什么引發了物種大滅絕

據估計，以單細胞細菌形式存在的一些種類的生命，在我們這個星球上已經存在了35億年，這大約是宇宙年齡的20%～25%。當生命的初始形式出現以后，大約經歷了30億年，生物的多樣性才開始真正出現。古生物學家大衛·勞普（David M.Raup）在他1991年出版的著作中提到：“大約6億年前，生物進化的速度仿佛脫韁的野馬，一發而不可收拾?！睆哪且院?，大約有50億～500億種物種已經形成——這個不確切的數字反映了我們對此了解甚少。一些物種，如蟹狀三葉蟲等以一種或另一種形式在地球上生存了幾百萬年，但最終有99.9%都滅絕了，這不是夸張的數字。那么，地球上究竟發生了什么，使得億萬物種慘遭到這樣大面積的滅絕呢？

事實上，物種的滅絕與人類的殺戮有著密切的關系。舉一個例子，在19世紀的時候，有成千上萬的旅鴿生活在美國——它們的數目非常多，當它們成群結隊從天空飛過的時候，甚至可以遮天蔽日。但是，旅鴿最大的不幸是，它們對于人類來說似乎渾身上下都是寶：它們肉質鮮美，而且用它們的羽毛制成的帽子深得婦女們的青睞。所以，人們開始大肆捕殺旅鴿。到了1914年，這個物種僅剩的最后一只死在了動物園里。

更多的生物如渡渡鳥（又稱毛里求斯渡渡鳥、愚鳩、孤鴿，是僅產于印度洋毛里求斯島上的一種不會飛的鳥），本來它們的數量就少，在17世紀就全部被捕殺了。

猛犸象又名毛象（長毛象），是一種適應于寒冷氣候的動物，這種長毛的猛犸象于上一個冰河期（地球表面覆蓋有大規模冰川的地質時期）前，在原始狩獵者的手中也遭遇到了同樣的命運。據一些生物學家和植物學家說，隨著南美熱帶雨林被迅速破壞，成千上萬的動植物物種全都滅絕了，它們中的大多數甚至還沒有被分類。所有證據都顯示，在這個星球的所有活著的生物中，人類是唯一有能力把眾多的生物推向滅絕境地的生物。

然而，事實說明，經歷數個世紀后，僅有一小部分物種滅絕了，人類對物種的傷害還沒有達到最大的程度，億萬物種的消失并不全是人類造成的。物種大滅絕為什么如此普遍？對這一問題進行思考的有兩個主要學派：一派主張是因為基因不好造成了物種大滅絕，另一派則主張是因為運氣不好。古生物學家勞普于1991年著的《大滅絕：壞基因還是壞運氣？》一書中介紹了這兩個學派。

自從達爾文的理論發表后的140多年間，壞基因學派逐漸占上風。因為地球的狀況在不斷地變化，它的大陸板塊慢慢地就形成了新大陸，它的氣候冷暖有序，即使很微弱的地磁場完全反轉，也將引發地震、火山噴發、冰河和熱帶熱浪，這些肯定會對現存的生物帶來挑戰。那些具有復雜的遺傳結構并能適應這種變化的生物就有希望存活下來。另外，當任何物種經過長時間的進化以獲取更大的遺傳效率時，即使沒有外來的大規模的環境變化的壓力，它不太適應環境的祖先也會逐漸滅絕。這些生物如果能發展出一種比從其進化而來的物種更有效地攝取微小食物的能力，甚至一些相當原始的早期海洋生物也能勝過與它相似的生命形式。

然而，隨著時間的推移，當科學家們從記錄了地球生命史的化石中了解到越來越多的東西后，他們注意到這種方法出現了更多的問題。單獨靠進化論不能解釋5次物種大滅絕發生的原因，在這5次大滅絕中，大多數曾經存在的生命形式全都滅絕了。經歷了過去的半個世紀后，越來越多的科學家轉向了“壞運氣”假說，這一假說認為，大滅絕是由于歷史經歷了罕見的自然災害，其強度足以毀滅整個行星。在討論這種災難性事件的證據之前，先讓我們來看一看過去6億年間所發生的5次物種大滅絕。

大滅絕發生在5次不同的地質時期：奧陶紀、泥盆紀、二疊紀、三疊紀和白堊紀。大滅絕發生在整個6億年間，這段時期被稱為顯生宙，在這段時間中，復雜的生命已經在地球上形成了，其他的6個地質時期并沒有發生大的滅絕。生存于奧陶紀（從5.05億年～4.40億年前）的唯一生物是海洋生物。直到從將近4.1億年～3.6億年前的泥盆紀，才出現陸地生物，它們迅速在陸地上擴張。從大約2.86億年前的泥盆紀開始，大大小小的脊椎動物才開始在陸地上盛行。從二疊紀再往前，出現了爬行動物和哺乳動物，但是哺乳動物的種類在大約6500萬年前恐龍滅絕后才開始漸漸多了起來。

1989年，美國著名古生物學家，科普作家斯蒂芬·杰伊·古爾德在他的著作《精彩的生命》和其他著作中提出，把顯生宙劃分成獨立的分類，如魚類時代、爬行類時代和哺乳類時代是極其簡單的，但當海洋和陸地被復雜的物種占據的時候，經常會發生一定程度的交叉。

盡管沒有一種動物主宰地球，但在大滅絕期間總有一些生命形式像恐龍一樣被永遠毀滅。有一種觀點普遍被人接受，那就是毀滅了恐龍和許多別的物種的大滅絕，為哺乳類動物的進化奠定了基礎，同時也為進化成我們人類的哺乳動物的一支數量的增加開辟了道路。一些科學家相信如果恐龍沒有滅絕的話，它們可能最終會進化成直立行走的生物，可能最后會進化成像人類一樣，甚至比人類更發達的智慧生物。

回到1973年，沃爾特·阿爾瓦雷茨（西班牙裔美國物理學家，1968年獲諾貝爾物理學獎）和一個地質學家小組在意大利北部的古比歐的一個地方發掘出能證明地球磁場反轉的證據。因為某種未知的原因，地球磁場每100萬年反轉一次，在意大利的古比歐，沃爾特·阿爾瓦雷茨發現一個夾在兩個石灰層之間的泥土層沒有化石，而這兩個石灰層都有很多化石遺跡。這件事引起了他極大的興趣，因為泥土層在地質年代上與白堊紀末期是一致的，恐龍就是白堊紀末期（距今1.37億——6700萬年）滅絕的。1977年，沃爾特回到美國，隨身帶了一些泥土層的樣品。然后，他就這件事情跟他父親路易斯·W·阿爾瓦雷茨進行了討論。

路易斯·W·阿爾瓦雷茨因為發明了液氫氣泡室而獲得了1968年的諾貝爾物理學獎，液氫氣泡室用于識別許多生存時間很長的“共振子”的粒子。阿爾瓦雷茨是一個有多方面興趣和成就的人，他參加了研制原子彈的曼哈頓工程，發明了引導飛機著陸的雷達導航系統。意大利古比歐的地層樣品激起了他的極大興趣，他開始測量它們的化學組成成分，在1978年又得到了一些額外的樣品并發現在地層中銥元素的含量是其上下層的石灰層含量的30倍，銥是地球上的稀有元素——但在隕星上很普遍，白堊紀末期的地層中銥含量之高令人驚奇。

阿爾瓦雷茨認為有幾種可能的解釋：可能在那段時間銀河系正好有一顆超新星發生爆炸，爆炸后產生的富含銥元素的碎片落到了地球上，但是這種假說沒有獲得有力證據的支持。路易斯和沃爾特·阿爾瓦雷茨轉向了另一個假說：一顆大的隕星墜落地球。它的直徑至少有6英里（10千米），撞擊后揚起的塵埃遮天蔽日地經過了數年，海洋和陸地的植物得不到充足的陽光而深受影響，食物鏈的崩潰導致了包括恐龍在內的大量物種同時滅絕。

阿爾瓦雷茨父子的假說于1980年6月發表在《自然》雜志上，但是在當時，這種假說并沒有得到所有人的承認。沃爾特·阿爾瓦雷茨的許多地質學家同行拒絕接受這一假說，因為他們已經提出了自己的假說，其中包括火山噴發假說——因為猛烈的火山噴發也可能造成遮天蔽日的塵云。別的科學家認為隕石撞擊假說可能是真實的，但也是有待考證的。富含銥元素的類似沉積物（它可以支持從古比歐所獲得的發現）在全球的其他不同地方還能找到嗎？是否存在一個正好產生在白堊紀末期，并且足夠大的隕石坑來證明這樣一顆隕星確實撞擊過地球呢？

兩年內，地質學家在世界各地都找到了包含確切年代的富含銥元素的地層。但是有些科學家開始提出一個新的問題：銥元素能在大氣中長期地停留，以便能從撞擊點傳送到全球嗎？但是，計算機模型顯示的“沖擊擴散”是可行的。隨著爭論的繼續，這一假說還存在一個大問題：到哪里去找那個隕石坑呢？當時所發現的大隕石坑沒有一個在大小、年齡等方面正好符合要求。1989年，海洋學家在繪制尤卡坦半島北部海濱的地形圖時，發現了一個海底隕石坑，隨后科學家對這個名為奇休魯布的隕石坑展開了測量。1993年，科學家宣布這個隕石坑直徑為112英里（180千米），比西弗吉尼亞州（美國東北部的一個州）還大，實際上是現在已經知道的太陽系中最大的隕石坑。

更令人驚奇的是，測量顯示這個隕石坑正好形成于6500萬年前，與預測的恐龍滅絕的年代相符。接下來的4年，科學家們對從隕石坑中取得的樣品進行了測試。1977年，一些研究者得出結論：隕石坑中銥元素含量與古比歐、丹麥、新西蘭所發現的地層的銥元素含量相同，這些地方的銥元素含量數據是路易斯與沃爾特和他們的同事以及化學家弗蘭克·阿薩羅和海倫·米歇爾于1980年所宣布的。到此為止，大多數科學家都同意隕石撞擊在恐龍滅絕中所起的重要作用。這個結論得到了1996年11月宣布的一項研究成果的支持，該研究指出，尤卡坦半島隕石以一個銳角撞擊了地球，這將在北美洲產生巨大的風暴性大火。

但是，這個結論并不意味著關于大滅絕的爭論已經結束了。一些科學家包括大衛·勞普得出結論，認為解釋所有大滅絕的物理機制已經清楚了，科學家將不指望再能找到與更早期大滅絕相符的隕石坑了，因為地球表面經歷了數百萬年的變遷，發生在更早期滅絕時留下來的隕石坑的痕跡不可避免地被消除了。在20世紀期間，大陸漂移的發現表明，2億年前地球上存在著一個叫聯合古陸的超大陸，而且這個超大陸也是由一個更早期的叫Rodinia的超大陸的幾塊形成的，這種地球表面的滄海桑田般的變遷當然能提供充分的理由證明，其他隕石坑不可能像奇休魯布隕石坑一樣保存完好。

盡管這些試圖證明過去5億年間經歷的5次大滅絕都是因為隕石撞擊所引起的發現和推論極具煽動性，但是仍有一些科學家對這個假說抱有懷疑的態度，甚至懷疑恐龍滅絕真的完全是因為隕石撞擊所引起，這些科學家只愿意承認隕石撞擊只是恐龍滅絕的部分原因，而不是全部。印度西部的高原地區分布著廣闊的火山巖堆積物，被稱為德干高原火成巖，一些科學家認為這種不斷出現的火山活動也可起到與隕石撞擊相似的效果。在對德干高原火成巖進行年代測定時人們對此問題仍然有異議，一些人認為火山爆發和隕石撞擊都存在，同樣起決定性的作用。而其他專家堅持恐龍在北美洲比在其他地方滅絕得更快，尤卡坦的隕石撞擊應該是主要的原因。還有別的科學家認為，恐龍在隕石撞擊前就開始消失了，即使沒有這一次撞擊加速它們的滅亡，它們也會滅絕的。這最后一個假說涉及另外一個假說，即許多恐龍因為自己的體積太大，一旦環境稍有些變化，就會引起它們的食物相對匱乏，而體積小的恐龍，可能進化成了像現代的爬行類一樣的動物了，有的也可能進化成原始的真正的鳥類了。

一些恐龍成長為了一種龐然大物，而另外一些則進化成了新的物種的假說，這些支持了大滅絕的壞基因假說。也就是說，恐龍發育的巨大的身軀可能是一個壞的遺傳特征，因為它增加了對環境變化適應的脆弱性，而小的物種則隨著時間的流逝更具有適應性。大衛·勞普甚至指出，有些物種滅絕是因為遺傳的問題，這類問題出現的范圍，可能是從疾病影響了一個物種或一些物種，到棲息環境的改變可能對一些棲息在一個狹窄的生活空間的物種來說是致命的。勞普相信三葉蟲（最有代表性的遠古動物，距今5.6億年前的寒武紀就出現，5億——4.3億年前發展到高峰，至2.4億年前的二疊紀完全滅絕，前后在地球上生存了3.2億多年）也是受壞基因的影響。人們在寒武紀地層的化石中發現了6000種三葉蟲的物種，在接下來的兩次大滅絕中，它們的數目急劇減少，到了距今3.25億年以后的古生代末期，它們就統統消失了。

然而，勞普雄辯地說明，壞基因并不能解釋這么多物種在大滅絕中為什么會全部消失的原因。在遠古時代應該發生過一些重大的事件，不僅殺死了具有好基因的物種，同時也殺死了具有壞基因的物種。勞普在他1979年發表的一篇文章中指出，在二疊紀末期，96%的物種已經滅絕了。不過，科學家們對隕石撞擊是5次大滅絕的主要原因的假說還是沒有完全承認。