古生物学家计算出白垩纪时期大约有25亿头霸王龙在北美地区游荡

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古生物学家计算出白垩纪时期大约有25亿头霸王龙在北美地区游荡

据国外媒体报道,在白垩纪,有多少暴龙在北美游荡?多年来,这个问题一直困扰着古生物学家查尔斯·马歇尔和他的同事,直到马歇尔和他的学生们一起工作,最终找到了答案。这项发表在本周《科学》杂志上的研究发现,大约2万只成年霸王龙可能生活在某个时间点,误差约为10倍,这与马歇尔大多数同事的猜测大致一致。

这是包括马歇尔在内的很少有古生物学家能够完全理解的。这意味着在恐龙在地球上行走的大约250万年间,有25亿暴龙在里约生活和死亡。

到目前为止,还没有人能计算出这种灭绝动物的数量。乔治·盖洛德·辛普森,上个世纪最有影响力的古生物学家之一,认为这项任务是不可能的。

古生物学家计算出白垩纪时期大约有25亿头霸王龙在北美地区游荡-第1张图片-IT新视野

马歇尔是加州大学古生物学博物馆馆长,加州大学伯克利分校综合生物学、地球和行星科学教授。

“在某种程度上,这个项目一开始只是一时兴起。当我手里拿着一块化石的时候,我不禁想知道这种动物存在于数百万年前,而现在我却拿着它的部分骨架——这似乎是不可能的。我一直在想,“这有多不可能啊?是千分之一、百万分之一还是十亿分之一?”后来我开始意识到,也许我们真的可以估算出活着的人数,这样我就可以回答这个问题了,”马歇尔说。

马歇尔很快指出,这些估计是高度不确定的。在任何给定的时间,霸王龙的数量可能是20000只成年龙,95%的置信区间为1300到328000。因此,这个物种一生中存在的个体总数可能在1400亿到420亿之间。”从化石记录中很难做出定量的估计。在我们的研究中,我们专注于对需要计算的变量设置强有力的约束,而不是专注于做出最佳估计。”

马歇尔和他的团队随后使用蒙特卡罗计算机模拟来确定数据中的不确定性如何转化为结果中的不确定性。

马歇尔说,数据中最大的不确定性集中在恐龙生态的确切性质上,包括霸王龙的样子。这项研究基于加州大学圣巴巴拉分校的约翰·达茅斯(John damuth)发表的数据,该数据将活动物的体重与动物的数量密度联系起来,即达茅斯法则。他说,虽然这种关系非常密切,但生态差异会导致生理和生态位相同的动物种群密度发生巨大变化。例如,美洲虎和鬣狗的体型差不多,但鬣狗在栖息地的密度是美洲虎的50倍。

马歇尔说:“我们的计算依据的是活动物体重与种群密度之间的关系,但这种关系的不确定性跨越两个数量级。”。令人惊讶的是,我们估计的不确定性主要来自生态变化,而不是我们使用的古生物数据的不确定性。”

作为计算的一部分,马歇尔选择将霸王龙视为捕食者,其能量需求介于狮子和地球上最大的蜥蜴科莫多之间。

霸王龙在生态系统中的位置问题导致马歇尔和他的团队忽视了一个事实,即幼年霸王龙在化石记录中所占比例不足,实际上可能与成年霸王龙分开生活,捕食不同的猎物。当霸王龙成熟的时候,它的下颚要强壮一个数量级,这使得它能够咬碎骨头。这表明幼年霸王龙和成年霸王龙捕食的猎物不同,它们几乎是不同的捕食者。

新墨西哥大学进化生物学家费利西亚·史密斯最近的一项研究支持了这种可能性。本研究假设在晚白垩世,中型食肉动物和大型霸王龙的消失是由于幼年霸王龙占据了这个生态位所致。

对此,加州大学伯克利分校的科学家从科学文献和同事的专业知识中寻找数据,估计霸王龙性成熟的可能年龄为15.5岁,最长寿命可能在20岁以上,平均成年体重也就是所谓的生态体重-大约5200公斤。此外,他们利用霸王龙一生中的生长速度数据得出结论,霸王龙在性成熟前后都有一个快速的生长阶段,在这个阶段它们可以长到7000公斤左右。

根据这些估算,研究人员还计算出每一代恐龙的寿命约为19年,平均种群密度约为每100平方公里一只恐龙。

然后他们估计霸王龙的总地理面积约为230万平方公里,该物种存活了约250万年。他们计算出霸王龙的常住人口是20000。这个物种已经生活了大约127000代,这意味着总共有25亿个个体。

在这个物种的历史上,有这么多的后幼年恐龙,更不用说可能还有更多的幼年恐龙。那么这些骨头呢?古生物学家发现的这些个体的比例是多少?到目前为止,只有不到100只暴龙被发现,其中许多只有一个骨骼化石。

马歇尔说:“如今,里约公共博物馆里有32只保存相对完好的成年暴龙。在我们生活过的所有成年人中,这意味着我们有八千万分之一的成年人

马歇尔预计他的同行们会对大多数数据持批评态度,但他认为,他估算灭绝物种数量的框架是可行的,对估算其他化石物种的数量也是有用的。

“从某种意义上说,这是一项关于我们知道多少和如何知道的古生物学研究。令人惊奇的是,我们对这些恐龙的了解如此之多,以至于我们可以从中计算出更多。在过去的几十年里,我们对霸王龙的了解有了很大的扩展,这得益于更多的化石、更多的分析方法,以及更好的整合已知化石信息的方法。”

Marshall还说,研究人员以计算机编码的形式提供的框架也为古生物学家挖掘化石时可能遗漏了多少物种奠定了基础。有了这些数字,我们就可以开始估计在化石记录中我们可能会失去多少短命的、地理上特殊的物种。这可能是一种开始量化我们不知道的东西的方法。”


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