每一次大规模的转化,以及其间和其后的许多较小规模的转化,都取决于那个说来矛盾的重要原动力:灭绝。在地球上,说句实在话,物种死亡是一种生活方式。这是个很有意思的事实。谁也不清楚自生命起步以来究竟存在过多少种生物。一般引用的数字是300亿种,但是有人估计那个数字高达4万亿种。不论其总数是多少,99.9%存在过的物种已经不再和我们在一起。“基本的估计是,”芝加哥大学的戴维·劳普喜欢说,“所有的物种都已灭绝。”对于复杂动物来说,一个物种的平均寿命只有大约400万年——大致相当于我们人类迄今存在的时间。
当然,灭绝对于受害者来说总是坏消息,但对于一颗有活力的行星来说似乎是一件好事情。“与灭绝相对的是停滞,”美国自然史博物馆的伊恩·塔特萨尔说,“停滞在任何领域都很少是一件好事情。”(我也许应当指出,我们在这里谈论灭绝,指的是一个漫长的自然过程。由于人类的粗心大意而造成的灭绝完全是另一回事。)
地球史上的危机总是与随后的大跃进有关系。埃迪亚卡拉动物群的没落之后是寒武纪的创造性爆发。44000万年以前的奥陶纪灭绝为大海清除了大量一动不动而靠过滤来进食的动物,为快速游动的鱼类和大型水生爬行动物创造了有利条件。那些动物转而又处于理想地位;当泥盆纪末期又一次灾难给生命又一次沉重打击的时候,它们能把殖民者派上了陆地。在整个历史上,不时发生这样的事。要是这些事件不是恰好以它们发生的方式发生,不是恰好在它们发生的时间发生,现在我们几乎肯定不会在这里。
地球已经目睹了5次大的灭绝事件——依次在奥陶纪、泥盆纪、二叠纪、三叠纪和白垩纪——以及许多小的灭绝事件。奥陶纪(44000万年以前)和泥盆纪(36500万年以前)分别消灭了大约80%一85%的物种。三叠纪(21000万年以前)和白垩纪(6500万年以前)分别消灭了70%一75%的物种。但是,真正厉害的是大约24500万年前的二叠纪灭绝,它为漫长的恐龙时代揭开了序幕。在二叠纪,至少95%从化石记录中得知的动物退了场,再也没有回来。连大约三分之一的昆虫物种也消失了——这是它们惟一损失最惨重的一次。这也是我们最接近全军覆没的一次。
“这确实是一次大规模的灭绝,一次大屠杀,是地球上以前从来没有发生过的。”理查德·福泰说。二叠纪事件对海洋动物的破坏性尤其严重。三叶虫完全消失了。蛤蜊和海胆几乎灭绝。实际上,所有的海生动物都七零八落。据认为,总起来说,在陆地和水里,地球损失了52%的“科”——那个层次在生命的大等级表上高于“属”,低于“目”(这是下一章的题材)——以及大约多达96%的全部物种。要过很长时间——有人估计,要过长达8000万年,物种的总量才会得以恢复。
我们需要记住两点。第一,这些都仅仅是根据资料作出的推测。据估计,二叠纪结束的时候,活着的动物物种数量从45000—240000种不等。要是你不知道有多少活着的物种,你就不大有把握算出灭绝物种的具体比例。第二,我们在谈论的是物种的而不是单个动物的死亡。就单个动物而言,死亡的数量可能还要多得多——在许多情况下,实际上是全部。存活下来进入生命下一阶段的物种,几乎肯定都要把自己的存在归功于几个受伤的和残疾的幸存者。
在几次大屠杀之间,还有许多较小的、不大知名的灭绝事件——亨菲利世事件、弗拉尼世事件、法门尼世事件、兰乔拉布里世事件,以及10多个别的事件——它们对物种总量的破坏程度不是很大,但对某些种群往往是个沉重的打击。发生在大约500万年以前的亨菲利世事件中,包括马在内的食草动物差一点儿被一扫而光。马只剩下一个物种,时而出现在化石记录中,表明它一度到了灭绝的边缘。请你想像一部没有马、没有食草动物的人类历史。
对于差不多每种情况,无论是大规模的灭绝还是中等规模的灭绝,我们都感到迷惑不解,不大清楚到底是什么原因。即使去掉了不大切合实际的观点以后,解释灭绝事件原因的理论依然多于事件本身。至少有20来只可能的黑手被认为是原因或者主要帮手,包括全球变暖、全球变冷、海平面变化、海洋氧气大幅度减少(所谓的缺氧)、传染病、海床大量甲烷泄漏、陨石和彗星撞击、一种所谓“超强风”的猛烈飓风、强烈的火山喷发,以及灾难性的太阳耀斑。
太阳耀斑是一种尤其令人感兴趣的可能性。谁也不知道太阳耀斑会变得多大,因为我们只是从空间时代才开始观测太阳耀斑。但是,太阳是一台大马达,它兴起的风暴是极其巨大的。一次普通的太阳耀斑——我们在地球上甚至还注意不到——释放出相当于10亿颗氢弹的能量,向空间抛出1000亿吨危险的高能粒子。磁层和大气通常一块儿把这些掷回空间,或者把它们安全地引向两极(它们在那里产生地球美丽的极光)。据认为,一次极大的爆发,比如100倍于普通的耀斑的耀斑,可以毁坏我们稀薄的防御层。那道光华是很壮丽的,但几乎肯定会使暴露在光里的很大部分生物丧命。而且,令人寒心的是,据美国国家航空和航天局喷气推进实验室的布鲁斯·楚鲁塔尼说:“它在历史上不会留下痕迹。”
这一切留给我们的,正如一位研究人员所说,“是大量的猜测和很少的证据”。变冷似乎至少与三次大灭绝事件有关——奥陶纪事件、泥盆纪事件和二叠纪事件——但是,除此以外,大家几乎没有共识,包括某次事件是快速发生的还是缓慢发生的。比如,泥盆纪灭绝事件——那个事件以后,脊椎动物迁移到了陆地——是在几百万年里发生的,还是在几千年里发生的,还是在热热闹闹的一天里发生的,科学家们的看法不一。
对灭绝提出令人信服的解释的难度如此之大,原因之一是要大规模灭绝生命是非常困难的。我们从曼森撞击事件中已经看到,你可能受到猛烈的一击,但仍可以充分恢复过来,虽然觉得有点挺不住。因此,地球已经忍受了几千次撞击,为什么偏偏6500万年前的KT事件的破坏性那么大,足以使恐龙遭受灭顶之灾呢?哎呀,首先,它确实厉害。它的撞击力达到1亿亿吨。这样的爆炸是不容易想像的,但正如詹姆斯·劳伦斯指出的,要是你朝今天地球上的每个活人爆炸一颗广岛型原子弹,你离KT撞击事件的威力仍相差大约10亿颗这类炸弹。然而,仅此一项也许仍不足以消灭地球上70%的生命,包括恐龙在内。
KT陨石还有一个优势——那就是说,要是你是个哺乳动物的话,那是个优势——它在只有10米深的浅海里着落,角度很可能恰好合适,当时的氧气浓度又比现在高10%,因此世界比较容易着火。尤其是,着落地区的海底是由含硫丰富的岩石构成的。结果,那个撞击把一片比利时大小的海底变成了硫酸气雾。在此后的几个月里,地球遭受酸雨的袭击,酸的浓度足以烧伤皮肤。
在某种意义上,还有一个比“是什么毁灭了当时存在的70%的物种?”更大的问题,那就是“剩下的30%是怎么存活下来的?”为什么那个事件对每个存在的恐龙是个灭顶之灾,而别的像蛇和鳄这样的爬行动物却能安然度过劫难?就我们所知,北美的蟾蜍、水螈、蝾螈,以及别的两栖动物没有一个物种灭绝。“为什么这些纤弱的动物能安然无恙地逃过这场空前的灾难?”提姆·弗兰纳里在他精彩的描述史前美国的著作《永久的边疆》里发问。
海洋里的情况十分相似。菊石统统消失了,但它们的表亲鹦鹉螺目软体动物却存活下来,尽管它们有着相似的生活方式。在浮游生物中,有的物种实际上全部覆灭——比如,有孔虫丧失了92%——而像硅藻这样的别的生物尽管体形相似,还同有孔虫在一起生活,却受伤害较轻。
这些都是难以解释的矛盾地方。正如理查德·福泰所说:“仅仅把它们称做‘幸运儿’,这似乎总是不大令人满意。”如果在事件发生之后几个月里到处都是乌黑呛人的烟雾,而情况似乎正是这个样,那么你很难解释许多昆虫竟能存活下来。“有的昆虫,比如甲虫,”福泰指出,“可以在木头或周围别的东西上生活。但是,像蜜蜂这样的在阳光里飞舞、需要花粉的动物怎么办?说清楚它们幸存的原因是不大容易的。”
尤其是那个珊瑚。珊瑚需要藻类维持生命,而藻类需要阳光。二者都需要稳定的起码温度。在过去几年里,已经有大量关于珊瑚因海水温度变化了1摄氏度左右而死亡的报道。要是它们连小小的变化都受影响,它们是怎么挺过撞击造成的漫长的冬天的?
还有许多难以解释的区域性差异。灭绝在南半球似乎远不如在北半球那么严重。在很大程度上,尤其是新西兰好像完好无损地挺了过来,而它又几乎没有穴居动物,连它的植物也绝大部分幸免于难,而别处的大火烈度表明,灾难是全球性的。总之,还有许多问题我们搞不清楚。
有的动物再次一片兴旺的景象——包括鳖,真有点儿令人感到意外。弗兰纳里指出,恐龙灭绝之后的时期,很可以称之为鳖时代。16个物种在北美存活下来,过不多久又出现了3个。
显而易见,家住水里很有好处。KT撞击消灭了将近90%的陆基物种,而生活在淡水里的物种只有10%遭殃。水显然起了防热和防火的作用,还可能在随后的萧条岁月里提供了食料。凡是存活下来的陆基动物,都有在危险时刻退缩到安全环境的习惯——钻进水里或地下——二者都能在相当程度上防护外面的灾难。靠搜寻食物来维持生命的动物也有个优势。蜥蜴总的来说不受腐烂尸体里的细菌的伤害,过去如此,现在依然如此。实际上,它们还往往对其怀有好感。在很长时期里,蜥蜴周围显然存在着大量腐烂的尸体。
经常有人提出错误的看法,认为只有小动物才挺过了KT撞击。实际上,在幸存者当中有鳄鱼,它们不仅很大,而且比今天的鳄鱼还大3倍。不过,总的来说,没错儿,大部分幸存者是行动诡秘的小动物。当世界一片漆黑、布满危险的时候,对于出没于夜间、不挑食物、生性谨慎的小恒温动物来说,它们确实是适得其所。这一些正是我们的哺乳动物祖先所具备的高招。假如我们进化得更加先进,我们很可能已经不复存在。然而,与任何活着的生物一样,哺乳动物觉得自己非常适应那个环境。
不过,情况似乎不像是哺乳动物一哄而上去抢占每一块地盘。“进化可能讨厌出现空缺,”古生物学家斯蒂芬·M.斯坦利写道,“但空缺往往要花长时间才能填补。”在可能长达1000万年的时间里,哺乳动物小心翼翼,保持很小的体形。在第三纪,要是你有红猫的个儿那么大,你就可以称王称霸了。
但是,一旦起步,哺乳动物就大大地增大了自己的个儿——有时候大到了荒唐的地步。一时之间,出现了犀牛大的豚鼠和二层楼房大的犀牛。食肉动物链里哪里有空缺,哺乳动物马上挺身而出去填补。早年的浣熊家族成员迁移到南美,发现了一个空缺,便演变成熊一般大小和凶猛的动物。鸟类的样子也长得大得失去了比例。有几百万年时间,一种名叫“巨鸟”的不会飞的食肉大鸟可能是北美最凶猛的动物。它肯定是存在过的最威武的鸟。它身高3米,体重350千克以上,它的喙能把差不多任何令它讨厌的动物的脑袋扯掉。它的家族横行霸道地存在了5000万年。然而,1963年在美国佛罗里达州发现一副骨骼之前,我们压根儿不知道它存在过。
这就引出了我们对灭绝原因缺少把握的另一个原因:贫乏的化石记录。我们已经简单谈到任何一副骨骼变成化石的不可能性,但这类记录的贫乏程度比你想像的还要严重。以恐龙为例。实际上,绝大部分的博物馆展品都是人造的。显赫地放在伦敦自然史博物馆入口处的、为几代游客带来快乐和增长知识的巨大梁龙,完全是用塑料做的——该模型1903年在匹兹堡建成,由安德鲁·卡内基赠送给该博物馆。纽约的美国自然史博物馆的门厅里有个更加气势宏大的场面:一副巨大的巴罗龙骨骼,在保护自己的幼崽不受一头正张牙舞爪扑过来的异龙的伤害。这是一件令人印象深刻的展品——巴罗龙朝着高高的天花板伸到也许9米的高度——但也完全是赝品。展出的几百根骨头根根都是模型。要是你参观世界上的几乎任何自然史博物馆——巴黎的、维也纳的、法兰克福的、布宜诺斯艾利斯的,还是墨西哥城的——你看到的都是古老的模型,而不是古老的骨头。
实际情况是,我们其实对恐龙了解不多。在整个恐龙时代,已经识别的还不足1000种(其中差不多半数是从一件标本得知的),大约相当于现在活着的哺乳动物物种数的四分之一。不要忘记,恐龙统治地球的时间差不多有3倍于哺乳动物统治地球的长度。因此,要么恐龙的种类特别少,要么我们对恐龙才知道点儿皮毛(我禁不住使用这句合适的套话)。
恐龙时代有几百万年之长,但迄今为止一件恐龙化石也没有找到。即使在白垩纪末期——由于我们对恐龙和它们的灭绝怀有持久的兴趣,那是我们研究得最多的史前时期——在当时存在过的物种当中,大约四分之三也许还没有发现。几千头比梁龙更大或比霸王龙更威武的动物也许在地球上游荡过,而我们也许永远不会知道了。直到最近,我们对这个时期的恐龙的全部认识,都出自仅有的大约300件标本,仅仅代表了16个物种。由于缺少化石记录,许多人认为,恐龙在KT撞击发生的时候已经在走向没落。
20世纪80年代末,美国密尔沃基公共博物馆的古生物学家彼得·希恩决定搞一项试验。他在蒙大拿州著名的赫尔克里克地层划出了一片区域,选用200名志愿者进行一次仔细的普查。志愿者们精心筛选,捡起了剩下的每一颗牙齿、每一根脊骨和每一片骨头——反正是以前的发掘者留下的一切东西。这项工作花了三年时间。当工作结束的时候,他们发现自己已经——为这颗行星——把白垩纪末期的恐龙化石增加了两倍多。这次调查确认,到发生KT撞击事件的时候,恐龙的数量还相当多。“没有理由认为,在白垩纪的最后300万年里恐龙在渐渐消失。”希恩在报告里说。
我们习惯于认为,我们自己成为生命的主导物种是不可避免的,因此无法理解我们之所以在这里,仅仅是因为来自天外的撞击发生得合时以及其他无意中的侥幸事儿。我们与其他生物只有一个共同点,那就是,在将近40亿年时间里,在每个必须的时刻,我们的祖先成功地从一系列快要关上的门里钻了进去。斯蒂芬-杰伊·古尔德有句名言,简要地表达了这个意思:“今天人类之所以存在,是因为我们特定的家族从来没有中断过——在10亿个有可能把我们从历史上抹掉的关键时刻一次也没有中断过。”
我们在本章开头部分提出了三点:生命想存在;生命并不总是想大有作为;生命不时灭绝。我们也许可以再加上一点:生命在前进。我们将会看到,生命往往以极其令人吃惊的方式前进着。