる側が取るべき2つのシンプルな戦術を発見した。まず、恐竜に追われ始めたら、頻繁に進路を変えるが、減速はしない。捕食者の急接近速度は反応が遅れ、非効率的な経路を辿ることになるからだ。次に、捕食者が2、3歩まで迫ってきたら、急減速し、急旋回して加速する。この動きを適切なタイミングで行えば、追う側の速度が速いため、大きく旋回するようになり、1、2歩分ペースが遅れることになる。追いついたら、同じことを繰り返すのだ。

あなたの目的はインパラと同じです。時間を稼ぐことです。持久力のアドバンテージはあなたにあります。デチェッキ氏のような最近の研究によると、一部の恐竜種はその体格に対して驚異的な持久力を持っていた可能性が示唆されています。しかし、あなたの弾力のある腰、伸縮性のあるアキレス腱、そして効率的な冷却システムは、あなたを自然が生み出した最高の持久力ランナーの一人にしています。レースが長ければ長いほど、チャンスは高まります。

しかし、ある時点で残念ながら運動能力の差が限界を超えてしまい、どれだけ正確なタイミングでターンをしても通用しなくなります。スニベリー氏によると、最も危険なパーサーと対峙することになった場合、おそらくそうなるでしょう。スニベリー氏によると、このティラノサウルス・レックスは先ほどもお話ししたティラノサウルス・レックスと同じ種ですが、一つ大きな違いがあります。スニベリー氏によると、恐れるべきは最も大きな成体のティラノサウルスではなく、幼体だそうです。

14 歳のティラノサウルス レックス。 | 恐ろしい。

他の動物とは異なり、T・レックスは成体になってからが最速ではありません。むしろ、若い頃にピークに達し、その後は巨体によって速度が落ちます。14歳になると体重は2,000ポンド（約900kg）と比較的しなやかになり、推定時速53キロ（約53km）で、人間の骨を噛み砕くほどの強靭な顎を持つようになります。若いT・レックスは攻撃してくる可能性も高くなります。7,000ポンド（約3,200kg）のダックビル恐竜や5トン（約5.3kg）のトリケラトプスを狩る成体とは異なり、若いティラノサウルスは人間と同じくらいの大きさの動物を捕食していた可能性が高いからです。

オリンピックの短距離走者ならインパラ並みの確率で逃げられるかもしれないが、そうでなければ他の脱出手段に頼らざるを得ないだろう。小さな洞窟に潜り込める幸運や、頭から飛び込めるほど生い茂ったイバラの茂みに遭遇する幸運に恵まれるかもしれない。あるいは、ティラノサウルスを罠にかけることで、自ら幸運を掴むこともできる。水場や杭を立てた穴、あるいは噴火を望むなら、非常に深い坑道の上に茂みを敷き詰めてみるのもいいだろう。

イラスト：コーディ・キャシディ。チャート：ミリアム・ハート、コーディ・キャシディ、Wiredスタッフ

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