文／花落

簡單的生物計(jì)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(jì)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(jì)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(shí)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(jì)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(jì)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(dá)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(jì)，認(rèn)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(dá)茅斯定律估計(jì)，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?yàn)槲覀冊谶M(jìn)行計(jì)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(jìn)行計(jì)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?yàn)橄嚓P(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(shí)際上是基于一個前提：霸王龍是獨(dú)居捕獵者。即使物種處于相似生態(tài)位，根據(jù)獨(dú)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(dú)居還是群居呢？這個問題至今還沒有準(zhǔn)確的答案，因?yàn)榭脊艑W(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?yàn)椴妒酬P(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(jì)算出三角龍的數(shù)量，兩組數(shù)據(jù)相互驗(yàn)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(jì)算題，卻具有很強(qiáng)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(shí)際情況。本文與《恐龍無處不有》在寫法上是不同的。《恐龍無處不有》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(rèn)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(jìn)行推測；而《恐龍無處不有》則是對板塊運(yùn)動的驗(yàn)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。