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第10章 什么引发了物种大灭绝?(1)

据估计,以单细胞细菌形式存在的一些种类的生命,在我们这个星球上已经存在35亿年了,这大约是宇宙年龄的20%~25%。当生命的初始形式出现后,大约经历了30亿年,生物的多样性才开始真正出现。古生物学家大卫·M·劳普在他1991年出版的着作中提到,大约6亿年前“生物进化的速度仿佛脱缰的野马,一发而不可收拾”。从那以后,大约有50亿~500亿种物种已经形成——这个不确切的数字反映了我们对此了解甚少。一些物种,如蟹状三叶虫等以一种或另一种形式在地球上生存了几百万年,但曾经存在过的99·9%的物种最终都灭绝了,这不是夸张的数字。究竟发生了什么使得亿万物种惨遭灭绝?

最近发生的一些物种灭绝的原因再清楚不过了,那就是人类以惊人的效率把它们杀死了。举一个例子,在19世纪有成千上万的旅鸽生活在美国——它们的数目之多以至于当它们成群结队从天空飞过的时候甚至可以遮天蔽日。但是,旅鸽最大的不幸是它们的肉实在太鲜美了,而且用它们的羽毛制成的帽子深得妇女们的青睐。所以在1914年,这个物种仅剩的最后一只也死在动物园里。更多的外来生物如渡渡鸟,本来数量就少,在17世纪就全部被捕杀了。人们相信长毛的猛犸象于上一个冰河期前,在原始狩猎者的手中也遭遇到了同样的命运。据一些生物学家和植物学家说,近来,随着南美热带雨林被迅速破坏,成千上万的动植物物种灭绝了,它们中的大多数甚至还没有来得及被分类。所有证据都显示,在这个星球的所有活着的生物中,人类是惟一有能力把众多的生物推向灭绝境地的生物。

然而,事实说明,经历过数个世纪后,仅仅有一小部分物种灭绝了,人类还没有来得及造成更大的危害,亿万物种的消失并非人类所为。物种大灭绝为何如此普遍?对这一问题进行思考的有两个主要学派:一派主张是因为基因不好造成了物种大灭绝;另一派则主张是因为运气不好。劳普于1991年着的《大灭绝:坏基因还是坏运气?》一书中介绍了这两个学派。

自从达尔文的理论发表后的140多年间,坏基因学派逐渐占上风。因为地球在不断变化,它的大陆板块在不知不觉中形成新大陆,它的气候冷暖有序,即使很微弱的地磁场完全反转,也将引发地震、火山喷发、冰河和热带热浪,这些肯定会对现存的生物带来挑战。那些具有复杂的遗传结构并能适应这种变化的生物自然最有希望生存下来。这些具有复杂遗传结构——同样也意味着具有最大和最复杂的有机体的生物将不会灭绝。另外,当任何物种经历长时间的进化以获取更大的遗传效率时,即使没有外来的大规模的环境变化的压力,它的不太适应环境的祖先也将逐渐灭绝。如果能发展出一种比从其进化而来的物种更有效的摄取微小食物的能力,甚至一些相当原始的早期海洋生物也胜过与它相似的生命形式。适应性即适者生存对许多科学家来说,解释大多数物种灭绝似乎足够了。

然而,随着时间的推移,当从记录了地球生命史的化石中了解到越来越多的东西后,科学家注意到这种方法出现了越来越多的问题。单独靠进化论不能解释5次物种大灭绝发生的原因,在这5次大灭绝中,大多数曾经存在的生命形式灭绝了。经历了过去的半个世纪后,越来越多的科学家转向了“坏运气”假说,这一假说认为大灭绝是由于经历了罕见的自然灾难,其强度足以毁灭整个行星。在讨论这种灾难性事件的证据之前,先让我们来看一看过去5亿年间所发生的5次物种的大灭绝。

大灭绝发生在5次不同的地质时期:奥陶纪、泥盆纪、二叠纪、三叠纪和白垩纪。大灭绝发生在整个6亿年间(被称为显生宙,在这段时间中,复杂的生命已经在地球上形成了)是毫无疑问的,其他6个地质时期并没有发生大灭绝。生存于奥陶纪(从5·05亿年前到4·40亿年前)的惟一的生物是海洋生物。直到从将近4·1亿年前到3·6亿年前的泥盆纪,才出现陆地生物,它们迅速在陆地上扩张。从大约2·86亿年前的泥盆纪开始,大大小小的脊椎动物才开始在陆地上盛行。从二叠纪往前,出现了爬行动物和哺乳动物,但是哺乳动物的种类在大约6500万年前恐龙灭绝后才开始渐渐多了起来。

1989年,斯蒂芬·杰伊·古尔德在他的着作《精彩的生命》和其他着作中提出,把显生宙划分成独立的分类,如鱼类时代、爬行类时代和哺乳类时代是极其简单的,但当海洋和陆地被复杂的物种占据的时候,经常会发生一定程度的交叉。我们对恐龙的着迷导致我们使用诸如“当恐龙统治地球时”这样的措词,但是事实上尽管有些恐龙身形庞大,恐龙的种类大约只有50种,而今天的松鼠就有150种之多。我们不会说松鼠在统治地球,尽管它们有时让人头疼,因为它们在我们的后院中捣乱。我们也不会说数量正在急剧减少的最大的陆地哺乳动物——大象在统治地球,身形庞大并不一定重要。此外,如果你严格按数量来评判,那么昆虫从二叠纪开始就应该统治地球了,如果说生物多样性在统治地球,那就更不正确了——人类正在不断地毁坏多样性,尽管我们的生活依靠多样性延续。

尽管没有一种动物主宰地球,在大灭绝期间总有一些生命形式像恐龙一样被永远毁灭。有一种观点普遍被人接受,那就是毁灭了恐龙和许多别的物种的大灭绝,为哺乳类动物的进化开辟了道路,同时也为进化成我们人类的哺乳动物的一支的数量的增加开辟了道路。一些科学家相信如果恐龙没有灭绝的话,它们可能最终会进化成直立行走的生物,可能最后会进化成像人类一样,甚至比人类更发达的智慧生物。有一些证据表明一些小的恐龙已经有即将靠两条腿直立行走的迹象了。但是,有些专家对此提出异议,他们认为恐龙在很长时间内都没有向直立行走发展的迹象,相反,灵长类进化为人类的速度相对来说要快得多。

暂且不管这类推测,证明恐龙的灭绝是目前大灭绝原因的争论的关键。有两个原因:其一,自从1842年理查德·欧文创造了“恐龙”这个词以后,恐龙就成了公众感兴趣的对象,至今已经一个半世纪了;其二,因为恐龙消失在5次大灭绝的最后一次,我们有记录了它们1·4亿年存在史的化石,它比其他早期的生命形式的化石更完好。

要想获得更多关于灭绝物种(或由许多不同的物种组成的类)的信息,需要更多来自不同领域的科学家一起来研究。同时,对恐龙的看法在20世纪过去的几十年间发生了很大的改变,但依然存在许多不解之谜,这些生物吸引了许多专业背景似乎与恐龙研究毫不相干的科学家。没有人比诺贝尔奖获得者、加州理工大学物理学家路易斯·W·阿尔瓦雷茨从更远的领域进入恐龙的争论圈的了——可能有一部分因为这个原因,引起了轰动。他和他的儿子沃尔特——一位地质学家一起建立了一个新的理论,在20世纪70年代震惊了恐龙研究界。他们开辟了一条思考大灭绝的全新道路。

回到1973年,沃尔特·阿尔瓦雷茨和一个地质学家小组在意大利北部的古比欧的一个地方发掘能证明地球磁场反转的证据。因为某种未知的原因,地球磁场每100万年反转一次,在古比欧,沃尔特·阿尔瓦雷茨发现一个夹在两个石灰层之间的泥土层没有化石,而这两个石灰层都有很多化石遗迹。这件事引起了他极大的兴趣,因为泥土层在地质年代上与白垩纪末期一致,恐龙就是白垩纪末期灭绝的。〔这个时期常指K-T界面,K代表白垩纪的德文(Kreide)首字母,T作为第三纪(Tertiary)的缩写)〕。1977年,沃尔特回到美国,随身带了一些泥土层的样品。然后,他就这件事情跟他父亲路易斯·W·阿尔瓦雷茨进行了讨论。

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