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      有多少霸王龍來過地球?

      2023-10-10 06:03:33花落
      初中生世界 2023年14期
      關(guān)鍵詞:生存空間霸王龍計算題

      文/花落

      簡單的生物計算題

      有多少霸王龍來過地球?初看問題,你也許會覺得無從下手,畢竟恐龍已不復(fù)存在,就連化石也七零八落,而且不是每只恐龍都能留下化石。那如何得知霸王龍的大致數(shù)量呢?這在生物學(xué)家眼里,不過是一道簡單的計算題,參考已知數(shù)據(jù)和規(guī)律,就能得到答案。

      估算物種數(shù)量用的就是乘法:世代數(shù)乘以每個世代的個體數(shù)。其中世代數(shù)比較容易得知,用整個物種群體在地球上總共生活的時間除以每代平均存續(xù)的時長就行。根據(jù)化石信息我們推算出,霸王龍群體在地球上生存了120 萬至360萬年,為方便計算,我們?nèi)≈形粩?shù)240萬年。

      那么每代霸王龍平均存續(xù)的時間是多長呢?這算的其實是平均繁殖年齡到平均壽命的差值,從開始繁殖后代到生命終結(jié),霸王龍就這樣一代接一代地在地球上延續(xù)著。如果物種還有個體存活著,那么我們獲得這個數(shù)據(jù)非常容易,但霸王龍已經(jīng)滅絕了,我們就只能靠有限的化石來推算了。根據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù),生物學(xué)家最終估計出每代霸王龍的平均存續(xù)時長為19年。這樣,我們就知道霸王龍的世代數(shù)為12.6萬。

      接下來,如果能夠估計出每一代的個體數(shù)量,那我們就能知道曾有多少只霸王龍出現(xiàn)在地球上。估算物種的個體數(shù),需要用到一個生態(tài)學(xué)規(guī)律,那就是達茅斯定律。它描述的是體重和種群密度之間的關(guān)系——體型越龐大的動物需要越多生存空間,種群密度越小。比如,如果不考慮其他因素,1平方千米的草原可以養(yǎng)活的兔子數(shù)量,比同樣面積養(yǎng)活的大象數(shù)量肯定要多得多。同理,新陳代謝速率越高,即消耗更多能量的物種,需要的生存空間也越大。

      生物學(xué)家已經(jīng)對霸王龍的體重做出了估計,認為它們的新陳代謝速率比現(xiàn)代大型蜥蜴科莫多龍略高。根據(jù)達茅斯定律估計,每只霸王龍的平均生存空間約為109.9 平方千米,也就是說,霸王龍的種群密度為1/109.9。將這個數(shù)據(jù)乘以霸王龍生活區(qū)域的面積可知,每一世代存在著約2萬只個體。

      終于,我們可以估算出地球上的霸王龍數(shù)量了:12.6萬×2萬=25.2億只。

      題目中藏著未知條件

      不過,不難發(fā)現(xiàn)25 億只霸王龍的結(jié)果并不那么準(zhǔn)確,因為我們在進行計算時,許多數(shù)字都是估算的,有時候還需要取估算范圍的中間值進行計算,這樣,結(jié)果自然存在偏差了。而我們之所以只能得到一個估算范圍,是因為相關(guān)數(shù)據(jù)會隨著霸王龍的生活習(xí)性和生存環(huán)境的改變而變化。

      例如,我們根據(jù)霸王龍的體重和新陳代謝速率估算出每只霸王龍的生存空間約為109.9 平方千米,這實際上是基于一個前提:霸王龍是獨居捕獵者。即使物種處于相似生態(tài)位,根據(jù)獨居或群居的區(qū)別,種群密度也會存在很大的差異。那么,霸王龍究竟是獨居還是群居呢?這個問題至今還沒有準(zhǔn)確的答案,因為考古學(xué)家既挖掘到單一的霸王龍化石,也發(fā)現(xiàn)過霸王龍的群體化石。

      除此之外,生存環(huán)境的不同也對物種種群密度有重大影響。考慮到霸王龍生存的時期,氣候條件變化劇烈,獵物數(shù)量也隨之波動,霸王龍的種群密度也不會是固定不變的??梢?,想準(zhǔn)確判斷霸王龍的種群密度乃至推算其具體數(shù)量,還要考慮許多因素。

      不管怎樣,這種估算方法仍對確定滅絕物種的數(shù)量有很大幫助。在生態(tài)系統(tǒng)中,生物會因為捕食關(guān)系形成錯綜復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)。如果未來我們能挖掘到更多恐龍化石,特別是霸王龍的主要捕食對象三角龍的化石,用相同的方法計算出三角龍的數(shù)量,兩組數(shù)據(jù)相互驗證,將有利于更準(zhǔn)確地估算霸王龍的數(shù)量。

      (選自2022 年第3 期《大科技·科學(xué)之謎》,本刊有刪改)

      ——鑒賞空間——

      本文采用估算的方法來推測地球上霸王龍的數(shù)量,看似一道簡單的生物計算題,卻具有很強的科學(xué)性;同時,文中說明了估算時所存在的不確定因素,其結(jié)果只能得到一個大致范圍,使得說明更加嚴(yán)密,也符合實際情況。本文與《恐龍無處不有》在寫法上是不同的?!犊铸垷o處不有》是從某一現(xiàn)象出發(fā),通過分析事物之間的聯(lián)系,得到規(guī)律性的認識;而本文則是從已知數(shù)據(jù)和規(guī)律出發(fā)推算答案。雖然所寫內(nèi)容都與恐龍有關(guān),但其說明的主要問題截然不同。本文意在對滅絕生物數(shù)量進行推測;而《恐龍無處不有》則是對板塊運動的驗證和對恐龍滅絕原因的探索。

      ——讀有所思——

      牛頓說:“沒有大膽的猜測就做不出偉大的發(fā)現(xiàn)?!闭埬憬Y(jié)合本文和《恐龍無處不有》,談?wù)剬@句話的理解。

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