生物大灭绝与进化：人类加速或引发下一次

五、生物灭绝与进化

1.地史中的生物灭绝概念

当前，在生物进化地质史料中都可见到一份“地质年代和生物历史表”（表3-4），这是现代生物进化史研究的总结，它表达了古地球气候变化与不同地质年代的生物门类变化。生物有生有灭，不断从低等向高等进化。化石是生物进化地质史的划分依据，自达尔文进化论提出以来就重视化石的寻找，近50年来积累了大量的关于物种进化和环境改变的资料，并建立了海洋生物化石数据库的档案。在此基础上，1993年劳普（David Raup）和塞普科斯（Jack Sepkoski）两位美国古生物学家根据生物化石数据库的研究资料，提出了五次大灭绝高峰观点，在此期间又有很多小型的灭绝与复苏进化（extinction and evolution）。他们认为这5次大灭绝出现在4.39亿年前、3.67亿年前、2.45亿年前、2.08亿年前和6500年前（图3-11）。这种观点与地质年代的主要分界线很吻合，因此被大多数学者所接受。

图3-11　5次大灭绝的地质时间（百万年）与海洋动物数目

英国人M.博尔特（Michael Boulter）在他的《灭绝——进化与人类的终结》（Extinction：evolution and the end of Human，2002）一书中，以漫游的方式，对自寒武纪生命大爆发以来，生物界在地球历史上发生多次重大的集群灭绝事件进行了概略与分析。作者的观点是比较悲观的，他提出6500万年前生物“灭绝”来过，下一次它将在何时光临？第六次生物大灭绝可能也会发生，它将在人类参与下加速灭绝。在最近3000年，人类改变环境的结果往往超出了自身的想像，并且可能无法控制这种结果。科学家们估计，由于人类活动的强烈干扰，近代物种的丧失速度比自然灭绝速度快1000倍，比形成速度快100万倍，物种的丧失速度由大致每天一个种加快到每小时一个种，每天就有三个物种消亡。

生物灭绝（extinction）是指一个物种的个体完全消失而不留下后裔，也可称终极绝灭，即完全绝种。如果某个物种经历一定地质年代演化后，采用线系渐变的形式由祖先种演变为后裔种，那么祖先种是绝灭了，但物种的谱系仍继续下去，称为假绝灭或种系绝灭。人们通常所说的绝灭，指的是终极绝灭。地球历史中新的物种不断形成，老的物种相继绝灭，本来是一种正常的现象。根据古生物学研究统计，最近2亿年中每百万年平均有90万种消失，即每年平均绝灭约1个物种，依门类不同而有区别，可视为正常的绝灭背景值。与之相对应，在某些地质时期，出现许多生物门类近乎同时地、全球性地大规模绝灭，使生物界绝灭率突然升高，称为集群绝灭。

2.地球生物史上的五次大灭绝

第一次，在距今4.4亿年前的奥陶纪（Ordovician）末期，地球上出现了一次大的物种灭绝事件。据认为这次物种大灭绝主要由于全球气候变冷造成的。大片的冰川使洋流和大气环流变冷，冰川锁住了水，海平面也降低了，原先丰富的沿海生物圈被破坏了，导致85％的物种灭绝。

这时期海洋无脊椎动物繁多，三叶虫占海洋生物的60％。在不列颠哥伦比亚（British Columbia）发现了5.4亿年前的大量化石，这些表明生命在早期发展历史中，就已呈现出结构上的差异性。但是早期的生物是没有明显微结构的，具有很多罕见的特征，至今我们很难找到证明它们生活过的化石。这次大灭绝主要将寒武纪生命大爆发呈现出生物多样性进行了一次自然选择，给石笔珊瑚、三叶虫、原始腕虫类、头足类动物一次毁灭性的破坏。

第二次，在距今约3.65亿年前的泥盆纪（Devonian），历经两个高峰，中间间隔100万年，是地球史上第二次大物种灭绝事件。这次可能与地球变得干旱火热有关，导致海洋无脊椎动物又一次大衰退，而促进了海洋鱼类、两栖类的发展和湿地蕨类的繁盛与昆虫的兴起。

第三次，距今约2.5亿年前的二叠纪（Permian）末期，估计地球上有96％的物种灭绝，是地球史上最大也是最严重的物种灭绝事件。这次大灭绝使得占领海洋近3亿年的无脊椎动物和原生脊椎动物的主要生物从此衰败与消失，让位于新生物种类，为恐龙等爬行类动物的进化铺平了道路。在这灭绝生物中，许多大的类别有如蜓目、四射珊瑚亚纲、板珊瑚亚纲、始铰纲腕足类、喙壳纲、软舌螺纲、三叶虫纲、古介形类和海蕾纲都安全消失；另一些门类，如腹足目、变口目和隐口目苔藓虫、海百合纲以及陆生动物蜥蜴类、两栖类和兽孔目爬行类等急剧衰落。

二叠纪末期大规模的生物绝灭事件，结束了地质史上长达2亿多年的古生代时期，并开启了中生代历史。生物灭绝之同时也为下一时期广泛更新的生物多样化创造了条件。三叠纪新生的脊椎动物门类迅速涌现，包括最初的哺乳动物。

关于二叠纪末期大规模生物绝灭事件的原因，目前存多种解释，但主要有地外陨击和地内火山活动两种。美国科学家卢安·贝克尔（2002）在地球上的三叠纪岩石中找到了“碳60”物质的痕迹，而这种物质通常只存在于地球之外的宇宙之中。估计应当有一颗直径10km左右的彗星或小行星撞击地球造成了当时的“生物大灭绝”，但目前还未找到撞击坑的证据。

奥地利克里斯蒂—克布尔（2004）领导的国际科学家联合小组在各地采集到了典型的二叠纪末期岩石标本，分析结果发现了地质活动的证据。在那时，以现在的西伯利亚为中心的地带发生了强烈的火山爆发，喷发出的物质弥漫在大气中，导致了气候模式和海洋循环系统的改变。又如二叠纪末期全球板块运动导致联合古大陆的形成，联系古大陆对于地球内部热量的隔热效应，大规模火山爆发的放热效应，全球性海退事件，随后缺氧盆地的出现，还有干旱气候带的迅速扩大和陆地森林的野火事件等，这些致使多种自然灾害频发和生态环境的严重恶化，最终导致出现集群绝灭。

第四次，距今1.95亿年前的侏罗纪末，估计有76％的物种，其中主要是海洋生物在这次灭绝中消失。这一次灾难并没有特别明显的标志。(www.xing528.com)

第五次，距今6500万年前白垩纪末期，约75％～80％的物种灭绝。在这次大灭绝事件中，因恐龙时代在此终结而最为著名，海洋菊石类也一同消失。可以说，恐龙及其同类在地球上的消灭的最大贡献是为哺乳动物及人类的最后登场提供了契机。

白垩纪（Cretaceous）末期称霸地球1.7亿年的恐龙类终于全部灭绝已是不争的事实，这次被称K-T（白垩纪第三纪）大灾难（这里的K源于德语的“Kreide”，意是白垩纪）。然而，恐龙灭绝的原因一直是地球历史之谜，各种学说纷呈，占主流观点至少有四种。一种观点认为是陨石撞击地球，在墨西哥海岸附近形成了一个方圆20km的凹坑，其地质年代正好相符，而引起了一场全球性的大火，导致大型动物灭亡。第二种观点认为源于印度的几次火山爆发，导致类似以上情况。第三种观点认为那时气候升温就会在生理上改变雌雄比率，一段时间后，雌性恐龙大量减少或恐龙蛋的孵化出现生理障碍，最终走向灭绝。第四种观点认为是自然环境灾变，食物耗尽，导致恐龙的灭绝。

3.恐龙绝灭后的地球生物进化

恐龙的灭绝结束了长达近两亿年的中生代，开启了新生代（自6500万年前至今）的历史。这场撞击突变论或大规模火山喷发论，导致森林大火，不仅摧毁了恐龙，也削弱了裸子植物的优势地位，为新生代哺乳动物大发展和被子植物的兴盛腾出了生态领域。随之灵长类和古猿得以进化与发展。到渐新世（3800万～2500万年前）又出现了一次生物大爆发。哺乳动物辐射适应，种和科的数量在陆地上达到峰值，海洋更加温暖，鱼类和浮游生物种类出现了空前绝后的规模。大型食草动物，如马、牛、羊、鹿、犀牛以及各类啮鼠动物出现，随后还可见类似大象和早期的蝙蝠。

到了中新世（2300万～500万年前），现代动物的演化一度缓慢下来，气候变冷、森林缩小、草原扩大，而森林和草原交界的边缘地带，为蝴蝶、蜜蜂、蚂蚁、蜘蛛、蝇类等昆虫活动和演化提供了理想的环境。至今人们在波罗的海还可看到一些琥珀（松树脂化石）内含上述小昆虫的躯体。但是，中新世仍是哺乳动物和鸟类进化史上又一个黄金时期。现代哺乳动物各门类中，有一半以上的科属涌现出来。首次出现了狗、熊以及早期的剑齿虎，而原始羚羊、长颈鹿、海豹、海象、苍鹭、鹰、鸭、乌鸦、麻雀、猫头鹰、野鸡等也都出现。马的进化更为明显，从非洲扩展到欧洲。在这期间古猿已向人类演化。

在上新世500万年前，喜马拉雅山、安第斯山、阿尔卑斯山形成，大陆各洲成形。现代哺乳动物得到进化和其分布格局，到了更新世200万年前，气候变冷并导致多次冰川期出现，使一些大型兽类绝灭。然而南半球的暖温气候比北半球提前到来了几千年，而且这些循环持续了整整最后一次冰川期。在冰川期间也引起部分生物种类灭绝，但出现了早期智人。冰川期过后，气温上升，被子植物繁盛，人类发展。

4.第六次生物大灭绝正在席卷全球

各门类生物的起源、进化、发展到有着丰富生物的高峰期再到最后的灭绝，在过去5亿年的生物地质史上有过5次大灭绝的出现，而正常性的兴衰则是不断发生。然而，每次大灭绝的周期性发生总是与地球气候变化或外来灾难性如陨星撞击有关。

1984年，美国著名化石学家劳普和塞普科斯基根据一个大型的海洋无脊椎动物的化石记录数据库，提出一种观点：“每2600万年，就会有像K-T时期那样的陨石撞击地球”。他们用图表显示了在6500万年前、3900万年前和1300万年前，物种的灭绝急剧上升达到顶点，它们之间相隔正好在2600万年。但他们的假设与观点未能得到科学界的支持。

然而，到1993年他们又提出另一个大家普遍接受的观点，也就是关于主要动物种群起源与灭绝与地质年代主要分界线相吻合的五次大灭绝的观点。按照这样一种观点，我们正好处于6500万年的循环周期中，未来的地球生物的命运将会怎样发生呢？2004年3月，英国科学家一份报告表明，由于人类对环境的破坏，地球上物种消失速度不断加快，几乎达到了与前五次地球物种大灭绝时相当的程度。如果说，上次导致恐龙消失的大灭绝是彗星撞击地球所致，那地球新一轮生物大灭绝的罪魁祸首就是人类本身。

英国生态学家杰里米·托马斯在《科学》杂志上发表英国野生动物调查报告称，一直被认为是有很强恢复能力的昆虫也和众多更大动物和植物一样，正在面临灭绝的命运。研究者分析了过去20至40年间英国鸟类、植物、蝴蝶的调查资料。他们采集了15000份生物标本。由此建立的数据库规模是庞大的，是过去从未有过的。从区域调查结果发现在过去20年中，蝴蝶种群量减少了71％，鸟类种群减少了54％，植物减少了28％。有两种蝴蝶彻底灭绝，占被调查蝴蝶物种总数的3.4％。灭绝的植物有6种，占被调查植物种总数的0.4％。这份资料只是个缩影，并不为过。所以，研究者说，如果证据表明这种情况是世界规模的，那么地球正面临第六次生物大灭绝，其规模与史上包括恐龙灭绝在内的前五次大灭绝相当。

当今的物种灭绝主要是由于人类活动导致生物栖息地大面积消失。剩下的栖息地变小了，并且支离破碎，其质量也因污染而下降。环境污染更是全球性的，这虽引起了《国际气候公约》的注意，但仍不能解决问题。科学家呼吁为了保护物种，首先要做到的就是在全球范围内保护它们的栖息地。这种栖息地必须是拥有巨大面积且不受干扰的森林、草原和水域，那就是保护区。然而，人类仍醉心现代工农生产发展与军事竞赛，可利用的土地和自然资源也越来越少，怎能让大自然片刻宁静，让各类生物在没有人类主宰下按自然规律发展呢？

在此，我们还要提及生物发生的自然规律，在K-T（6500万年前）灭绝事件后的1000万年里，物种数量有一个突然性的增长，而且在中新世达到172个科的最高峰。然而，此后的4个记录，从1000万年、500万年、200万年到1万年前，在科的数目上出现了大幅度的下跌，这应该意味着哺乳类已经度过了它的多样性高峰。在近1万年来，由于人类的大量捕杀，加速了哺乳动物的灭绝。

科学会对地球上的未来生命作出什么样的预言呢？生态学理论和计算机模型都有一些证据作出回答。全球气候变暖和人类活动干扰，在短时间数百年内对植物影响并不很大，被子植物的多样性正处于高峰期而大型哺乳动物可能继续走向灭亡，因为它们缺乏生存空间。

人类将会走向灭亡吗？这是未来的问题，目前难以作正面回答。有人认为人类导致的环境改变所形成的灾变，是地球生命自我调控系统的必要特征。如同沙堆中的沙崩，当系统达到危机状时就会发生，而从一个世界的边缘跨越到另一个世界。生命作为物质的一种表现形式也是在不断改变的。我们将不能阻止或者延缓大灭绝的进程，人类只能用理智来建设我们的地球家园，减少对环境的破坏，保护生物多样性，相当于减缓了物种的灭绝进程。