全球仅千只濒危鸟类惊现云南，比大熊猫更稀少

文 | 苗德岁（知名古生物学家）

以下内容摘编自《给孩子的生命简史》

2023年11月2日，陕西省林业局发布《朱鹮保护陕西方案》。根据最新朱鹮秋季调查统计，国家一级保护动物朱鹮的种群数量成功突破万只大关。图源央视新闻

罗马诗人奥维德（Ovid）在《变形记》（Metamorphoses）第15 卷中写道：

宇宙间一切皆无定数，

一切都在变化流动；

一切形象都在与生俱来的变易中形成。

——奥维德《变形记》

《给孩子的生命简史》第四幕“生命的历程”也充分地显示出， 在多变的宇宙之中， 当数生命之变最无常。许多盛极一时的生物物种， 在周围生存环境发生剧烈突变后， 往往难以适应新环境， 无法继续生存，“忽喇喇似大厦倾”， 转眼间“灰飞烟灭”。这一现象被称为生物物种的绝灭。在相对短的时期内因重大灾变事件引起地球环境剧烈变化，从而导致大规模生物物种集群式消失的现象，便被称作“生物大灭绝事件”。

鱼类先祖上岸构想图

自寒武纪生物大爆发以来，“生物大灭绝事件”发生了至少五次。这些事件致使当时全球生物的多样性骤减, 对整个生命演进产生了重大影响， 成为生命演化大戏中一幕幕惊心动魄的情节。

“生物大灭绝事件”究竟是怎样发生的？这一问题的答案一直是全世界地质古生物学家们所致力探求的。

笔者的同事与好友，中国科学院院士、中国科学院南京地质古生物研究所研究员沈树忠教授所领导的团队长年致力于生物灭绝问题的研究。近年来，他们在这一方面取得了骄人的成绩，尤其在二叠纪地层学、二叠纪末生物大灭绝与环境变化、腕足动物古生物学等方面取得了一系列创新性成果。

沈教授的研究表明，所有这些生物大灭绝事件几乎都伴随有剧烈的全球性环境变化。事件发生的前后都有地球内部活动引起的大规模火山喷发、外星体（巨大陨石）撞击地球事件等现象发生， 这些事件引发了全球性温度的剧烈变化、海洋酸化和缺氧， 所有这些都说明剧烈的气候环境变化是导致生物大灭绝发生的主要原因。

下图显示了地球历史上五次生物大灭绝与火山喷发、外星体撞击事件及全球性环境巨变的对应关系。让我们结合沈教授提供的资料，走进这五次著名的生物大灭绝事件。

地球历史上五次生物大灭绝与火山喷发、外星体撞击事件及全球性环境巨变对应关系图，沈树忠教授供图

奥陶纪（即古生代的第二个纪）时期， 海洋生物十分繁盛。但到了奥陶纪末期， 距今约4.45 亿年前， 地球上约85% 的物种惨遭灭亡。依照物种灭亡的比例排序，这在五次生物大灭绝事件中位居第二；如果仅看生物在属一级层面上的消亡，则这次大灭绝位居第三。

寒武纪以来以科为单位反映的动物多样性变化示意图。横坐标上的数字代表距今的地质年代（即距今多少百万年）；纵坐标上的数字代表动物以科为单位的数目；图中蓝绿黄橙色外缘轮廓线反映了近5 亿年来地球上动物多样性的变化。5 个向下深嵌的豁口代表5 次生物大灭绝事件。沈树忠教授供图

古生物学家们较为一致地认为， 这次生物灭绝事件主要是由全球气候变冷引起的。当时南极的冰川扩大, 导致全球海平面大幅下降，海洋生物的生存空间骤减，尤其是浅海生物受到严重影响， 大量物种（特别是笔石动物、节肢动物中的三叶虫以及腕足类等）相继灭绝。值得指出的是，部分逃过这一劫的生物，不久又遭遇了全球气候变暖、冰川消融、海平面上升等一系列气候变化。在气候“抽风式”地突然由暖变冷、复又转暖的骤变中， 先前死里逃生的部分生物也遭到了灭顶之灾。此外，在中国南方奥陶—志留系之交的地层中， 科学家们发现了大量的火山灰层，说明此时地球上火山活动也十分频繁，这可能也是导致当时部分生物迅速灭绝的原因之一。

美国西部大峡谷层层相叠的沉积岩层清晰地展示了“地层叠置定律”——顶部岩层的时代最新，底部岩层的时代最老

泥盆纪（即古生代的第四个纪）晚期， 距今约3.77亿年， 发生了长时间的生物大灭绝现象。这一次生物大灭绝的持续时间较长， 历经约2000万年。其间大量海洋生物（约82% 的物种）灭绝，浅海的珊瑚几近全军覆没，深海珊瑚也遭受重创；泥盆纪早中期称霸海域的无颌类（如甲胄鱼等）基本上销声匿迹。相形之下， 陆地生物所受的影响较小。

　初始全颌鱼生态复原图，朱敏教授供图

泥盆纪晚期生物大灭绝的原因比较复杂， 科学家们至今尚未达成共识。最为流行的一个解释是泥盆纪晚期气候变冷， 温度降低， 导致温暖水域的大量生物礁消亡。

对于气候变化如何具体地造成泥盆纪晚期生物灭亡， 科学家们也有不同的解释。如沈树忠教授提出，泥盆纪晚期生物大灭绝最有可能的原因则是与温度变化相关的海平面变化导致海洋中形成缺氧环境；海水中氧气的缺乏导致大量喜欢富氧环境的生物灭亡。

鱼类、海百合与板足鲎生态复原图

此外，有证据表明，泥盆纪晚期火山活动频繁，地外星体撞击地球事件也时有发生，这些情况也必然造成环境的恶化。还有研究者认为， 泥盆纪时陆地植物的大繁盛，不仅造成了大量有机碳的埋藏，而且加速了陆地上岩石和土壤的风化，这一过程中释放的大量化学元素进入了海洋， 与海水中的氧进行化学反应并形成氧化物，致使海底缺氧，从而导致海洋物种大量灭绝。

不同生物学家的观点建立在不同证据基础和逻辑推论上， 实际上都有各自的道理。当然， 泥盆纪晚期生物大灭绝的原因，更有可能是上述多种因素的综合作用。

二叠纪（即古生代的第六个纪， 也是最后一个纪）末，距今约2.5 亿年的生物大灭绝被公认为地球历史上规模最大的一次集群式灭绝事件。全球总共约57% 的科、83%的属、96% 的海洋生物物种以及75% 的陆地生物物种灭绝了。繁盛于古生代海洋的众多生物门类或被“满门抄斩”， 或大幅度地减少。陆地生态系统几乎同时遭受重创， 很多陆生植物群基本完全消失， 而二叠纪晚期盛极一时的似哺乳类爬行动物， 也几乎全军覆没。若不是其中二齿兽类的一个属——水龙兽得以幸存，那么就不可能有后来的哺乳动物， 自然也就不会有今天人类的存在了。

繁盛于早三叠世的似哺乳类爬行动物水龙兽复原图

故此，著名已故美国古生物学家普雷斯顿· 克劳德（Preston Cloud）曾不无感叹地说道：

我们离被“连根拔掉”如此之近啊！

近年来， 大量研究表明， 二叠纪末的生物大灭绝是一次全球范围的突发性灾变事件。这一事件的发生与当时大规模火山作用引发的环境剧变密切相关， 而发生在西伯利亚的大规模玄武岩喷发很可能是此次事件的“罪魁祸首”。大规模火山喷发释放出大量甲烷等温室气体，造成气温迅速上升、野火频发， 二氧化碳浓度随之升高。

古兽类复原图，古兽类是现生哺乳动物的共同祖先，出现于中侏罗世

海洋摄入大气中的二氧化碳后，pH值逐渐降低，海洋酸化并形成缺氧环境。地球生态系统突然间全线崩溃， 这一过程发生在短短6万年中，在地质年代尺度上真是“ 一瞬间”啊。

三叠纪（即中生代的第一个纪）末， 距今约2 亿年的生物大灭绝同样使海陆生态系统同时惨遭重创， 海洋生态系统中约52% 的属和76% 的种灭绝，陆地生态系统中的两栖类和部分爬行类受到沉重打击而消亡。

这一生物大灭绝事件的发生主要与多起彗星/ 陨石撞击地球事件， 以及大规模火山爆发所引发的气候变化有关。“泛大陆”( 即二叠纪时的超级古陆)的解体，导致了大规模火山喷发， 释放出大量二氧化碳与二氧化硫等温室气体, 造成全球气温的迅速上升。同时，火山作用还可以触发蕴藏在各大陆和大陆架沉积物中的大量甲烷等温室气体在短时间内快速释放， 这些温室气体大量进入大气， 进一步加剧地表环境的恶化。此外， 彗星/ 陨石撞击地球事件以及大规模火山爆发所排放的大量二氧化碳，还可能会酸化海洋， 致使大量海洋及陆地生物的灭绝。

侏罗纪陆地上部分生物群复原图

“衰而后生”， 正是这次大灭绝事件， 给恐龙腾出了广阔的生存空间，使恐龙成为侏罗纪时期的陆地主宰。

在五次大灭绝中， 白垩纪（即中生代的第三个纪，也是最后一个纪）末这次距今约6500 万年的生物大灭绝， 是科和属一级的生物灭绝率最低的一次事件。据生物学家推测， 只有16% 的海洋动物科和47% 的属灭绝。但由于白垩纪生物大灭绝标志着“恐龙时代”以及中生代的终结（包括巨型“海怪”以及翼龙类的灭绝）， 它成为公众心目中最著名的生物灭绝事件。

第五次生物大灭绝事件之所以受到科学界之外的媒体与公众的广泛关注， 还有另一原因。曾有一种“地外星体撞击假说”盛行，这一假说声称恐龙绝灭是由于一颗直径约10 公里的小行星在白垩纪末撞击地球所致。这种说法吸引了公众与媒体的注意，使得这一次的生物大灭绝一时成为热门话题。

白垩纪陆生生物群复原图

20世纪80年代初，笔者在美国伯克利大学加州分校留学时， 正是“地外星体撞击假说”在学术界引起激烈争论的时候。持有不同观点的学者围绕这一话题展开了热烈的辩论，而辩论双方恰好都在学校的地学大楼里办公。其中一方是楼上地质系的教授瓦尔特· 阿沃若兹，另一方是古生物学系教授、笔者的导师比尔· 克莱门斯。

在此之前， 瓦尔特跟他的同事在意大利古比奥地区白垩/ 第三系之交的地层中发现了大大超出常量的铱元素。起初他们并不知道铱元素异常富集的意义何在，碰巧瓦尔特的父亲路易斯· 阿沃若兹是化学系教授，并且还是诺贝尔化学奖得主，他告诉瓦尔特，铱是铂族元素，一般来自陨石，而地层中本身含量很低。地层中的铱元素远超正常含量， 说明地层沉积时，很可能有极大的地外星体或众多的陨石撞击过此地。

听了父亲的解释，瓦尔特茅塞顿开！于是， 父子俩便共同提出了“白垩纪末小行星撞击地球导致恐龙灭绝的假说”。这一假说由于其新奇性立即引起媒体的极大关注，并在公众中迅速传开，成为大家茶余饭后的谈资。

克莱门斯教授是研究早期哺乳动物演化的专家，对白垩/ 第三纪之交的脊椎动物演化史烂熟于心。他对阿沃若兹父子的假说并不信服。他知道包括恐龙在内的很多生物类群在白垩纪末之前就已经逐渐衰落， 这些生物的突然灭绝不太可能是一颗小行星一“撞”而就的。他曾在《科学美国人》上撰文反驳阿沃若兹父子的假说，文章题为“恐龙如此终结：不是砰然一响而是一阵长咽”（典出美国诗人艾略特《空心人》中的名句：“世界如此终结：不是砰然一响而是一阵长咽。”）。

近30年来的众多研究表明，克莱门斯教授所强调的这种渐变式灭绝模式可能是由于化石记录的不完整性对人们造成了一定误导， 生物学家们普遍认为，不能排除白垩纪末有一次突发式的灭绝事件的可能。尤其是后来研究者们在墨西哥湾发现了巨大的地外星体撞击坑，还发现了印度德干玄武岩大规模喷发的迹象。越来越多的证据显示，小行星撞击地球与火山喷发所造成的环境剧变，导致白垩纪末生物大灭绝事件的发生， 这种推论并非不可能。

白垩纪末地外星体撞击地球留下的巨大陨石坑

笔者认为，克莱门斯所强调的显然也是事实。极有可能的一种解释是：在白垩纪结束之前，包括恐龙在内的一些生物类群已经迅速地走下坡路， 处于苟延残喘的境地；小行星撞击地球与火山喷发无疑是雪上加霜，极可能成了压断骆驼背的最后一根稻草—不， 更为准确地说，应该是致命的一根钢梁铁柱！

值得一提的是，2013年2 月15日，一颗小行星与地球擦肩而过， 与地球的最近距离仅2.77 万公里， 差点儿撞上地球， 这一情况着实让当时知情的天文学家们捏了一把汗。显然， 如上所述， 在漫长的地球历史上， 我们居住的这颗星球并非总是如此幸运。

现在，“生物多样性”似乎成了一个新潮名词，可它究竟指的是什么呢？生物多样性是当今地球上所有生物总和的反映，它是地球上30多亿年来生命演进的结果。

因此，生物多样性本身就是对生命最崇高的礼赞。从微观到宏观，生物多样性包括三个方面：基因多样性（即包含在动植物以及微生物个体的基因内所有遗传信息的总和）、物种多样性（现生生物物种的总和）以及生态系统多样性（即生物栖息地、生物群落以及生物圈内生态过程的多样化）。

生物多样性是地球上的生命体经过30多亿年发展进化而形成的，在人类出现之前完全是大自然塑造的。自人类出现以来，生物多样性已日益受到人类活动的影响。除了其内在的价值，生物多样性也为我们人类的生存和发展提供了坚实的物质基础。

比如，粮食作物的多样性保障了人类饮食的丰富，动植物的多样性为我们获取各类药材（其中许多只能从动植物中提取，无法通过无机合成）提供了可能。此外，木材、纤维、油料、橡胶、燃料等重要工业原料的获得也与生物的多样性密切相关。我们熟悉的“化石燃料”正是远古时期各类生物留存的遗产之一，这些宝贵的不可再生资源是由死去的有机物和植物在地下分解而形成的。

生物多样性在人类的语言、文学、艺术（绘画、音乐等）以及宗教等的发展过程中也扮演了重要的角色，是人类文化与社会文明的有机组成部分。从早期人类在岩壁上留下的动物形象岩画到祭祀仪式上使用的动物供品等，可以说人类生活的每个角落无一不与多种多样、形形色色的生物息息相关。生物多样性不仅为人类提供了生存保障，也在一定程度上维护了我们的心理与精神健康。

寒武纪以来以科为单位反映的动物多样性变化示意图。横坐标上的数字代表距今的地质年代（即距今多少百万年）；纵坐标上的数字代表动物以科为单位的数目；图中蓝绿黄橙色外缘轮廓线反映了近5 亿年来地球上动物多样性的变化。5 个向下深嵌的豁口代表5 次生物大灭绝事件。沈树忠教授供图

因此，保护生物多样性不仅是保护人类社会的生存与发展，也是维护人类文化的多元与丰富。可惜的是，目前地球上的许多生物物种正在迅速消失，而物种一旦灭绝便不会重生。更为严重的是，灭绝的物种还会破坏生物链的完整性，并通过“骨牌效应”殃及生物链上与其相关的其他物种。

在有些动植物的灭绝上，人类难辞其咎。比如，渡渡鸟的灭绝。渡渡鸟是位于印度洋上的毛里求斯所特有的一种鸟，虽然是“鸟”，但却不能飞翔。现在，我们已经无法再见到这种独特的鸟了，它堪称是恐龙之外最著名的已灭绝动物之一。它的消失便与人类活动有着脱不开的关系。

人类首次提及渡渡鸟是在1598年，当时荷兰的航海家们发现了这种鸟。然而在随后的几年，渡渡鸟遭到航海员与其他入侵物种的猎捕，与此同时，它们的栖息地也受到破坏。1662年之后，人类便再也没有较大规模地发现渡渡鸟群。在被发现后不足一个世纪的时间里，渡渡鸟便灭绝了，由此人们开始注意到人类活动对物种灭绝的影响。在当代文化中，渡渡鸟已经成为“灭绝与退化”的象征。

17世纪中叶绝灭的渡渡鸟

100多年前，达尔文曾伫立岸边，对尽收眼底的美妙的生物景观做过精彩的描述：

凝视纷繁的河岸，覆盖着形形色色茂盛的植物，灌木枝头鸟儿鸣啭，各种昆虫飞来飞去，蠕虫爬过湿润的土地；复又沉思：这些精心营造的类型，彼此之间是多么地不同，而又以如此复杂的方式相互依存……

达尔文的描述堪称生命礼赞的美文佳句。他不只是单纯地惊叹这眼前的美景，还找到了产生这一美景的原因——“自然选择”的伟大力量：

在时代的长河里，在变化着的生活条件下，若生物组织结构的几部分发生变异的话，我认为这是无可置疑的；由于每一物种都按很高的几何比率增长，若它们在某一年龄、某一季节或某一年代发生激烈的生存斗争的话，这当然也是无可置疑的；那么，考虑到所有生物相互之间及其与生活条件之间，有着无限复杂的关系，并引起构造、体质及习性上对其有利的无限的多样性，而有益于人类的变异已出现了很多，若是说从未发生过类似的有益于每一生物自身福祉的变异的话，我觉得那就太离谱了。然而，如果有益于任何生物的变异确实发生过，那么，具有这种性状的一些个体，在生存斗争中定会有最好的机会保存自己；根据强劲的遗传原理，它们趋于产生具有同样性状的后代。为简洁起见，我把这一保存的原理称为“自然选择”；它使每一生物在与其相关的有机和无机的生活条件下得以改进。

已灭绝物种高加索野牛。这张照片拍摄于1927年，在乌克兰的一个野生动物园中，地球上最后的一只高加索野牛栖息于此，并于当年死亡。高加索野牛曾经广泛栖息在东欧高加索山脉，由于人类的猎杀活动而灭绝。

已灭绝物种袋狼。这张照片是拍摄于塔斯马尼亚岛屿上的，一名猎人射杀了最后一只野生的袋狼。袋狼因其身上斑纹似虎，又名塔斯马尼亚虎，曾广泛分布于新几内亚热带雨林、澳大利亚草原等地，后来由于澳洲野犬的竞争，其栖息地龟缩于塔斯马尼亚岛屿，但最终被欧洲殖民者猎杀殆尽，于1936年宣布灭绝。

正是自然选择的力量驱动着每一种生物去改造自身既有的身体结构，以适应新的生活环境。同时，正是通过自然选择演化而来的“构造、体质及习性上对其有利的无限的多样性”，造就了地球上的生物多样性。

比如，达尔文看到昆虫与鸟，尽管同是飞行动物，但其翅膀的结构却完全不同。这是因为它们翅膀最初的来源（即原始结构）不同，翅膀通过演化，在各自原有构造的基础上经过改造，演变为同样有效的飞行结构——这就是生物演化的神奇与美妙之处。

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