生物大灭绝为什么反复发生

生物大灭绝为什么反复发生
生物大灭绝为什么反复发生

生物大灭绝为什么反复发生
自生命起源到现在的数十亿年间,地球上大约出现过数十亿个物种,而现存的物种只有大约数百万个.也就是说,地球上曾经出现过的物种,99％以上都已灭绝.没有一个物种能够永世长存,现存的物种以后也会一个一个地灭绝.物种灭绝是一个一直在发生的过程,大部分（约占三分之二）的灭绝是由于不同物种之间的竞争、环境的变化等进化因素,分散地发生的,这被称为背景灭绝.但是,剩下的三分之一的灭绝是集中发生的,在比较短的时间内,仿佛祸从天降.许多物种一起灭绝,被称为大灭绝.\x0d物种大灭绝让地层中的化石分布出现了断层,某类群的化石完全消失了,而被新的化石类群所取代.地质学家根据古生物化石类群的更替现象来划分地质年代,把地质年代划分为古生代、中生代和新生代三个时期,每代之下再分为几个纪.\x0d古生物化石的更替现象在代与代更替时表现得最明显.从古生代的最后一个纪（二叠纪）到中生代的第一个纪（三叠纪）,化石分布存在着最显著的跳跃,表明生物史上发生了最大的一次灭绝：在古生代大量存在的三叶虫,到二叠纪末期（约2.25亿年前）再也找不到了,而且96％的海洋生物物种也都灭绝了.从中生代的最后一个纪（白垩纪）到新生代的第一个纪（第三纪）的化石分布变化也非常明显,这一次的物种大灭绝规模虽然比不上三叠纪大灭绝,却最为著名：在中生代盛极一时,曾经主宰大地两亿年的恐龙,到了白垩纪后期（约6500万年前）完全不见了,同时灭绝的还有大约70％的海洋生物物种.\x0d生物史上的大灭绝并非只有这么两次.上个世纪80年代末的一项研究表明,生物大灭绝在历史上共发生过大约23次,大约每2600万年发生一次,似乎具有周期性.对于物种大灭绝的发生是否真的如此频繁和有规律,还有争议.即使是最保守的估计,也认为至少有5次物种大灭绝是非常明显的.物种大灭绝即使不是有规律的周期性现象,也是反复发生过的.那么,它为什么会反复地发生呢?\x0d恐龙的灭绝最为著名,研究它的人也最多,形形色色的“恐龙灭绝理论”不断地被提出.气候变化、火山爆发是经常被提到的因素.有的恐龙灭绝理论比较有创意,比如说哺乳动物把恐龙蛋吃光了.有的理论则到了荒谬的地步,比如说恐龙是集体自杀的,是被外星人吃光的,等等.\x0d终于,有一个恐龙灭绝理论得到了大多数人的认同.1980年,曾获诺贝尔物理学奖的路易斯?阿尔法雷兹（Luis Alvarez）等人提出,恐龙灭绝是由于一颗小行星撞击地球引起的.这样的撞击爆发出巨大的能量,相当于几十万颗原子弹在地球上同时爆炸,足以引起物种的大灭绝.这听上去有点儿匪夷所思,但是并非空口无凭.阿尔法雷兹等人发现,处于白垩纪和第三纪边界的岩层含有高浓度的稀有元素.稀有元素在地球岩层中虽然稀少,在陨石中却含量很高.因此这种异常现象表明,在白垩纪后期,曾经有一颗大陨石跟地球相撞.1990年,在墨西哥的尤卡坦半岛发现了一个直径长达180公里的陨石坑,这个坑被认为就是那次撞击留下的.\x0d现在已很少有科学家怀疑,在6500万年前曾经发生过一次惊天动地的陨石大碰撞.但是,在那个时间段发生过陨石大碰撞,并不等于就是它引起了物种大灭绝.在其他地质时期也有曾经发生过陨石大碰撞的迹象,但是当时的化石分布无任何异常.不少科学家仍然坚持认为,火山频繁爆发、气候变化或哺乳动物的兴起才是恐龙灭绝的主要因素.其他的几次大灭绝,我们连发生过陨石碰撞的迹象都难以找到.物种大灭绝是不是还有别的更普遍的因素?\x0d如果我们能够统计各个地质时期物种灭绝的规模,说不定能从中发现什么规律.但是一个物种的化石数量往往非常稀少,对它们进行统计容易造成误差,如果统计属（相似的物种组成一个属）或科（相似的属组成一个科）的灭绝情况,就要准确得多.这是个极为烦琐的工作.芝加哥大学古生物学家塞普科斯基（Jack Sepkoski）在图书馆泡了十年,统计化石数量最为丰富的海洋无脊椎动物各个属、科产生和灭绝的时间.这项工作在1993年完成后,又激发了其他人去统计其他类群的古生物的情况.\x0d把这些数据汇合在一起,计算各个地质时期灭绝的科的数量.不出所料,通常灭绝的规模不大,但是时不时地会出现灭绝的高峰,最高的五个峰对应着最大的五次灭绝.这样的结果似乎没有什么新颖之处.但是在1998年,有两位物理学家换了个角度分析塞普科斯基的数据,统计灭绝规模的分布情况,有了出乎意料的发现：灭绝规模每增加一倍,发生的概率就减少为四分之一.\x0d这表明生物灭绝和地震、森林大火、沙堆崩塌一样,发生的频率也遵循幂律.当我们见到大事件时,总是习惯于认定它必然是由某种特殊的原因引起的.但是我们以前介绍过,幂律表明,大事件的发生因素与小事件的发生因素相同,它们的出现纯属偶然,是处于临界状态的系统发生连锁反应的结果,并没有特别的“大”因素（参见《野火烧不尽》）.当我们挖空心思要为物种大灭绝寻找特别的原因时,是否也已误入歧途?也许,全球生态系统和地壳、森林、沙堆一样也处于临界状态,物种大灭绝和背景灭绝的发生因素并无不同,是普通的进化过程中一个罕见的,但是自然而然地发生的结果.