周期性归零的物种大灭绝

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作者：姚斌

来源：在苍茫中传灯（ID：chuandeng169）

物种大灭绝一直都是我们最感兴趣的主题之一。古生物学家和科普作家乔恩·埃克里森在这方面的研究十分精到。他的著作为我们揭开了物种大灭绝的奥秘，展示了物种大灭绝的基本原理。地质历史也是一部波澜壮阔的生命史诗，繁盛与消亡交替运行，有的转瞬即逝，有的经久不衰，每一种生物都有其与众不同的生存哲学。

灭绝的是多数，留下的是少数

纵观生命演化的历史，物种在地质历史时间的尺度上来来往往，灭绝的是多数，留下的是少数。今天我们看到的现生生物面貌不过代表的是整体的极小的一部分。在漫长地史中，动物和植物约有40亿个物种生存于这个星球上，然而90%以上都灭绝了。

不同的大灭绝标志着地质历史不同的历史阶段的分界线。每个纪的物种在其复杂度上都有或多或少的变化，这就描绘了生物的大灭绝、复苏和转变之间的界线。自寒武纪大爆发开始，每隔一段时间生物面貌便会出现不同程度的惊人多样化。地史上分别出现了5次灭绝，分别标志着奥陶纪、泥盆纪、二叠纪、三叠纪和白垩纪的结束点。其中二叠纪末期出现的生物大灭绝，为地质历史之中最大的生物大灭绝，当时地球上95%以上的海洋物种和80%以上的陆生物种都消失了。除此以外，显生宙还发生了5次以上的比较小规模的物种灭绝，这导致了其它物种的大量消失。

埃里克森将大灭绝分为五个时期：前寒武纪大灭绝、下古生界大灭绝、上古生界大灭绝、中生代大灭绝和新生代大灭绝。大灭绝是一个长期的过程，并且是环境与生物长期作用的过程。从物种不能够适应环境，到衰落，再到最后灭绝，往往会持续几十万年，甚至上百万年。但在地史记录中，大灭绝似乎是一瞬间发生的事情，其灭绝的复杂程度远远超乎想象。

造成物种集群消失的原因，既有天外的原因，也有地球本身的原因。更进一步讲，地质时间尺度暗示在某种程度上，大灭绝是周期性地发生的，大约2,600万年到3,200万年为一个周期，这种周期有可能与某些宇宙现象有关。埃克里森推测，来自于太阳的某一所谓的姐妹星的万有引力有可能打乱在1光年之外围绕着太阳系运转的彗星的最外层，并且驱使这些彗星飞向地球，这些飞向地球的彗星雨是不可避免的，并且有可能因此而改变控制地球上生命演化和灭绝的那些规则。

地球本身的原因则可以很好地解释这些集群灭绝。地质的或是岩石的循环涉及地幔对流，而地幔对流控制着板块运动和地球表面的所有构造运动。地球上的板块运动已经持续了大约27亿年或者更久。大陆的解体和聚合造成了环境的改变，包括持续增加的火山活动，而火山活动有可能对气候和生命造成有害的影响。灭绝是生命演化和物种进化过程之中不可避免的。每一次集群灭绝都是物种进化过程之中的一个分水岭。大量的物种在演化的过程中被扔到了路旁，而那些幸存者们则有机会来统治这个世界，直到有一天，它们也不得不面临灭绝的危机。

只有那些曾经存在的每一个物种都灭绝了，这才会为全新的生命形式的产生铺平了道路。自从地球上有生命以来，不断发生的灭绝将生命逐渐消除，这就使得幸存者们不断地调整自己，以更好地开发利用这个世界，达到最优化的水平。灭绝在生命进化的过程之中扮演了一个相当重要的角色。因此，一次大灭绝破坏性越大，范围越广，它所造成的生命演化的改变也就越大。

所有的灭绝都表明，灭绝期的生态环境是处于极端的压力之下，而这种压力是由环境的改变带来的。在物种消失之后，便会有新的物种产生，以替代那些失败的物种的位置。如果物种不发生灭绝，那么就不会为更高级的物种让出生存的生态位，那么生物界就不可能演化成为现在这种多样性。如果那样的话，现在唯一可能存在的生物有可能是很简单的微小的海洋生物，由于没有变化，它们就和它们刚刚出现之时一样。

周期性归零的生物演化钟

在地球的历史之中，不断有新物种的出现和旧物种的消失。而现生物种只不过代表了历史之中存在过的物种的一小部分而已。每一次集群灭绝都使生物演化钟归零，迫使物种重新开始。每次集群灭绝发生之时，有大批的物种灭绝，让出了许多生态位，然后便有新的物种产生并占据这些生态位。正是因为集群灭绝对生命有重要的影响，所以它们也就天然地成为地质历史各个时代的分界线。

大部分的大灭绝都发生在环境剧变之后，比如，全球性的气候变冷。在冰期之内，由于大规模的冰川形成，使得全球的海平面明显下降。较低的海平面使得原本生存于浅海区的生物的生存环境大大减少，于是便造成了拥挤的生存环境，同时缩小了全球范围内营养物的来源。

地球上的动物群和植物群大部分都存在于显生宙，也就是大约前5.7亿年到现在这个时期之内，既有物种的大规模的分异演化，也伴有不同时期的物种大灭绝。每一类所牵涉的物种数，都是当时存在的物种数的半数以上。在这个时期之内，发生了5次大规模的集群灭绝，同时还伴随着5次或者是更多的比较小规模的物种消失事件。

地史上第1次集群灭绝发生在5.3亿年之前，它消灭了海洋动物属的80%，这次大灭绝是地史中最大规模的大灭绝之一。第2次集群灭绝发生在奥陶纪末期，大约4.4亿年之前，它消灭了海洋动物中的大约100个科。另外一次物种大消失现象发生在泥盆纪中期，大约3.65亿年之前，这次大灭绝消灭了大量的热带海洋动物类群。

而史上最大的集群灭绝发生在二叠纪末期，也就是大约2.5亿年之前，它使得生物的科一级的一半以上走向了灭绝，其中包括95%的海洋生物和80%的陆生生物。另外一次悲剧性的大灭绝发生在三叠纪末期，大约2.1亿年之前，它使得爬行动物的一半以上走向了灭绝。我们最熟悉的大灭绝发生在白垩纪末期，使恐龙走向了灭绝，也使所有物种的70%走向了灭绝。对哺乳动物的一次大破坏发生在大约3,700万年之前，另一次则发生在大约1,100万年之前。

化石记录表明，大灭绝是周期性的发生的，它有可能是由宇宙的原因造成的，比如来自超新星爆炸所产生的宇宙射线，或者是陨星撞击地球，或者是彗星撞击地球。在过去6亿年之内，有超过10次的大规模的小行星或彗星撞击地球事件发生。对过去2.5亿年到过去500万年之间发生的13次大规模撞击事件所形成的陨石坑的分析表明，陨石撞击率是大约2,800万年一次。自从二叠纪末期的大灾难发生以来，一共有八次明显的灭绝事件发生，而它们之中的大多数都与各个历史阶段之间的分界线相吻合。

尽管如此，灭绝的规律也可以表现为在随机的、短时间的、周期性的大灭绝之后，伴随着比较长的稳定期。大灭绝因此可以表现为许多个不同时期的小灭绝的集合。在地质记录中，生命的短期的快速演化可能表现得好像是发生了大灭绝之前，可是事实上它并没有这样发生过。对于地史中某个时间点上有大量的生物灭绝之时，古生物学家通常喜欢引用某些灾变世界来解释集群灭绝。很多地质学家同样也开始接受灾变事件作为地史中的一个正常事件，并且把它当做均变事件过程的一部分，也就是通常所说的渐变论。某一部分大灭绝似乎正是灾变事件的结果，比如小行星或彗星撞击地球，而不是由于一些微妙的原因，比如气候和海平面的改变，或是生物圈之内捕食者的增加。

灾难事件并不总是可以引起生态系统之中大变化的发生，但一个比较小的事情往往能够引起连锁反应，从而导致灾难性的后果。这种连锁反应之所以会发生，是因为一个物种的演化同样也影响着与它有关联的其他物种的演化。一个物种有可能在一段很长的时期之内都不会发生明显的变化，然后由于某种原因而发生了基因突变，于是经历了一场快速的演变，并影响到它伴生的所有物种。因此，生物演化事件之中发生的大事件，也许是简单地反应了生态环境之中的波动，而不是某次或是某些灾变事件的后果。

去掉不适应的，留下能适应的

地球上自从出现生命以来，物种就处于一个慢慢地丢失的过程之中。然而，那些灭绝掉的物种，是失去竞争能力的，它们迅速地被更进步的、更能适应环境的物种所替代。

几乎所有的大灭绝都是对物种的一种大规模的选择，去掉大部分不适应的，留下少部分适应能力强的分子。将受害者与幸存者进行对比分析，有可能找到物种大规模的消失原因。幸存下来的物种都是特别坚强，并且对后续的环境方面的突变都有相当强的适应力。它们趋向于占据比较大的地理范围，在这些范围之内生存着很多的与这个生物相关的其他的生物，它们共生在一起，相依为命。尽管如此，某一个物种可以逃过大灭绝，但这并不必然意味着它拥有更多的优势特征，或者说是比其他物种更能够适应于它的生存的环境。相反，失败反而是更有可能演化出了许多不占优势的特征，正是这些特征，使得它们在面对大灭绝之时就显得相当的脆弱。

灭绝不仅仅减少了属于不同物种的生物的个体数，同时也减少了总的物种数。一旦一次灭绝事件发生，生物系统对有可能到来的更进一步灾难事件似乎就免疫了，不受其影响。而且，在大灭绝之后，残存下来的物种很少，再次走向灭绝的物种就更少。因此，除非有更多的物种演化出来，其中包括那些易于灭绝的类群，任何间断性的灾难事件对生物本身几乎不会有任何的影响。在一次大灭绝之后，生物世界就需要一次较长的恢复期，以养精蓄锐，为下一次大灭绝做准备。

古生代末期发生了一次大灭绝，使得生物界只剩下很少的多样性，与古生代开始时一样，在这次大灭绝之后，残存下来的生物发生了很多很明显的进步。残存下来的物种有很多占优势的特征，而这些特征在那些灭绝了的物种之中是缺乏的。海洋之中生存的生物，对于有海洋大规模的热动力因素所造成的环境改变，是绝缘的，不受影响的，这使得它们可以较长时期地保持体内的热量。随着生物界从二叠纪末期的大灭绝之中恢复过来，海洋内许多区域都填充着各种各样特化的生物，海洋内生物多样性又恢复并且达到一个前所未有的高度。

虽然在白垩纪末期恐龙走向了最终的大灭绝，但从生物学上来讲，它们并没有犯什么严重地可以导致全部灭绝的错误。恐龙对于它们生存的环境是完全适应的，这是它们获得极大成功的原因，并且使得它们有能力统治地球长达1.7亿年之久。然而，如果恐龙在新生代持续占统治地位，那么我们人类这个物种便不可能演化得如此的成功。环境因素的突然改变，可能使得恐龙遭受了致命打击，因为它们的不稳定不能够迅速地适应于新的环境。在大灭绝之前，有很多的恐龙其实已经在走下坡路了，变得越来越衰弱，最后的大灭绝成为了“压倒骆驼的最后一根稻草”。

在演化出适应性更强的形式之后，海洋生物成功地度过了白垩纪末大灭绝，并且获得了和新生代的物种相似的特征。虽然说白垩纪末海洋之中的大灭绝也是一样的严重，很多的物种消失了，却很少有更多的辐射演化出现，那是因为灭绝物种的近亲物种迅速占领了那些空出来的生态位，从而压制了新物种的产生。那些居住在不稳定的环境之中的物种，尤其是那高纬度地区的物种，在演化上是最成功的。作为对比，那些居住于热带地区珊瑚礁中的生物，则不断地受到灭绝的困扰。

与其他的区域相比，热带地区的不稳定性使得这一片区域在产生新物种方面具有更快的速度，经常受到扰动的浅水环境，也可以产生更适应于环境，更能够在灭绝环境之中生存的物种。近岸的浅水区经常受到海平面波动的影响，还有严重的暴风雨和剧烈的气候改变，那些因素使得环境处于频繁的和戏剧性的改变之中，并且，与那些环境改变不是那么剧烈的深海地区相比，近岸地区更容易产生更多类型的生物。

一旦灭绝，不再重现

特定区域的生物对灭绝的抗性越高，它们就越有机会演化出更奇异的形式以度过灭绝期，并且产生许多新的物种。因此，热带地区的珊瑚礁才有可能是高度多样性的海洋生物的摇篮。虽然在大灭绝的环境之中，它们所受的打击也是最大的。这是因为随着生物多样性的增加，成种作用便降低了，于是灭绝率便升高了。当生物多样性比较低的时候，生物的状况是最好的，部分地是因为在这种情况下，它们面临更多的来自与其他的物种进行的竞争。

在有能力面对下一次大灭绝之前，上一次大灭绝残余下来的物种需要一段较长的恢复期做准备，这就是为什么在恐龙灭绝之后很久，哺乳动物才最终达到较大的多样性并且占据统治地位。在大灭绝之后，大约5,500万年之前，哺乳动物的属的数目迅速扩展到了130个，而这个扩展期也是地球的一个逐渐变暖的时期。不幸的是，一旦哺乳动物开始占据有恐龙让出来的生态位，多样性的快速增加，迅速导致了许多地区的物种过度地特化。结果，在下一次大灭绝之时，即大约3,700万年之前，一些哺乳动物由于缺乏适当的特征，而没有能够安全的度过这次灭绝期，最后走向了灭绝。

每一次大灭绝都重新启动了生物演化链，迫使生物界重新开始，残余下来的物种迅速的辐射演化，占据了新的生态位，这在后来便导致了物种新分异。遗传学的因素，而不是形态学的因素，决定着一个新物种的诞生。不同的物种中，由于生存于相同的生活环境，便有可能因为因化趋同而有着很大的特征。例如，当爬行动物和哺乳动物都同时返回海里时，它们的外形都长得像鱼。

灭绝在物种演化的过程之中扮演着重要的角色。当灭绝事件发生之时，新的物种演化出现，并且辐射演化到那些灭绝掉的物种所让出来的生态位之中。现在地球上生存着的动物和植物，只不过代表了地史之中曾经存在过的动物和植物总数的1%不到，大约500万种到3,000万种。它们之中的大部分都在我们视域范围之外生活，我们的肉眼是看不到的。它们之间很多种类构成地球生态系统食物链中的一些相当重要的环节，或者为更高级的生命形式提供了关键的营养物。

地质记录暗示着在地球的演化过程中，不断会有新的物种产生。当一个物种失败了，它便走向了灭绝，从此再也不会在地球上出现了。当一个物种灭绝了，它便永远的从地球上消失了，因为该物种的基因组合形式重新在地球上出现的概率太低了。即使将来地球上的环境非常理想，非常温暖，与恐龙大量繁盛的中生代一样，就算尽了各种可能，恐龙也不会再在地球上出现。这一点对于我们现在的人类是有教育意义的。如果我们的行为导致了太多的物种走向灭绝，那么由此导致的物种多样性的丢失也许会与白垩纪末期的大灭绝一样。

恐龙并不是唯一走向了灭绝的类群。与它们同时走向灭绝的还有许多别的类群。因此，它们所生存的环境之中，有某种因素使得它们不适合于在此环境之中生存，然而这种因素却并未影响到哺乳类和其他小型的动物。一般而言，物种体型越小，分布就越广，则其在大灭绝时期能够安全生存下来的可能性便越大。它们在进化上具有优势，更进步，具有较小的体型，具有较大的数量，于是安全地度过了灭绝期，没有受到任何影响，其中包括了啮齿类、灵长类和其它的哺乳类。如同在抽奖之中中了大奖一样的幸运，哺乳动物在适当的地点、适当的时间出现了，并且统治了地球。

一部地史表明，自然界的很多物种都会消亡，它们都在遵循着自然界的某种规律。商业界与自然界相似，也是遵循着某种规律。因此，查理·芒格先生会这样说，在理解了“所有公司都会消亡”后，他成为了更好的投资者。

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