Это вопрос, которым Чарльз Маршалл много лет приставал к своим коллегам-палеонтологам, пока наконец не объединился со своими учениками, чтобы найти ответ.
Команда обнаружила, что на этой неделе в журнале Science будет опубликовано около 20000 взрослых T. rexes, вероятно, жили когда-то, плюс-минус коэффициент 10, что является примерно тем, что предполагало большинство его коллег.
По его словам, немногие палеонтологи в полной мере осознали, в том числе и он сам, что это означает, что около двух.5 миллиардов человек прожили и умерли примерно за 2,5 миллиона лет, пока динозавр ходил по Земле.
До сих пор никому не удавалось вычислить численность популяций давно вымерших животных, и Джордж Гейлорд Симпсон, один из самых влиятельных палеонтологов прошлого века, считал, что это невозможно.
Маршалл, директор Музея палеонтологии Калифорнийского университета, кафедры палеонтологии Филипа Сэндфорда Буна и профессор интегративной биологии и науки о Земле и планетах Калифорнийского университета в Беркли, также был удивлен, что такой расчет возможен.
«В каком-то смысле проект только начинался с забавы», – сказал он. "Когда я держу окаменелость в руке, я не могу не удивляться невероятности того, что это самое животное было живым миллионы лет назад, и вот я держу часть его скелета – это кажется невероятным. Мне все время приходил в голову вопрос: «Насколько это невероятно?
Это один из тысячи, один из миллиона, один из миллиарда?’А потом я начал понимать, что, возможно, мы действительно сможем оценить, сколько из них было живо, и, таким образом, я мог ответить на этот вопрос."
Маршалл сразу же отмечает, что неточности в оценках велики. В то время как население T. rexes, вероятнее всего, было 20 000 взрослых в любой момент времени, 95% доверительный интервал – диапазон популяции, в пределах которого с 95% вероятностью находится реальное число, – составляет от 1300 до 328 000 особей. Таким образом, общее количество особей, существовавших на протяжении жизни вида, могло составлять от 140 миллионов до 42 миллиардов.
«Как заметил Симпсон, очень сложно делать количественные оценки с помощью летописи окаменелостей», – сказал он. «В нашем исследовании мы сосредоточились на разработке надежных ограничений на переменные, необходимые для наших расчетов, а не на том, чтобы делать наилучшие оценки как таковые."
Затем он и его команда использовали компьютерное моделирование методом Монте-Карло, чтобы определить, как неопределенности в данных переводятся в неопределенности в результатах.
По словам Маршалла, наибольшая неопределенность в этих цифрах связана с вопросами о точной природе экологии динозавров, в том числе о том, как теплокровные T. Рекс был.
Исследование основано на данных, опубликованных Джоном Дамутом из Калифорнийского университета в Санта-Барбаре, которые связывают массу тела с плотностью популяции живых животных, и эта связь известна как закон Дамута. По его словам, несмотря на сильную взаимосвязь, экологические различия приводят к большим колебаниям плотности популяции животных с одинаковой физиологией и экологической нишей. Например, ягуары и гиены примерно одинакового размера, но гиены встречаются в их среде обитания с плотностью, в 50 раз превышающей плотность ягуаров в их среде обитания.
«Наши расчеты зависят от этой связи для живых животных между массой их тела и плотностью популяции, но неопределенность в этой связи составляет около двух порядков», – сказал Маршалл. "Удивительно, но в неопределенности наших оценок преобладает эта экологическая изменчивость, а не неопределенность в палеонтологических данных, которые мы использовали."
В рамках расчетов Маршалл решил рассматривать T. rex как хищник с потребностями в энергии на полпути между потребностями льва и дракона Комодо, самой большой ящерицы на Земле.
Проблема T. rex в экосистеме побудило Маршалла и его команду игнорировать молодых T. рексы, которые недопредставлены в летописи окаменелостей и на самом деле могли жить отдельно от взрослых особей и преследовать другую добычу.
Поскольку T. rex перешел в зрелость, его челюсти стали на порядок сильнее, что позволило ему дробить кости. Это говорит о том, что молодые и взрослые особи ели разную добычу и были почти как разные виды хищников.
Эта возможность подтверждается недавним исследованием, проведенным биологом-эволюционистом Фелисией Смит из Университета Нью-Мексико, которое выдвинуло гипотезу о том, что отсутствие хищников среднего размера наряду с массивными хищными T. rex в позднем меловом периоде произошла из-за того, что молодые T. Рекс заполнил эту экологическую нишу.
Что говорят нам окаменелости
Ученые Калифорнийского университета в Беркли изучили научную литературу и опыт коллег, чтобы найти данные, которые они использовали для оценки вероятного возраста половой зрелости T. Рекс было 15.5 лет; его максимальная продолжительность жизни, вероятно, была около 20 лет; а его средняя масса тела взрослого человека – так называемая экологическая масса тела – составляла около 5200 килограммов, или 5.2 тонны. Они также использовали данные о том, как быстро T. rexes росли на протяжении всей своей жизни: они резко увеличивались в период половой зрелости и могли вырасти до 7000 килограммов, или 7 тонн.
Из этих оценок они также подсчитали, что каждое поколение длилось около 19 лет, а средняя плотность населения составляла около одного динозавра на каждые 100 квадратных километров.
Затем, оценивая, что общий географический диапазон T. Рекс было около 2.3 миллиона квадратных километров, и что этот вид выживал примерно 2,5 миллиона лет, они подсчитали, что постоянная численность популяции составляет 20000 человек.
В общей сложности около 127000 поколений этого вида жили, что составляет около 2-х поколений.5 миллиардов человек в целом.
С таким большим количеством пост-ювенильных динозавров за всю историю этого вида, не говоря уже о молодых, которые предположительно были более многочисленными, куда делись все эти кости?? Какая часть этих особей была обнаружена палеонтологами?? На сегодняшний день менее 100 т. rex, многие из которых представлены одной окаменелой костью.
"Есть около 32 относительно хорошо сохранившихся пост ювенильных T. rexes в государственных музеях сегодня ", – сказал он. "Из всех когда-либо живших постювенальных взрослых особей это означает, что у нас есть примерно один из 80 миллионов."
"Если мы ограничим наш анализ скорости извлечения окаменелостей тем, где T. rex являются наиболее распространенными ископаемыми, это часть знаменитой формации Хелл-Крик в Монтане, по нашим оценкам, мы обнаружили примерно одну из 16000 из T. rexes, которые жили в этом регионе в течение того временного интервала, когда откладывались породы ", – добавил он. "Мы были удивлены этим числом; эта летопись окаменелостей отражает гораздо большее представление о живых, чем я предполагал вначале. Он может быть как один на 1000, если там почти никто не живет, или может быть как один на четверть миллиона, учитывая неопределенность в оценочной плотности населения этого зверя."
Маршалл ожидает, что его коллеги будут спорить со многими, если не с большинством, цифрами, но он считает, что его вычислительная схема для оценки вымерших популяций будет актуальной и будет полезной для оценки популяций других окаменелых существ.
«В некотором смысле это было палеонтологическим упражнением в том, как много мы можем знать и как мы это узнаем», – сказал он. "Удивительно, как много мы на самом деле знаем об этих динозаврах и, исходя из этого, насколько больше мы можем вычислить.
Наши знания о T. rex так сильно расширился за последние несколько десятилетий благодаря большему количеству окаменелостей, большему количеству способов их анализа и лучшим способам интеграции информации по многочисленным известным окаменелостям."
Структура, которую исследователи сделали доступной в виде компьютерного кода, также закладывает основу для оценки того, сколько видов палеонтологи могли пропустить при раскопках в поисках окаменелостей, сказал он.
«Имея эти цифры, мы можем начать оценивать, сколько недолговечных, географически специализированных видов мы можем пропустить в летописи окаменелостей», – сказал он. "Это может быть способ начать количественную оценку того, чего мы не знаем."