宇宙自然生命簡史：51 經歷過五次物種大滅絕的地球，到底失去了多少物種
古生物學界將陸地上出現生命以來的地質史，劃分為四個階段，有時也稱為「四大王朝」。每一次王朝的更替就是一次物種大滅絕，期慘烈程度超乎你的想像。
第一階段的生物由行動遲緩、體形笨重的原始兩棲動物和爬行動物組成。這一時期最著名的動物是異齒龍，它是一種背部長著帆一樣結構的生物，但其實並屬於恐龍。不過，人們常常搞錯，有一些插圖就經常會把異齒龍當做是恐龍。異齒龍實際上屬於下孔亞綱動物，從某種意義上說，我們曾經也是。早期的爬行動物主要分為四大類：下孔亞綱、調孔亞綱、缺孔亞綱和雙孔亞綱。這些名稱是根據它們顱骨側邊上小孔的數目和位置來取的。下孔亞綱表示在它們的顳顬（nie4 ru2）處有一個孔；雙孔亞綱就是2個；調孔亞綱也是一個，但位置高一點。
這四個主要的類別下面又分為更多的子類，有些子類繁榮起來，有些則衰落下去。缺孔亞綱產生了鱉，它們曾經一度快要處於主宰地位，成為地球上最高級、最厲害的物種。雖然聽上去有點兒搞笑，但卻是真的。只是由於它們進化得太慢了，所以生存了很久，但沒有成為統治者。下孔亞綱又分為四支，只有其中的一支活過了二疊紀。我們很幸運地屬於這一分支，後來進化為了一個原始的哺乳動物家族，叫獸孔目爬行動物。這類動物形成了「第二大王朝」。
但是，獸孔目爬行動物卻不太走運，因為它們的表親雙孔亞綱繁殖力也很強，其中一些進化成了恐龍。漸漸地，獸孔目爬行動物不再是恐龍的對手了。在面對面的競爭中，恐龍這種新型的兇猛動物佔據了絕對的上風。獸孔目爬行動物，大多數都從化石記錄中消失了，只有很少的一些進化成了一種小小的、毛茸茸的穴居小動物。作為倖存下來的小型哺乳動物，它們在長久地等待時機。它們之中最大的也不比現在的貓大，大多數比老鼠還小。但是，最後這竟成了它們倖存的原因。但是它們還得耐心地等待1.5億年，直到第三大王朝的恐龍突然迎來末日。這就為第四大王朝，也就是屬於我們的哺乳動物時代讓開了一條道。
每一次大王朝的更替，以及期間眾多的小更替，都依賴於一種重要但又聽上去矛盾的動力，那就是：物種滅絕。這是一件相當有意思的事實。我是想告訴你，在地球上，物種滅絕是生命的必由之路。沒人知道自生命誕生以來，一共產生過多少物種，50億種是最常見的一個數字，但也有人認為高達一萬億種。不管這個數字是多少，有一點可以肯定，其中的 99% 已經不再陪伴我們了。芝加哥大學的勞普（David Raup）喜歡這麼說，「近似地來說，所有的動物都已經滅絕了。」對於複雜生命而言，一種哺乳動物的平均生存期只有 100萬年，這差不多是人類已存在時間的1/3 - 1/4
當然，滅絕對於受害者來說是壞消息。但對於一顆有活力的行星來說，卻是好消息。用美國自然歷史博物館的塔特薩爾（Ian Tattersall）的話來說，「與滅絕相對的是停滯。在任何領域，停滯總不是一件好事。」但是這句話千萬不能被歪解，這裡所指的滅絕是自然的長期過程，由於人類活動導致的物種突然滅絕是另外一回事兒。
在地球的歷史上，大災難之後總是伴隨著戲劇性的生物大躍進。緊接著埃迪卡拉生物群的沒落，就是寒武紀創造性的爆發期。4.4億年前的奧陶紀大滅絕清光了海洋中大量不會移動、而靠過濾進食的生物。這就為遊動快速的魚類和大型水生爬行動物創造了有利條件。這些動物隨之佔據了統治地位。但是到了泥盆紀，災難再次降臨，水裡的生物們又一次遭受重創，於是它們派出了殖民者登上了乾燥的陸地。在生命史上，這樣的事情不時地發生。如果大多數類似的事件沒有剛好在那時那地發生，那幾乎可以肯定，現在不會有你我出現。
在地質史上，曾經發生過5次大的滅絕事件。它們依次是奧陶紀、泥盆紀、二疊紀、三疊紀和白堊紀大滅絕。此外，還有不少小的滅絕事件。其中4.4億年前的奧陶紀毀滅了當時海洋中60%的物種，3.65億年前的泥盆紀則毀滅了當時海洋中70%的物種。而2.1億年前的三疊紀滅絕了當時 76% 的海洋和陸地物種，五分之一的生物科徹底消失。6500萬年前白堊紀則毀滅了當時地球上 80% 的物種。但這些與2.5億年前的二疊紀大滅絕相比，又是小巫見大巫了。在那次事件中，至少有 96% 的海洋物種和 70% 的陸地物種在化石記錄中消失了，再也沒有回來。但二疊紀大滅絕卻為漫長的恐龍時代拉開了序幕。在那次大滅絕中，連昆蟲都沒能倖免，57% 的科、83% 的屬消失了，這是它們唯一損失慘重的一次。這也是我們人類的祖先非常接近徹底毀滅的一次。
二疊紀大滅絕規模空前，地球之前從未遭受過如此程度的大屠殺。尤其是海洋生物慘遭蹂躪，三葉蟲完全消失。蛤蜊和海膽也幾乎滅光。實際上，所有的海洋生物都受到了衝擊。據認為，總的來說，陸地和海洋中的生物全加起來，地球大約損失了將近 57%的海洋生物「科」和近 70%的陸地生物「科」。這在生命的大分級表中，高於「屬」，低於「目」。物種的總量要恢復需要一個極為漫長的時間，有人估計大約需要 1000萬年才行。
當然，所有這些比例都是一種推測，古生物學能夠尋找到的證據往往比較少，因此古生物學的結論與其他自然科學相比，可靠性會差一些。雖然，生命慘遭屠殺，但是從絕對數量上來說，生物還是不少。根據最新的數據，地球上現在共有 870 萬個動物種類，其中陸地上有 650 萬種，海洋里有 220 萬種。這 870 萬種動物幾乎全部來自二疊紀倖存下來的物種。你可以想像一下二疊紀滅絕前地球上呈現的是多麼豐富多彩的生命形態。注意，剛才我所說的這些數字都是指物種的數量，而不是指具體的個體數量。如果要算具體個體的死亡率，那可能還要更高。能倖存並進入下一個階段物種就跟中了彩票差不多，它們的延續多虧了那麼幾個受到驚嚇、奄奄一息的倖存者。
在每次大的滅絕事件之間，還有一些不是那麼著名的小型滅絕事件。它們是亨菲利世事件、弗拉尼世事件、法門尼世事件、蘭喬拉布里世事件，和許多別的事件。它們對物種總量的破壞雖然不大，但是對某一個具體物種的種群數量卻是沉重打擊。5億年之前的亨菲利世事件，幾乎滅光了所有的食草動物，包括馬。馬就剩下了一個單一的種類，零星出現在化石記錄中，表明它們一度處於滅絕的邊緣。想像一下，如果人類的歷史沒有了馬，沒有了食草動物，會是怎麼樣。
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幾乎每一次滅絕事件，不論是大的還是小的，我們對原因都不太清楚。關於這方面的理論多如牛毛，即使去掉那些明顯不靠譜的觀點，有關滅絕原因的理論數量也要比滅絕事件的數量還多。至少有20多個罪犯被認為是滅絕元兇或者是主要幫凶，包括全球變暖、全球變冷、海平面變化、海水氧含量驟減、傳染病、海床甲烷氣大量泄出、小行星撞擊、超級颶風、巨型火山噴發，以及災難性的太陽耀斑爆發等。
太陽耀斑爆發是特別有意思的一種可能性。太陽耀斑爆發能達到多大的一個規模，這個問題尚無人能回答，因為我們只有在進入了太空時代後，才開始對太陽進行長期細緻的觀測，這個時間很短。太陽就像是一台超大規模的發動機，它能掀起的風暴是極為巨大的。一次典型的太陽耀斑，我們在地球上甚至都察覺不到，但它釋放出來的能量卻相當於10億顆氫彈同時爆炸，拋出1000億噸要命的高能粒子。地球幸虧有磁層和大氣層的保護，這些高能粒子通常會被彈回去，或是被引向地球的兩極，形成美麗的極光。但是，據認為，如果發生一次不同尋常的爆發，比如說強度提高了100倍。那麼，地球的這一層脆弱的防禦根本抵擋不住。屆時，那將是一道無比絢麗的死光，大部分曝露在這道光芒之下的生命都會喪命。而且，更加讓人心驚的是，根據美國噴氣推進實驗室的楚魯塔尼（Bruce Tsurutani）的說法，「這種事件不會在歷史上留下什麼痕迹。」他的意思是，我們很難判斷這種事情到底在歷史上有沒有發生過。
以上這一切留給我們的印象，就是「海量的猜測，微量的證據。」有三次大型的滅絕事件似乎與全球變冷有關，它們是奧陶紀、泥盆紀和二疊紀滅絕事件。但關於更進一步的細節，就基本上沒有共識了，包括它們發生的是快還是慢。就拿泥盆紀大滅絕來說，這次事件的跨度是幾千年呢，還是上百萬年，甚至是僅僅是一瞬間的事，科學家們爭論不休。不過，我們唯一能確認的是，那次滅絕事件之後，脊椎動物登上了陸地。
關於大滅絕的原因，之所以非常難提出令人信服的解釋，其中有一個原因是，要想大規模毀滅生命其實是非常困難的。正如我們從曼森撞擊事件中所觀察到的，即便是在如此嚴重的爆炸之後，生命也可以完全恢復回來，當然這個假定還不是十分的確鑿。因此，為什麼在地球所遭受的數以千計的撞擊中，單單是那次6500萬年前的KT撞擊幹掉了所有的恐龍呢？當然，首先我們承認那次撞擊絕對是夠猛的，撞擊力達到了空前的1億億噸。引起的爆炸威力是難以想像的，打個比方，現在，我們讓地球上每一個活著的人丟一顆廣島原子彈級的核彈，產生的能量差不多就和 KT 撞擊相當。即便如此，依然有 20%以上的物種倖存了下來。
實際上，我們與其追問「到底是什麼原因滅光了當時地球上80%的物種？」不如思考：「剩下的20%是怎麼倖存下來的？」為什麼那次事件對每一隻恐龍都是滅頂之災，但是其他一些爬行動物，比如蛇和鱷魚，卻能逃過一劫呢？我們更加無法回答的是，蟾蜍、蠑螈和其他的一些生活在北美洲的物種為什麼沒有滅絕。弗蘭納里（Tim Flannery）在他那本精彩的講述史前美洲的書《永久的邊疆》（Eternal Frontier）中發出了這樣的疑問：「為什麼這些纖弱的動物能從這場空前的災難中倖存呢？」
同樣的事情也發生在海洋中。所有的菊石都消失了，但是與它們有著差不多生活方式的鸚鵡螺目軟體動物，卻依舊繁榮。而在浮游生物中，有些種類幾乎死光。比如，有孔蟲損失了92%的數量。但是其他一些像硅藻這樣的體形相似、又與有孔蟲一起生活的物種卻幸免於難。
這些現象都有著非常難以解釋的矛盾之處。正如福泰所說，「僅僅用『幸運兒』來解釋這一切似乎太牽強了。」如果在事件發生後的數日之中，整個世界滿是又黑又嗆的煙霧，那麼很難解釋眾多昆蟲是怎麼活過來的。福泰指出，「像甲蟲這樣的昆蟲，能依賴木頭或周圍其他一些東西而生存，這還說得過去。但是那些像蜜蜂那樣的昆蟲，需要陽光和花粉，它們是怎麼活下來的呢？這很難解釋。」
尤其不好解釋的是珊瑚。它們的生存離不開海藻，而海藻又離不開陽光。珊瑚和海藻又共同需要一個極為穩定的溫度環境。過去幾年中，經常有一些公開報道說某地方的珊瑚大量死亡，僅僅是由於海水的溫度變化了那麼一兩度而已。如果它們對溫度的變化是如此的敏感，那麼它們又是如何熬過撞擊之後的漫長冬季的呢？
還有很多區域性的差異難以解釋。生物滅絕的嚴重程度似乎北半球要比南半球厲害得多。尤其是紐西蘭，顯然並沒有受到很大的損傷。連那裡的植物都大部分幸免於難，雖然別的地方發生的大火的規模表明這場災難是全球性的。總之，我們有太多的事情沒搞明白。
在白堊紀大滅絕後，有些動物再次繁盛起來，包括鱉，這讓人感到有點吃驚。弗蘭納里認為，恐龍滅絕之後，很快就又足以稱之為鱉時代了。光是在北美洲，就有16個品種倖存下來，並很快又出現了3個新品種。
很明顯，在撞擊事件中，生活在水裡會好一些兒。KT撞擊事件消滅了大約90%的陸生物種，但生活在淡水中的物種卻倖存下來了90%。顯然，水能起到防火防熱的作用，並且很可能在此後的蕭條歲月中為生命提供了給養。而那些倖存下來的陸地生物也都有一項習性，就是當危險來臨的時候，它們能躲到水中或鑽入地下。地洞也能起到很好的防護作用。那些慣於四處覓食的動物也享受到了這個習性的好處。比如蜥蜴，它們直到今天也幾乎不受腐爛動物屍體中的細菌的侵害。實際上，它們常常還能利用這些細菌。KT事件之後，很明顯在很長的一段時期中，環境中滿是腐爛的動物屍體。
有一個錯誤的見解常常出現，那就是認為KT事件中倖存的動物都只是一些小型動物。事實上，在倖存的動物中還有鱷魚，雖然算不上很大，但當時它們的體形是今天的三倍。不過，總體來說，倖存下來的動物確實都是一些鬼鬼祟祟的小動物。在那樣一個整日昏天黑地的嚴苟時期，有一群體型很小的恆溫動物，它們天生謹慎膽小，慣於晝伏夜出，見什麼吃什麼，正是這些出眾的品質讓它們活了下來。而它們正是我們人類這支哺乳動物的祖先。如果，當時它們進化得更高級一點，那麼很可能就會被滅光，也許就不會有今天的我們了。
你已經看到，地球生命是如此的坎坷，卻又如此的頑強。這又讓我想起尼採的那句名言，那些沒有消滅我們的東西，使我們變得更強大。科學有故事，咱們下期接著聊生命的征程。
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