Вопрос о количестве живших когда-то на территории Америки тираннозавров Чарльз Маршалл (Charles Marshall) задавал себе и коллегам-палеонтологам в течение многих лет, но для того, чтобы хоть немного приблизиться к ответу, ему пришлось набрать команду и провести собственное исследование.
Итогом работы стала статья, опубликованная в журнале Science.
Маршалл и его коллеги полагают, что единовременно жило около 20 000 взрослых тираннозавров (Tyrannosaurus rex). И это значит, что за время существования вида (приблизительно два с половиной миллиона лет) существовало около 2,5 миллиарда особей.
До сих пор никому не удавалось вычислить численность давно вымерших животных, а Джордж Гейлорд Симпсон, один из самых заметных палеонтологов прошлого века, считал, что это вовсе невозможно.
Профессор Калифорнийского университета в Беркли Чарльз Маршалл рассказывает:
«Когда держу в руке окаменелость, я не могу не удивляться тому, что это то существо, что жило миллионы лет назад, и вот я держу часть его скелета — это кажется невероятным. В моей голове всё время вертелся вопрос: насколько оно редкое? Одно из тысячи, одно из миллиона, из миллиарда? И тогда я начал задумываться, что, возможно, мы и правда способны оценить, сколько их было».
Маршалл особо отмечает, что точность подсчёта пока невелика. 20 000 взрослых особей единовременно — наиболее реалистичная оценка, но есть вероятность, что численность колебалась в промежутке между 1300 и 328 000 особей. Таким образом, общее число особей, существовавших в течение жизни вида, могло составлять от 140 миллионов до 42 миллиардов.
«Как заметил Симпсон, очень трудно делать количественные оценки на основе ископаемой летописи, — продолжает Маршалл. — В нашем исследовании мы сосредоточились на определении надёжных ограничений для переменных, необходимых в наших расчётах, а не на получении максимально точных оценок как таковых».
Маршалл и его команда применили моделирование с использованием метода Монте-Карло, чтобы определить, как неопределённость в данных соотносится с неопределённостью в результатах.
Наибольшая неопределённость в этих цифрах, по словам Маршалла, сосредоточена вокруг вопросов об экологии динозавра, в том числе о том, насколько он был теплокровен. Работа опирается на материалы, опубликованные Джоном Дамутом (John Damuth) из Калифорнийского университета в Санта-Барбаре (UC Santa Barbara), связывающие массу тела с плотностью популяции животных. Хотя эта связь сильна, замечает исследователь, экологические различия приводят к большим колебаниям плотности популяции для животных со схожей физиологией и экологической нишей. Например, ягуары и гиены примерно одинакового размера, но гиены встречаются в своей среде обитания в 50 раз чаще, чем ягуары в своей.
«Наши расчёты построены на этой зависимости, справедливой для ныне существующих животных, между их массой тела и плотностью популяции, но неопределённость для этой связи охватывает около двух порядков величины, — сказал Маршалл. — Удивительно, но в наших оценках преобладает неопределённость экологической изменчивости, а не неопределённость палеонтологических данных, которые мы использовали».
При расчётах Маршалл рассматривал тираннозавра как хищника с энергетическими потребностями на полпути между львом и комодским вараном.
Вопрос о месте T. rex в экосистеме привёл Маршалла и его команду к игнорированию неполовозрелых особей изучаемого динозавра. Они и недостаточно полно представлены в ископаемой летописи и, что важно в контексте исследования, скорее всего жили отдельно от взрослых и преследовали другую добычу. Когда тираннозавр достигал зрелости, его челюсти становились на порядок сильнее, что позволяло ему дробить кости. Это говорит о том, что молодые и взрослые особи питались разной добычей и проявляли себя как разные виды хищников.
Эта точка зрения подтверждается недавним исследованием, проведённым эволюционным биологом Фелицией Смит (Felicia Smith) из Университета Нью-Мексико, которая предположила, что отсутствие хищников среднего размера наряду с массивными хищными тираннозаврами в позднемеловом периоде вызвано тем, что ювенильные тираннозавры заняли эту экологическую нишу.
Что говорят и о чём умалчивают окаменелости
Работа специалистов Калифорнийского университета в Беркли основана на материалах прошлых исследований. Палеонтологи полагают, что половая зрелость тираннозавра наступала в возрасте 15,5 лет, а максимальная продолжительность жизни была, вероятно, около двадцати лет; средняя масса тела взрослой особи — около 5200 кг, или 5,2 тонны (максимум — до семи тонн). Пригодились и данные о том, как быстро T. rex рос в течение жизни: у него был скачок роста в период достижения половой зрелости.
Исходя из этих оценок учёные посчитали, что смена поколений происходила каждые 19 лет. Средняя плотность популяции составляла около одного динозавра на каждые 100 квадратных километров.
Площадь обитания T. rex составляла около 2,3 миллиона квадратных километров, вид существовал примерно два с половиной миллиона лет, таким образом предполагаемый постоянный размер популяции можно оценить в 20 000 особей. В общей сложности сменилось около 127 000 поколений данного вида, что в целом составило около 2,5 миллиарда особей.
Так много половозрелых динозавров за всю историю вида, не говоря уже о молоди, которая, по-видимому, была заметно более многочисленной, — и куда делись все их кости? Какая доля сохранившихся окаменелостей обнаружена палеонтологами? На сегодняшний день найдено менее 100 особей T. rex, многие из которых представлены одной окаменелой костью.
«Сегодня в государственных музеях насчитывается около 32 относительно хорошо сохранившихся постювенильных особей тираннозавра рекса, — говорит Маршалл. — Из всех взрослых особей, когда-либо живших, до нас дошли останки примерно одной из 80 миллионов».
Маршалл ожидает, что его коллеги могут придраться ко многим цифрам в его работе, если не к большинству, но считает, что использованный для оценки вымерших популяций подход устоит перед критикой и будет полезен для оценки популяций других вымерших существ.
«В некотором смысле это было палеонтологическое упражнение в том, как много мы можем знать и как мы это узнаём, — заключает исследователь. — Удивительно, как много мы на самом деле знаем об этих динозаврах и, исходя из этого, насколько больше мы можем вычислить. Наши знания о тираннозавре так сильно расширились за последние несколько десятилетий благодаря большому количеству окаменелостей, большому количеству способов их анализа и лучшим способам интеграции информации о многочисленных известных окаменелостях».
Метод Маршалла можно применять и для оценки того, сколько видов палеонтологи ещё не открыли.
«Теперь мы можем начать оценивать, сколько короткоживущих, географически специализированных видов мы упустили в ископаемой летописи. Это может быть способом начать количественно оценивать то, чего мы не знаем».
