Part.1

從(cong) 《侏羅紀公園》到《侏羅紀世界》，在這個(ge) 全球最著名的恐龍電影係列中，霸王龍（Tyrannosaurus rex）是永恒不變的頂級王者。
《侏羅紀公園》劇照。圖片來源：環球影業(ye)

無論是在流行文化中，還是在古生物研究領域，霸王龍一直都是當之無愧的“明星”。在6000多萬(wan) 年前的遠古地球上，這種頂級捕食者存在了數百萬(wan) 年，屹立在食物鏈的頂端俯視眾(zhong) 生。當時，霸王龍分布相對廣泛，在許多地方留下了化石，使得古生物學家對這種恐龍有了相對深入的了解。

然而，你或許沒有想過一個(ge) 更有意思的問題：究竟有多少隻霸王龍曾經在地球上出現過？

答案可能比你想象的更多。

根據近日發表於(yu) 《科學》雜誌上的一篇論文估算，在霸王龍長達百萬(wan) 年的生存期內(nei) ，總共約25億(yi) 隻霸王龍曾在地球上生存。如果我們(men) 回到這段時間中的任意一個(ge) 時刻，應當有約2萬(wan) 隻霸王龍存在。研究人員相信，這種估算方法未來有機會(hui) 用於(yu) 更多古生物，讓我們(men) 能對遠古世界有一種不同視角的認識。

Part.2

在這項新研究中，科學家采用了一種全新的方法估算霸王龍的種群數量。團隊將目前對霸王龍相對全麵的研究，與(yu) 相關(guan) 的生態學原理結合在了一起。
這張原理圖展示了科學家利用近代生物學和古生物學的數據，估算霸王龍的種群和其他相關(guan) 變量，並最終計算出霸王龍的個(ge) 體(ti) 數量。| 圖片來源：Marshall, C. R. et al./ Science (2021)

數值的估計離不開化石證據。首先，研究人員從(cong) 骨骼的微觀生長模式推斷，霸王龍的初次交配一般在15歲左右。結合生長記錄，科學家還可以繪製其生存曲線，估計霸王龍存活到特定年齡的幾率。

利用這兩(liang) 組數字，研究估計出霸王龍每一代的世代時間平均約為(wei) 19年。而這個(ge) 物種在地球上存在了約240萬(wan) 年（估計範圍為(wei) 120萬(wan) 至360萬(wan) 年，此處數據為(wei) 中間值）。根據這些信息可以得到，霸王龍共繁衍了約127000代。

接下來，如果能夠估計每一代的個(ge) 體(ti) 數量，那我們(men) 就能知道曾有多少隻霸王龍出現在地球上。

在生態學中，體(ti) 重和種群密度之間有一種公認的關(guan) 係，被稱為(wei) 達茅斯定律（Damuth’s Law）。簡單理解，體(ti) 型更龐大的動物自然需要更多生存空間，比如，一平方千米的草原可以養(yang) 活的兔子數量，比同樣麵積養(yang) 活的大象數量肯定要多得多。這種關(guan) 係也與(yu) 新陳代謝有關(guan) ，因為(wei) 消耗更多能量的動物也需要更多的空間。
達茅斯定律將體(ti) 重與(yu) 種群密度聯係在了一起。| 圖片來源：Sara Volz via The Conversation under CC BY-ND

古生物學家已經對霸王龍的體(ti) 重做出了一係列可靠的估計，也對它的新陳代謝進行了評估。它們(men) 的新陳代謝應該比哺乳動物要慢，但比現存的科莫多巨蜥要快一些。

根據達茅斯定律估計，平均來說，古代世界中每約109.9平方千米應該就生活著一隻霸王龍。將種群密度乘以霸王龍生活區域的麵積可知，每一代存在著約20000隻個(ge) 體(ti) 。

一旦我們(men) 計算出了平均種群規模，就能夠推算出霸王龍的化石率，也就是在6600萬(wan) 年後的現在，人們(men) 發現一具霸王龍骨骼的可能性。
圖片來源：Franz Anthony under CC BY-ND

這個(ge) 問題的答案是約八千萬(wan) 分之一。換句話說，每當我們(men) 看到一具在博物館裏展示的清晰可辨的霸王龍標本，其背後其實“藏”著遠古世界中8000萬(wan) 隻成年霸王龍。這個(ge) 比例再一次直觀地告訴我們(men) ，化石記錄實際上有多麽(me) 地不完整。

Part.3

由於(yu) 物種的世代時間、生存時期和範圍等數據的不確定性，對滅絕動物的估計難免包含一些不確定性。這裏的“25億(yi) ”也是取中間值後的估算結果。

事實上，研究所估計霸王龍的種群密度範圍，從(cong) 每7平方千米一隻，到每1724平方千米一隻不等。但令人驚訝的是，這種不確定性的最主要來源其實是達茅斯定律。舉(ju) 個(ge) 簡單的例子，北極狐和袋獾的體(ti) 重相當，但袋獾的種群密度實際上是北極狐的6倍。現存動物的這種巨大差異同樣會(hui) 影響研究人員對已滅絕的古生物的判斷。

科學家認為(wei) ，研究人采用的新方法還可以用來計算其他滅絕物種的種群規模。比如，未來我們(men) 也許能夠了解霸王龍的數量是否隨著三角龍（Triceratops）種群的變化而上下波動。這兩(liang) 類恐龍之間的關(guan) 係類似於(yu) 如今狼和駝鹿的捕食關(guan) 係，對於(yu) 生活在生態係統中的動物來說，它們(men) 顯然無法“獨善其身”。隨著對更多物種的了解，我們(men) 對遠古生態係統可能也會(hui) 有更清晰的認識。

然而，目前其他大多數恐龍還沒有如此豐(feng) 富數據，讓科學家能夠進行相對完整的統計和計算。如果未來想把這項強大的技術應用到其他滅絕動物身上，還有更多的挖掘工作需要進行。

#參考來源：

https://theconversation.com/how-many-tyrannosaurus-rex-walked-the-earth-159041https://science.sciencemag.org/content/372/6539/284 https://www.theguardian.com/science/2021/apr/15/tyrannosaurus-rex-total-population#

圖片來源：
封麵：Philippe Put / Flickr under CC BY

文首圖：Franz Anthony / CC BY-ND
文章來源：原理


關(guan) 注【深圳科普】微信公眾(zhong) 號，在對話框：
回複【最新活動】，了解近期科普活動
回複【科普行】，了解最新深圳科普行活動
回複【研學營】，了解最新科普研學營
回複【科普課堂】，了解最新科普課堂
回複【科普書(shu) 籍】，了解最新科普書(shu) 籍
回複【團體(ti) 定製】，了解最新團體(ti) 定製活動
回複【科普基地】，了解深圳科普基地詳情
回複【觀鳥星空体育官网入口网站】，學習(xi) 觀鳥相關(guan) 科普星空体育官网入口网站
回複【博物學院】，了解更多博物學院活動詳情