生物大灭绝：地球历史的黑暗面

据估计，有些生命形式，即使只是单细胞细菌，也已经在我们这个星球上存活了35亿年之久。尽管这听上去有些不可思议，但是在生命最早出现之后几乎又过了30亿年，真正多样化的生命形式才开始展现。古生物学家戴维· M.劳普在其1991年的《生物灭绝》一书中简述道：“大约6亿年前，生物进化发生了天翻地覆的变化。”自那时起，至少50亿（或最多可达500亿）个不同的物种开始形成——对于物种数量的不确定说明我们所知甚少。虽然其中有些物种（如类似于螃蟹的三叶虫）能以某种形式存活几亿年，但是99.9%曾经存活过的物种最终都会灭绝。当然，这种存活记录几乎没什么值得夸耀的。那么，现今已灭绝的那几十亿物种究竟发生过什么事？

很明显，近期灭绝的大量物种的经历很清楚：我们人类在以惊人的速度扼杀它们。仅举一例，19世纪时的美国拥有几百万只候鸽——它们成群结队，其数量之多，可以布满整个天空。

然而，不利于候鸽的一点就是，它们食量很大，用其羽毛做成的女式礼帽很受欢迎。因此， 1914年时，最后几只候鸽在一家动物园中死去。一些更为稀有的物种（如渡渡鸟，这种鸟起初数量便十分稀少）17世纪时由于遭到捕猎而渐渐灭绝。此外，人们认为，在最后一个冰河纪之前，长毛象也曾遭到同样的厄运，最终灭绝于原始猎人的手中。目前，生物学家及植物学家认为，由于南美洲雨林遭到越来越严重的毁坏，几百万种动植物正濒临灭绝，其中大部分还未来得及记录在册。所有证据表明，在地球生命史上所有物种之中，只有人类具有导致大量其他物种灭绝的能力。

不过，这一可怕的事实只能解释开天辟地以来一小部分物种的灭绝。很久以来，我们既没制造过这种灾难，也没救过那已然消失的几十亿物种。在劳普1991年《生物灭绝：坏基因还是坏运气？》一书的标题中，他总结出两种关于生物灭绝为何如此普遍的要思想。

在查尔斯·达尔文的理论面世140多年以来的大部分时间里，坏基因的思想始终十分突出。由于地球在不断变化，各大陆块不断运动着形成新的陆地，这几乎令人察觉不到。地球气候的冷热交替十分规律，即使地球磁场也会发生彻底的反转，结果造成地震、火山爆发、冰河时期及热带热浪，这无疑会给任何生物的存活带来巨大挑战。有些生物拥有非常灵活的基因，可以适应这些变化，它们自然会得到最好的存活机会，而基因结构更灵活的那些生物（常常指结构最大并且最复杂的生物），其数量一般不会有所减少。此外，任何物种在几代之后都会拥有更高的遗传效率，即使没有巨大环境变化的额外压力，其适应能力稍差的前几代也会逐渐消亡。即使是早期海洋中极为原始的某个物种，如果它进化得能够更有效地吸取食物微粒（相对于其进化前来说），那么该物种就有了一个超出其他类似生命形式的优势。

适应能力显示了“适者生存”的法则，因此在很多科学家看来，这足以解释大多数物种灭绝的现象。

随着时间的推移，人们从化石记录中了解到越来越多关于地球生命史的知识，而科学家们却发现，这一研究途径产生了越来越多的问题。单凭进化论并不能说明五次物种大灭绝的发生，当时存在的大多数生命形式都遭到了灭顶之灾。因此，半个世纪以来，更多的科学家一直偏向“坏运气”之谈，认为物种大灭绝是由某些罕见的灾难性事件造成的，这些事件的严重程度足以摧毁整个地球。然而，在探讨这种灾难性事件的凭据之前，让我们来简要看看过去5亿年中所发生过的五次大灭绝。

五次大灭绝中的每一次都分别发生在不同的地质时期：奥陶纪、泥盆纪、二叠纪、三叠纪和白垩纪。由此看来，其他几个时期并没发生大灭绝，但是有些物种的灭绝无疑发生在整个5亿年期间（这一时期被称为显生宙），此时地球上还曾出现一些复杂的生命形式。在奥陶纪时期（5.05亿～4.4亿年前），唯一存活下来的物种栖息于全球各大海洋之中。直到泥盆纪时期（约4.1亿～3.6亿年前），植物开始在陆地上出现，并迅速蔓延开来。自二叠纪时期起（约2.86亿年前），陆地上的脊椎动物（体形有大有小）开始进入繁盛时期。二叠纪时期以来，各种爬行动物及哺乳动物纷纷出现，但是在约6500万年前恐龙灭绝之后，哺乳动物的种类变得更加繁多。

斯蒂芬·杰·古尔德在其1989年《奇妙的生命》一书及其他著作中明确指出，将显生宙分为各个不同类别（如鱼类时代、爬行动物时代、哺乳动物时代），这种方法未免有些过于简化。一旦海洋及陆地为结构复杂的生物所占据，某种程度的物种时代重叠便会发生。

我们对于恐龙的想象可能会令我们倾向于诸如“当恐龙统治地球之时”的说法，而尽管有些恐龙体型庞大，但是实际上它们并没统治过地球。世界上曾经仅有50种恐龙，而今天仅松鼠就有150种之多，可我们并不会说松鼠统治了地球，它们似乎只是有时在我们的后院里调皮捣蛋而已。

当然，我们也不会说大象统治了地球（作为最大的陆地哺乳动物，大象的数量正在迅速减少）。因此，生物体型的庞大并不能说明问题。而且，如果你要严格地以生物数量的多少作为依据，那么自二叠纪以来统治地球的就是昆虫。这一物种统治地球的说法要准确得多——尽管我们的生活正依赖于这一物种的延续，但是它们还是不断遭到我们人类的迫害。

尽管从来不曾有哪一种动物统治过地球，但是某些物种在大灭绝时期总会遭到毁灭，如恐龙。人们还普遍认为，大灭绝虽然导致恐龙及其他一些物种的大规模灭绝，却为一些哺乳动物开辟了新天地，使它们得以成长，其中一类最终演化为人类自身。有些科学家认为，如果恐龙当时没有灭绝，它们最终可能会进化为一种可以直立行走的生物，甚至可能会进化成像我们一样强大（或比我们更强大）的智能生物。有证据表明，体型稍小的恐龙当时已经显现出一种趋向，最终可能会直立地靠两条腿走路。然而，其他一些专家则对此表示异议，他们认为，恐龙当时已经存在了很长时间，它们并没有进化成双足步行的生物，而灵长类动物进化为人的速度相对来说则很快。

先把这种推测放到一边，恐龙灭绝的真相成为当前关于大灭绝起因争论的关键。这种说法的理由有二：第一，自1842年理查德·欧文首创“恐龙”一词，恐龙在过去一个半世纪里的知名度就一直很高。第二，恐龙消失于五次大灭绝中的最后一次，因此较之大多数灭绝于更早时期的生命形式来说，我们对于恐龙1.4亿年生存历史的化石记录更为详细。

了解更多关于已灭绝物种（或由大量个体物种构成的一类物种）的信息必然意味着，来自更多领域的更多科学家可能正在对其进行研究。此外，在20世纪最后的几十年中，关于恐龙的观点发生了巨大的变化，很多谜团却至今仍未解开，这些生物具有独特的魅力，吸引住了很多专业似乎与恐龙毫无关联的科学家。

没有人从更深层次的研究领域参与到关于恐龙的争论之中，或许多多少少正是由于这个原因，造成了一场比路易斯·阿尔瓦雷斯的理论更具影响力的喧闹。路易斯·阿尔瓦雷斯是加州理工学院一位获过诺贝尔奖的物理学家，他和他的儿子沃尔特（一位地质学家）共同创建了一些理论，在20世纪70年代的恐龙研究领域产生了极大的震撼，至今仍然不同凡响。这些理论开辟了一种针对大灭绝总体情况的全新思考方式。

回到1973年，沃尔特·阿尔瓦雷斯和其他几位地质学家在意大利北部的古比奥附近地区进行挖掘，搜寻地球磁场反转的证据。由于某种未知的原因，地球磁场的反转每隔几百万年就会发生一次。在古比奥，沃尔特·阿尔瓦雷斯发现了一层几乎不含任何化石的泥土，夹在了两层含有很多化石的石灰岩当中。一个现象引起了他的注意，即泥土层形成的地质时期与恐龙消失的白垩纪晚期恰恰一致。这一时期常常被称为“K-T界线”，字母K表示德语中的“白垩纪”一词，T则是“第三纪”一词的缩写。1977年，沃尔特回到美国，并带回了一些泥土样本，然后便与他的物理学家父亲路易斯·阿尔瓦雷斯一同探讨。

路易斯·阿尔瓦雷斯1968年因研制出液态氢气泡室而获诺贝尔物理学奖，他用其来识别大量生命短暂的微粒，即“共振态”。无论如何，路易斯·阿尔瓦雷斯的兴趣广泛，成就非凡，他曾效力于旨在研制出原子弹的曼哈顿计划，并发明了一种用于飞机降落的雷达制导系统。古比奥的泥土样本激发了他的兴趣，于是他开始检测这些样本的地化构造，并于1978年获得了一些额外的样本。路易斯·阿尔瓦雷斯发现，泥土中铱元素的含量是其上下两层石灰岩中铱含量的30倍。铱是地球表层一种罕见的元素——但是它却是陨石中的一种常见元素。因此，白垩纪晚期泥土层中的铱含量令人震惊。

路易斯·阿尔瓦雷斯考虑到了几种可能的解释。例如，或许在那一时期，我们银河系附近有一颗超新星将铱碎屑抛到了地球之上——但是现有证据并不支持这一假设。于是，阿尔瓦雷斯父子开始转向另一观点：一颗大行星曾撞击地球。这颗行星的直径至少要有10千米，才能产生足以覆盖广阔地球多年的尘埃云，导致阳光减少到一定程度，从而使植物（无论是海洋植物，还是陆地植物）受到广泛影响。如果这种情况真的发生过，那么结果便会导致食物链遭到破坏，这就足以解释恐龙以及其他大量物种同时灭绝的现象。

阿尔瓦雷斯父子的理论被刊登在了1980年6月的《科学》杂志上，其角色只是那种由大众媒体选中的流行科学故事（“恐龙遭到陨石毁灭”！），这种进展只能增加各科学领域存疑派们的厌恶。沃尔特·阿尔瓦雷斯的地质学家同事们尤为轻视这种观点，因为他们已经创建了自己的理论，这些理论均涉及大规模的火山爆发——火山爆发还可能会产生一些防紫外线的尘埃云。其他一些科学家认为，这种理论似乎是合理的，而且显然是可以得到验证的。全球各个方位是否可以发现类似的铱元素聚积点，从而支持古比奥的勘探结果？是否存在足够大、形成时间对得上的陨石坑，以证明曾有这样一颗行星撞击过地球？

两年之内，在其他一些各不相同的地点，在年龄相符的地层中所发现的铱元素得到了确认。然而，其他一些科学家开始提出新的问题。一项研究指出了一个大疑点，即铱元素能否在大气中存留足够长的时间，从一个冲击点分散到全球各地。然而，根据电脑模拟显示，铱元素可能具有一种“弹道分散”功能。随着这些争论的继续，一个更大的问题仍然存在着：在哪里能够发现符合要求的陨石坑呢？已发现的陆地陨石坑在大小及年龄方面均不符合要求。到了1989年，一些海洋学家在尤卡坦半岛北部海岸发现了一个海下陨石坑，他们当时正在为该地区制图。

有关人员对这个被称为希克苏鲁伯的陨石坑进行了测量，并于1993年宣布测量结果，陨石坑的直径为180千米，比整个西弗吉尼亚州还要大，堪称太阳系已知陨石坑中最大的一个。此外，相关测试表明，这个陨石坑形成于6500万年前，恰巧符合恐龙消失的大灭绝时期。接下来的4年里，从该陨石坑中提取的物质经过了检验。1997年，其他一些研究人员断定，铱及其它一些元素与在古比奥、丹麦及新西兰的地质勘探结果相符，并且符合阿尔瓦雷斯父子及其同事——化学家弗兰克·阿萨罗及海伦·米切尔——于1980年所宣布的研究结果。这时，大多数科学家都同意，在恐龙灭绝问题上，陨石撞击至少发挥了一定程度的作用。

1996年11月发布的研究成果支持这一结论，表明尤卡坦半岛陨石在撞击地球时呈锐角之状，使北美洲陷入一场巨大的火焰风暴。

然而，该结论并不意味着关于大灭绝的更多争论已偃旗息鼓。有些科学家认为，用于解释所有大灭绝的物理机制目前已清晰可见。科学家们可能不会发现形成于前几次大灭绝时期的陨石坑了：几百万年以来，地球表层的变化必然会清除所有前几次大灭绝撞击所留下的痕迹。在20世纪期间，大陆漂移的发现不仅能够证明个别超大陆（被称为泛大陆，形成于2亿年前）的曾经存在，而且还能够证明这一超大陆产生自一种更古老超大陆（被称为罗迪尼亚）的碎片。这种地球表层大规模的重新排序必然能够充分说明，为什么我们找不到其他一些能够被证实的陨石坑。

尽管有了这些发现及结论，但是有的观点认为，过去5亿年间所有的5次大灭绝都是由陨石撞击造成的，而这种观点会引起一些人的愤怒。有些科学家对这一观点多少有些怀疑，即使是从研究恐龙的角度来说也是如此，他们不禁要大声说出自己的想法。这些科学家愿意承认，陨石的撞击在恐龙灭绝过程中发挥了一定的作用，但仅仅是一部分作用而已。西印度的高原地带聚积了大量的火山岩，被称为德干玄武岩。很多科学家指出，这种不断增加的火山活动可能会产生一些大气条件，其损害程度相当于任何陨石撞击所造成的影响。尽管对德干玄武岩的年代测定仍存疑问，有人提出，这种状况可能是火山爆发与陨石撞击综合作用的结果。换个角度来看，其他一些专家坚持认为，北美洲的恐龙比世界其他地方的恐龙灭绝得更快，这可能是因为，尤卡坦半岛陨石的撞击给北美洲带来的损害最为严重。另外一种观点认为，恐龙在陨石撞击地球之前已经开始消失，而且可能并没发生任何灾难性事件加速它们的最终灭绝。

最后这种观点常常让人联想到，很多恐龙只是体型过于庞大，难以觅食，环境上的稍许改变就会导致它们食物的短缺。这样看来，体型较小的恐龙已经进化得类似于现代爬行动物，或是最初真正意义上的鸟类。

有些恐龙长得体型过大，而其他一些恐龙则进化成新的物种，这种论证支持“坏基因”的灭绝理论。体型庞大可以说是一种坏基因的特质，因为这会导致恐龙越来越无法适应环境上的变化，而体型较小的物种久而久之则具有更好的适应能力。即使戴维·劳普也承认，由于物种特殊的基因问题，有些物种始终会走向灭绝。这样的问题包括侵袭一类物种或一类稀有物种的某些疾病，以及物种栖息环境的改变（经证明，这种改变对于栖息范围狭窄的物种来说是致命的）。对于各类濒危物种来说，这两类问题在我们这个时代一直都非常明显。劳普自己也相信，三叶虫曾受到坏基因的影响。6000只三叶虫在寒武纪时期的化石中被发现，但是这一数字在随后的两次大灭绝中迅速减少，并最终在3.25亿年之后的古生代晚期全部消失。

然而，劳普依然坚决主张，坏基因并不能作为大灭绝时期大量物种消失的充分理由。在这一时期一定发生了某种事件，导致好基因物种及坏基因物种都遭到了灭绝。劳普自己需要对二叠纪晚期96%物种遭到灭绝的说法负责，因为该数字出自他1979年发表的一篇文章，劳普在文章中提出将该数字作为上限，并作出很多附加说明。不过，即使是70%的灭绝率，也足以表明某种灾难性事件的发生。

尽管如此，劳普认为陨石撞击是导致5次大灭绝的主要原因，但是这种观点并没得到很多科学家的赞同。

不过，劳普也有自己的支持者，而他的理论总有可能会招来某些反对意见。有些人坚持认为，不断增加的火山活动发挥着重复性的主要作用（而且他们确实有地质学方面的证据，可以在某些情况下支持他们的观点）。对于这些人来说，一块大陨石的撞击本身同样可能造成火山活动，这样陨石撞击便由一种起因转为了一种结果。即便如此，一些专家最为欣赏的观点就是，任何一次大灭绝都可能包含多个相互重叠的起因。其他一些专家则认为，5次大灭绝中的每一次只基于一个主要起因，但是每一次大灭绝的起因可能互不相同。在一种情况下，起因可能是极端的火山活动，而另一种情况可能是海平面的急剧上升，第三种情况则可能涉及猛烈的气候波动。其中任何一种情况（包括陨石撞击）都可能发生了不止一次。

这些争论永远都不太可能会得到解决。尽管就大多数最近发生的大灭绝来说，尤卡坦半岛陨石坑可以作为陨石论的可信证据，但是研究人员们对于发现早期大灭绝的证据几乎不抱希望。在过去的几亿年期间，地球表层发生了太多极为剧烈的变化。毫无疑问，其他类别的发现会导致未来的争论发生某个方向的倾斜，至少在短期之内会是这样，但是关于这一问题的最终答案似乎仍是扑朔迷离的。

有些专家指出，通过努力，我们可能会得出更多的答案。自白垩纪晚期（6500万年前）以来，规模最大的一次大灭绝正在进行中。引发这次大灭绝的是我们人类，有些科学家担心，我们可能正在引发一次环境破坏，并最终将我们自己带上灭绝之路——这方面我们显然用不着任何示范课。如果一颗足够大的陨石再次撞击地球，我们可能会面临白垩纪灾难的重演。很多小行星在太空中遨游，而且我们知道有些行星差点就碰到地球了。天文学家们大多心存疑虑，认为地球迟早会再次遭到一次大碰撞。除非我们研制出一种可以在太空中击碎这种行星的程序（很多科学家建议利用原子弹完成这项任务），否则我们就会亲自发现恐龙曾面临了怎样的世界突变。

暂不考虑这种认识大灭绝起因的可怕方式，前四次大灭绝的起因仍是个谜团，人们对此进行了永无休止的争论，能够确定的只有第五次及最近一次灾难的一些情况。