Dinosauruksen liikkuminen

Mitä dinosauruksen liikkuminen paljastaa

Tapa, jolla dinosaurus liikkui, kertoo paljon sen elämästä: oliko se nopea saalistaja, hidas jättiläinen vai laumassa vaeltava kasvinsyöjä. Dinosauruksen liikkuminen voidaan päätellä sekä luuston rakenteesta että fossiloituneista jäljistä, jotka ovat säilyttäneet eläinten askelten jäljet miljoonien vuosien ajan. Harva piirre kertoo eläimen elämästä yhtä paljon kuin sen tapa liikkua.

Liikkumistapa vaihteli rajusti. Toiset juoksivat kahdella jalalla, toiset kävelivät raskaasti neljällä, ja osa pystyi vaihtamaan näiden välillä. Luut, lihasten kiinnityskohdat ja fossiloituneet jäljet yhdessä paljastavat, miten kukin laji oikeasti liikkui maastossaan.

Kaksi jalkaa vai neljä?

Kaikki dinosaurukset polveutuivat kaksijalkaisista esi-isistä. Varhaiset dinosaurukset kävelivät takajaloillaan, mikä vapautti etujäsenet muuhun käyttöön. Osa lajeista säilytti tämän kaksijalkaisuuden koko historiansa ajan — erityisesti petodinosaurukset eli teropodit pysyivät aina kaksijalkaisina, ja niiden joukosta kehittyivät lopulta linnut.

Monet kasvinsyöjät sen sijaan palasivat neljälle jalalle. Kun keho kasvoi ja painoi yhä enemmän, neljä tukijalkaa kannatteli sitä paremmin. Sauropodit, sarvidinosaurukset ja panssaroidut dinosaurukset kehittyivät kaikki tukeviksi neljäjalkaisiksi jättiläisiksi.

Osa lajeista osasi molemmat. Esimerkiksi Stegosaurus ja monet iguanodontit pystyivät liikkumaan sekä kahdella että neljällä jalalla — ilmiö, jota kutsutaan fakultatiiviseksi neljäjalkaisuudeksi. Ne saattoivat laiduntaa rauhassa neljällä jalalla mutta nousta kahdelle yltääkseen korkealle tai liikkuakseen nopeammin.

Liikkuminen muuttui myös eläimen kasvaessa. Monet dinosaurukset olivat nuorina kevyempiä ja ketterämpiä kuin aikuisina, ja jotkin lajit saattoivat liikkua nuorina kahdella jalalla mutta siirtyä neljälle kasvettuaan raskaammiksi. Sama laji saattoi siis liikkua eri tavoin eri elämänvaiheissa.

Siirtymä kaksijalkaisuudesta neljäjalkaisuuteen tapahtui useaan kertaan toisistaan riippumatta eri kasvinsyöjäryhmissä. Tämä osoittaa, että dinosauruksen liikkuminen sopeutui joustavasti kehon koon ja elämäntavan mukaan — sama ratkaisu syntyi yhä uudelleen, kun eläimet kasvoivat suuriksi.

Kuinka nopeasti dinosaurukset juoksivat?

Nopeus riippui koosta ja rakenteesta. Pienet, kevytrakenteiset petodinosaurukset olivat todennäköisesti ketteriä ja nopeita juoksijoita, joiden pitkät, hoikat takajalat oli selvästi rakennettu vauhtiin. Niiden jäljistä on löydetty merkkejä jopa täydestä juoksusta, jossa molemmat jalat olivat hetkellisesti ilmassa.

Suurten petojen tilanne oli toinen. Kuuluisa kysymys on, pystyikö Tyrannosaurus rex juoksemaan. Vuonna 2017 Manchesterin yliopiston tutkimus mallinsi sen liikkumista kahdella biomekaanisella menetelmällä ja päätyi siihen, että todellinen juoksu olisi kuormittanut sen luustoa liikaa — luut olisivat voineet murtua oman painon alla.

Tutkimuksen mukaan T. rex oli siis rajoittunut nopeaan kävelyyn, ei varsinaiseen juoksuun. Sama pätee todennäköisesti muihin jättikokoisiin petoihin kuten Giganotosaurukseen. Tämä haastaa vanhan mielikuvan T. rexistä saalistaan täydellä vauhdilla jahtaavana pedosta — se oli pikemminkin tehokas ja kestävä kävelijä, ei sprintteri.

Suurten petojen hitaus ei tarkoittanut, että saalis pääsi helposti pakoon. Myös saaliseläimet, kuten suuret kasvinsyöjät, olivat hitaita, joten huippunopeutta ei välttämättä tarvittu. Lisäksi pitkät jalat tarkoittivat pitkää askelta, joten T. rex saattoi liikkua reippaasti kävellenkin.

Keskikokoiset kaksijalkaiset dinosaurukset olivat todennäköisesti nopeimpia. Niillä yhdistyi riittävä koko pitkiin askeliin ja silti kevyt rakenne, joka ei kuormittanut luita liikaa. Tällaiset lajit saattoivat saavuttaa selvästi suurempia nopeuksia kuin jättikokoiset pedot.

Mitä jäljet kertovat?

Fossiloituneet jäljet ovat ainutlaatuinen tietolähde, sillä ne tallentavat elävän eläimen liikkeen, eivät vain sen luita. Askelpituuden ja jalan pituuden suhteesta voidaan laskea, kuinka nopeasti eläin liikkui jälkien jättämisen hetkellä — menetelmän kehitti tutkija R. McNeill Alexander jo 1970-luvulla.

Jäljet kertovat myös asennosta. Niiden perusteella tiedetään, että dinosaurukset kävelivät jalat suoraan vartalon alla, eivät sivuille harottaen kuten matelijat. Tämä pystyasento oli energiatehokas ja mahdollisti sekä suuren koon että pitkien matkojen taittamisen vähällä vaivalla.

Jäljistä erottuu myös sormien ja varpaiden asento. Petodinosaurusten jäljissä näkyy tyypillisesti kolme eteenpäin osoittavaa varvasta, kun taas sauropodien jäljet ovat suuria, pyöreitä ja niissä erottuvat etu- ja takajalan painaumat.

Vedessä liikkuminen on oma lukunsa. Vaikka dinosaurukset olivat maaeläimiä, monet niistä osasivat uida, ja jäljistä on tunnistettu uimisen merkkejä. Kelluva eläin kosketti pohjaa vain etujalkojen kynsillä, mikä jätti omanlaisensa, katkonaisen jälkikuvion.

Jäljet voivat paljastaa muutakin kuin nopeuden. Niistä on tunnistettu merkkejä ontumisesta, levähdyspaikoista ja jopa uimisesta, kun vain etujalkojen kynnet ovat raapaisseet pohjaa eläimen kelluessa. Tällaiset yksityiskohdat tekevät jäljistä korvaamattoman tietolähteen.

Liikkuivatko dinosaurukset laumoissa?

Jäljet ovat parasta todistusaineistoa myös sosiaalisesta käyttäytymisestä. Useista löytöpaikoista on löydetty rinnakkaisia, samaan suuntaan kulkevia jälkiä, jotka viittaavat siihen, että eläimet liikkuivat yhdessä laumana.

Tällaisia laumajälkiä on löydetty sekä sauropodeilta että ornitopodeilta. Joissakin sauropodijäljissä näkyy suuria ja pieniä yksilöitä kulkemassa yhdessä, mikä viittaa siihen, että nuoret liikkuivat aikuisten suojassa keskellä laumaa.

Laumassa liikkuminen antoi suojaa pedoilta ja helpotti ravinnon etsintää. Sama käyttäytyminen on yleistä nykyisillä kasvinsyöjillä, ja jäljet osoittavat tämän käyttäytymisen ulottuvan syvälle dinosaurusten historiaan.

Liikkumistapa vaikutti myös siihen, missä eläin pystyi elämään. Nopeat juoksijat menestyivät avoimilla tasangoilla, kun taas raskaat neljäjalkaiset jättiläiset suosivat tasaista maastoa, joka kantoi niiden painon. Näin liikkuminen ja elinympäristö olivat tiiviisti sidoksissa toisiinsa.

Kuuluisia laumajälkiä löydettiin jo 1930-luvulla Texasista, missä rinnakkaiset sauropodijäljet tulkittiin lauman kulkemiksi. Sittemmin vastaavia on löytynyt eri puolilta maailmaa, mikä vahvistaa kuvan monista dinosauruksista sosiaalisina, yhdessä liikkuvina eläiminä.

Luut ja lihakset liikkeen takana

Liikkumisen ymmärtäminen alkaa luustosta. Lonkan, reiden ja jalan luiden muoto sekä lihasten kiinnityskohdat paljastavat, kuinka voimakas ja nopea eläin oli. Hännän tyveen kiinnittynyt suuri caudofemoralis-lihas oli petodinosaurusten tärkein liikevoiman lähde, joka veti takaraajaa voimakkaasti taaksepäin joka askeleella.

Jalkojen mittasuhteet kertovat nopeudesta. Pitkä jalan alaosa suhteessa reiteen on tyypillinen nopeille juoksijoille, kun taas lyhyt, tukeva jalka kertoo voimasta ja painon kannattelusta. Vertaamalla näitä nykyeläimiin tutkijat arvioivat, millaista dinosauruksen liikkuminen oli ja huippunopeutta.

Myös jalkaterän rakenne kertoo paljon. Useimmat dinosaurukset kävelivät varpaillaan, jolloin jalkapöytä oli osa jalkaa eikä koskettanut maata. Pitkä jalkapöytä antoi lisää askelpituutta ja nopeutta, kun taas lyhyt ja tukeva jalkapöytä kertoi voimasta painon kannattelussa.

Liikkuminen ja lämminverisyys

Liikkuminen liittyy myös aineenvaihduntaan. Aktiivinen kävely ja juoksu vaativat paljon energiaa, jota vain lämminverinen eläin pystyy tuottamaan kestävästi. Biomekaaniset tutkimukset ovat arvioineet, että monien dinosaurusten liikkumisen energiankulutus ylitti kylmäveristen eläinten kyvyt jo kävelyvauhdissa.

Tämä on yksi todiste siitä, että ainakin osa dinosauruksista oli lämminverisiä tai ainakin huomattavasti aktiivisempia kuin nykymatelijat. Tehokas, pystyssä tapahtuva liikkuminen sopii paremmin aktiiviseen, lämmintä tuottavaan elämäntapaan kuin hidasliikkeiseen, kylmäveriseen olemukseen.

Pienimmät, höyhenpeitteiset dinosaurukset olivat lähimpänä lintujen aineenvaihduntaa ja liikkumista. Niillä dinosauruksen liikkuminen muistutti jo paljon nykylintujen ketterää, energiapitoista liikettä, joka lopulta johti lentokyvyn kehittymiseen.

Näin liikkumista tutkitaan

Liikkumista tutkitaan yhdistämällä luusto, jäljet ja tietokonemallinnus. Digitaaliseen luurankoon lisätään arvioidut lihakset, ja simulaatio laskee, millaiset liikkeet olisivat olleet mahdollisia kuormittamatta luita liikaa. Juuri tällä menetelmällä pääteltiin, ettei jättikokoinen T. rex voinut juosta luitaan vaarantamatta.

Jälkien ja luiden yhdistäminen antaa luotettavimman kuvan. Kun samalta lajilta löytyy sekä luuranko että jälkiä, dinosauruksen liikkuminen voidaan rekonstruoida poikkeuksellisen tarkasti — askelten pituutta, nopeutta ja asentoa myöten. Näin sukupuuttoon kuolleet jättiläiset saadaan jälleen liikkeelle, ainakin tutkijoiden tietokoneissa ja tieteen keinoin.