新たな研究によると、大型の肉食恐竜は成長する過程で複数の種の役割を担い、その結果、中生代には生態学的多様性が驚くほど欠如したという。
ティラノサウルス、アロサウルス、ダスプレトサウルスといった巨大な二足歩行の肉食恐竜であるメガテロポッドは、巨大な恐竜の生態学的空間を瞬く間に支配したわけではありません。他の恐竜と同様に、卵から孵化し、成体へと成長する過程で生き延びなければなりませんでした。Science誌に掲載された新たな研究論文が示すように、これらの発達段階はメガテロポッドにとって単なる無益な通過点ではなく、幼少期の恐竜が依然として生態学的に大きな影響力を持っていた時代でした。
「この研究は、これまで我々が疑っていたものの実際には証明されていなかった事実を数字で示しています。それは、最大の肉食恐竜は、小さな孵化したばかりの赤ちゃん恐竜からバスよりも大きな成体へと成長するにつれ、食物連鎖の中で異なる地位を占めていたということです」と、今回の研究には関わっていないエディンバラ大学の古生物学者スティーブ・ブルサット氏は電子メールで述べた。
ニューメキシコ大学の博士課程学生、カトリン・シュローダー氏が率いる新研究の著者らは、この現象を説明するために「形態種（morphospecies）」という新しい用語を提案した。これは基本的に、大型脚類が成熟し、成長し、狩猟習慣を変える中で、複数の種の役割を担うようになったことを意味する。
「形態種というのは本当に素晴らしい言葉です」と、オクラホマ州立大学の古生物学者ホリー・ウッドワード氏はメールで述べた。ウッドワード氏は今回の研究には関わっていない。「例えば、幼いT・レックスはT・レックスではありますが、別の種ではなく、より小型の肉食動物の役割を果たしているのです。」
しかし、大型脚類は複数の種の役割を担うことで競争相手を排除し、複数の生態学的ニッチを支配しました。その結果、種の多様性が著しく欠如し、悪名高い化石ギャップが生じたと、研究は述べています。このギャップは中生代全体にわたって存在しており、その説明としては、これらのニッチに恐竜以外の生物（中型哺乳類やワニのような生物など）が存在していたこと、あるいは発見された化石に見られる選択バイアスなどが考えられます。
「私たちの研究は、様々な生物群系における中型肉食恐竜の空白が、時空を超えて永続的に存在していたことを裏付けています」とシュローダー氏はメールで述べています。「大型脚類、特に白亜紀の大型脚類は成長するにつれて大きく変化することは知られていましたが、それが生態系の構造にどのような影響を与えたのかは分かっていませんでした。幼体がその空白に該当し、中型肉食恐竜との競争に勝っていた可能性があるという発見は、なぜ彼らが化石記録からほとんど姿を消しているのかを説明しています。」
実際、この新たな研究は、中生代三期、三畳紀、ジュラ紀、白亜紀の全てにおいて種の多様性が欠如していた理由を巧みに説明しています。化石記録が示すように、体重2,200ポンド（1,000キログラム）を超える大型獣脚類は繁殖力に優れていましたが、中型肉食動物として知られる中型肉食動物は驚くほど稀でした。これは奇妙な結果です。なぜなら、生態学者は少なくとも哺乳類においては、その逆の現象を見慣れているからです。現代の例えで言えば、クマとライオンだけが存在し、ネコ、イタチ、ハクビシンのような小型肉食動物も存在する一方で、オオカミ、コヨーテ、ハイエナのような中型捕食動物は存在しないようなものです。これは基本的に中生代について説明しています。この時代は、体重 220 ～ 2,200 ポンド (100 ～ 1,000 キログラム) の中型恐竜は珍しく、体重 130 ポンド (60 キログラム) 未満の恐竜が一般的でした。
「これは恐竜、特に白亜紀の恐竜群集において、その支配の終焉に向かって一貫したパターンのようです」とブルサット氏は述べた。「成体で中程度の体格の肉食恐竜種はほとんどいませんでした。それは、ティラノサウルス・レックスのような大型で圧倒的な支配力を持つ恐竜の幼体、青年期、そして亜成体期が、そのニッチを支配していたためです。」
ヴェロキラプトルのようなドロマエオサウルスは非常に大きな存在でしたが、映画で描かれているのとは反対に、実際にはかなり小さかったのです。
「ジュラシックパークの『ヴェロキラプトル』のファンは、本物のヴェロキラプトルが七面鳥くらいの大きさだったと知って少しがっかりするかもしれません」とシュローダー氏は言う。「デイノニクスのような比較的大きなドロマエオサウルスでも、体重は80キログラム（176ポンド）ほどでした。」
とはいえ、ユタラプトルのようなメガラプトルと呼ばれる中型の恐竜も存在したが、それらは希少で、大型脚類が希少な場所にしか生息していなかったとシュローダー氏は説明した。しかし、例外もあった。サウスダコタ州のヘルクリーク層で発見されたダコタラプトルは、体重が約660ポンド（300キログラム）だった。「しかし、この層で次に大きい肉食恐竜が7トンのティラノサウルス・レックスであることを考えると、まだ大きな差があります」と彼女は付け加えた。
このギャップは古生物学者には周知の事実であり、今回の論文は、大型肉食恐竜が進化の歴史を通じて複数のニッチを占めていたというこの理論を提唱した最初の論文ではない。しかし、「形態学的に異なるにもかかわらず、成体と幼体は多様性（指標）において依然として同じグループに分類されており、これは分類学的には正確だが生態学的には正確ではない」と、著者らは新たな研究論文の中で述べている。論文が指摘するように、この新たな分析は「幼体の大型脚類が形態種としてその群集に及ぼしたであろう影響を実証している」という点で他に類を見ない。
この分析を行うため、シュローダー氏とその同僚たちは、7大陸に分布する43の異なる恐竜群集を、1億3600万年以上にわたる生態学的歴史にわたって調査しました。研究チームは550種以上の恐竜を分析し、体重と食性に基づいて分類しました。これにより、小型、中型、大型の恐竜からなる意味のある群集グループをまとめることができました。
結果は、大型脚類が支配する群集には中型肉食動物がほとんど存在しなかったことを示し、これは時代や地理的な場所に関わらず当てはまりました。とはいえ、この生態学的格差は白亜紀に最も顕著であったように思われますが、当時大型脚類が繁栄していたことを考えると、これは驚くべきことではありません。
研究チームは、これらの結果が妥当かどうかを検証するために数値計算も行いました。成長率や生存率といった要素を考慮することで、様々な恐竜群集における幼獣の割合を推定することができました。
「異なる気候の様々な群集において、非常に異なる時期から肉食恐竜のギャップが観察されたという事実は、それが（幼体の大型脚類）によって引き起こされたことを強く示唆しています」とシュローダー氏は述べた。「これらの群集に大型脚類の幼体を加え、彼らがギャップにうまく収まったことは、恐竜の多様性の減少の原因の少なくとも一部が、それらにあることを強く示唆しています。」
研究者らが個々のコミュニティを調査し、あらゆる形や大きさの恐竜を比較したこのアプローチは、「恐竜の質量分布の背後にある生態学的要因を定量的に特定する初の試み」だとシュローダー氏は述べた。
ブルサット氏はこの新たな研究を非常に気に入ったが、古生物学者が化石記録にある小型恐竜を採取していないのではないかと懸念した。
「小型哺乳類の化石をこれほど多く採取するのは、その丈夫な歯が化石としてよく保存され、非常に複雑なため、歯の断片からでも哺乳類の種を特定できるからです。恐竜の場合はそうではありません」と彼は述べた。「これは本研究の結果の一部に影響を与えるかもしれませんが、肉食恐竜の体の大きさの分布にギャップがあり、本来であれば中程度の体格の成体を持つ別種が占めるべき生態学的ニッチを、最大種の幼体が占めているという主要な発見には影響を与えません。」
化石サンプルにおける選択バイアスの可能性について尋ねられると、シュローダー氏はそれを問題として否定した。
「私たちは、1億3600万年にわたる、あらゆる大陸を代表する、最もよく知られ、よくサンプリングされた地層の多くを調査したので、選択バイアスは全く影響しないと思います」と彼女は述べた。「私たちのデータセットには、既知の恐竜種のほぼ半数が含まれているため、私たちのデータが恐竜全体を代表していない可能性は非常に低いです。」
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「この論文の結論に同意するか否かを言うのは難しい。著者らが述べているように、恐竜の個体発生上の地位の変化をこれほど厳密に定量化しようとした人は誰もいないので、実際に比較できるものが何もないからだ」とウッドワード氏は述べた。
「個体発生的ニッチシフト」とは、恐竜が年を取り、大きくなるにつれて生態学的役割が変化することを指す。
「しかし、彼らの研究は適切なレベルの詳細さと簡潔さを保っていると思います」とウッドワード氏は付け加えた。「この研究は、このテーマに関する議論を促進し、他の研究者によるより的を絞った調査を促すでしょう。」
