物種的演變與消失

耿國(guó)彪

森林是地球之肺，濕地是地球之腎，而生物多樣性被稱為地球之免疫系統(tǒng)，起著保護(hù)生態(tài)系統(tǒng)健康、維護(hù)生態(tài)系統(tǒng)平衡的作用。生物多樣性是人類賴以生存的條件，是經(jīng)濟(jì)社會(huì)持續(xù)穩(wěn)定發(fā)展的基礎(chǔ)，是生態(tài)安全和糧食安全的保障。

生物多樣性在時(shí)間與空間中演化，從無(wú)到有，由簡(jiǎn)變繁。任何時(shí)候地球上的生物多樣性的總量都由兩個(gè)相互對(duì)立的力量所左右，即物種形成和滅絕。然而對(duì)于任何一個(gè)特定地點(diǎn)，生物多樣性受4個(gè)關(guān)鍵因素影響：氣候、散布能力（生物到達(dá)并定居在某一地點(diǎn)的能力）、時(shí)間和生境的種類（某一地點(diǎn)有多少可供物種利用的條件）。

物種的形成

生物多樣性在地球表面無(wú)處不在，它是地球環(huán)境億萬(wàn)年演化的產(chǎn)物，又是人類及其他生命環(huán)境的締造者與維持者。在地球所有的特征中，覆蓋其表面及海域的生物層是最復(fù)雜、活躍和富于變化的。這個(gè)生物層就是生物圈，它通過(guò)無(wú)數(shù)植物、動(dòng)物、微生物共同的代謝活動(dòng)，以物理和化學(xué)的形式與大氣層、地層和水圈構(gòu)成了一個(gè)完整的環(huán)境體系，使得人類在內(nèi)的無(wú)數(shù)物種都可以生存在這個(gè)體系當(dāng)中。

大約40億年前最早的生命已經(jīng)起源，35億年前現(xiàn)生生命的共同祖先出現(xiàn)，大約30億年前光合作用的藍(lán)細(xì)菌出現(xiàn)。18.5億年前真核生物出現(xiàn)，可能是原核生物通過(guò)吞噬作用而形成。12億年前簡(jiǎn)單的多細(xì)胞生物出現(xiàn)，有性生殖出現(xiàn)，大大加快了生命演化的速率。5.8億年前出現(xiàn)了埃迪卡拉生物群，這是一些難以確定分類位置的大型、復(fù)雜的多細(xì)胞生物。寒武紀(jì)初動(dòng)物爆發(fā)式演化，幾乎所有現(xiàn)生動(dòng)物的各個(gè)門都已經(jīng)出現(xiàn)，包括最早的魚類；這一時(shí)期最好的化石記錄就是澄江動(dòng)物群。植物在志留紀(jì)登上陸地。依據(jù)在波蘭找到的足跡化石，到中泥盆世，四足動(dòng)物就已經(jīng)出現(xiàn)。石炭紀(jì)時(shí)森林茂密，出現(xiàn)巨型昆蟲，3.1億年前最早的羊膜動(dòng)物開(kāi)始出現(xiàn)。三疊紀(jì)裸子植物形成的森林占據(jù)了陸地，最早的哺乳動(dòng)物、恐龍、龜都已經(jīng)出現(xiàn)，不過(guò)中生代的陸地是恐龍的時(shí)代。最早的鳥在侏羅紀(jì)從獸腳類恐龍中演化出來(lái)。現(xiàn)有證據(jù)表明被子植物在早白堊世（1.3億年前）已經(jīng)存在，后來(lái)的地球更加絢麗多彩。3.5億年前氣候變冷，草原擴(kuò)展，出現(xiàn)現(xiàn)代類型的哺乳動(dòng)物。人類在大約600萬(wàn)年前出現(xiàn)在非洲大陸，大約200萬(wàn)年前人屬出現(xiàn)，在全新世人類人口直線上升，顯著改變了地球。

物種的滅絕

物種類組成的不斷變化，部分物種的絕滅，是一定自然歷史時(shí)期的產(chǎn)物，既與自然環(huán)境變遷相聯(lián)系，亦是植物群不斷繁衍、演變、新類群不斷產(chǎn)生，舊類群不斷消亡而不斷更新的過(guò)程，生物進(jìn)化，“適者生存”是生物物種多樣性產(chǎn)生的結(jié)果和背景。

化石記錄表明，自地球上有生命以來(lái)，數(shù)以億計(jì)的物種發(fā)生了進(jìn)化。然而地球也并非簡(jiǎn)單地不斷被越來(lái)越多的物種塞滿，相反，物種形成的過(guò)程總是與另一種相反的過(guò)程大致平衡——這就是滅絕過(guò)程（即一個(gè)物種的所有成員全部死亡）。事實(shí)上據(jù)古生物學(xué)家推算，自生命產(chǎn)生后的漫長(zhǎng)年代里，曾經(jīng)在地球上生活過(guò)的物種中有99%已經(jīng)滅絕。

隨著資料的積累，在過(guò)去二三十年中，古生物學(xué)家開(kāi)始對(duì)生物多樣性整體的變化有了初步認(rèn)識(shí)。芝加哥的Raup和Sepkoski把海生動(dòng)物化石分科以地層的階為單位排列其分布時(shí)代，初步顯示了海洋中動(dòng)物多樣性從寒武紀(jì)大爆發(fā)直至今日的變化：在寒武紀(jì)、奧陶紀(jì)生物多樣性迅速增加，隨后大約2億年基本維持一個(gè)比較穩(wěn)定的水平，雖然間有晚奧陶世、晚泥盆世的2次較大的滅絕事件；在二疊紀(jì)最末（也是古生代末期）有一次非常顯著的滅絕事件，多樣性降到一個(gè)低谷；之后多樣性迅速回升，在新生代達(dá)到古生代的2？3倍，不過(guò)其間在白堊紀(jì)末期（也是中生代末期）多樣性又曾顯著下降。后來(lái)Sepkoski對(duì)前面的數(shù)據(jù)根據(jù)新的文獻(xiàn)進(jìn)行了修訂，例如分類系統(tǒng)的變更，新材料的發(fā)現(xiàn)或者新的鑒定而改變時(shí)代延限。他將化石的最早和最后出現(xiàn)時(shí)間對(duì)應(yīng)的階輸入數(shù)據(jù)庫(kù)，涉及的門類有大約4000個(gè)科的30000左右的屬。其最重要的結(jié)果與1982年基本一致，5次明顯的滅絕事件同樣存在。Benton對(duì)陸地及海洋生物一起進(jìn)行分析，得出類似的結(jié)論，同時(shí)發(fā)現(xiàn)后面3次大滅絕在陸地生物中也非常明顯。

森林是一種重要的自然地理景觀， 是一定自然歷史條件的產(chǎn)物， 因受多種內(nèi)、外因素的影響和制約， 而不斷地發(fā)展和變化， 如森林進(jìn)行著自身的演替過(guò)程， 在一定時(shí)期， 森林與其環(huán)境之間達(dá)到相對(duì)的統(tǒng)一。因此， 森林呈現(xiàn)出明顯的時(shí)間與空間分布特點(diǎn)。沉黃中全新世森林演變及其環(huán)境變遷， 提供了一個(gè)生物多樣性在時(shí)間和空間上變化的實(shí)例， 可初步看出其生物多樣性變化的動(dòng)向。雪松在上新世（ 距今約1300萬(wàn)年） 曾普遍分布于我國(guó)西南地區(qū)， 并為針葉林的主要建群樹種， 第四紀(jì)初氣候逐漸變冷， 加以青藏高原大幅上升， 導(dǎo)致雪松分布區(qū)的收縮， 至中更新世（ 距今約100 萬(wàn)年） 以后即不復(fù)存在。

人類對(duì)生物多樣性的影響

在人類出現(xiàn)以前，物種的滅絕與物種形成一樣，是一個(gè)自然的過(guò)程，兩者之間處于一種相對(duì)的平衡狀態(tài)。據(jù)有關(guān)資料顯示，物種自然滅絕的速度大約為每100年有90個(gè)物種滅絕。人類出現(xiàn)以后，尤其是近百年來(lái)，隨著人口的增長(zhǎng)和人類活動(dòng)的加劇，物種滅絕的速度大大的加快了。以哺乳動(dòng)物為例：在17世紀(jì)時(shí)，每5年有一種動(dòng)物滅絕，到20世紀(jì)則平均每2年就有一種動(dòng)物滅絕。就鳥類而言，在更新世的早期，平均每83.3年有一個(gè)物種絕滅，而現(xiàn)代則每2.6年就有一種鳥類從地球上消亡。在印度洋、大西洋中的一些島嶼上生活的特產(chǎn)鳥類絕滅的速度，從1601？1699年為8種，1700？1799年為21種，1800？1899年為69種，1900？1978年為63種。目前，生物多樣性正以前所未有的高速度在喪失。據(jù)國(guó)外的科學(xué)家估計(jì)，目前物種喪失的速度比人類干預(yù)以前的自然滅絕速度要快1000倍。以鳥類為例，在世界上9000多種鳥類中，1978年以前僅有290種鳥類不同程度的受到滅絕的威脅，而現(xiàn)在這個(gè)數(shù)字則上升到1000多種，大約占鳥類總數(shù)的11%。據(jù)聯(lián)合國(guó)環(huán)境規(guī)劃署估計(jì)，在未來(lái)的20？30年之中，地球總生物多樣性的25%將處于滅絕的危險(xiǎn)之中。在1990？2020年之間，因砍伐森林而損失的物種，可能要占世界物種總數(shù)的5%？25%，即每年將損失15000？50000個(gè)物種，或每天損失40？140個(gè)物種。大量的物種從地球上消失已引起了國(guó)際社會(huì)的廣泛關(guān)注。如何采取有效措施，以拯救這些逐漸走向滅亡的物種已經(jīng)成為一個(gè)重要的研究?jī)?nèi)容。

最近10萬(wàn)年，尤其是最近1萬(wàn)年，由于人類的擴(kuò)張，造成大量物種，尤其是大型物種的消亡。人類人口的持續(xù)增長(zhǎng)，特別是工業(yè)革命之后對(duì)生態(tài)系統(tǒng)的破壞日益加劇，物種滅絕的速度也加快。本來(lái)物種的消亡如同生物個(gè)體的消亡一樣是很正常的，畢竟地球上曾經(jīng)存在的物種99%已經(jīng)消失。如今我們?yōu)槭裁磿?huì)如此在意物種的消亡，為什么我們要去保護(hù)那些瀕危的物種呢？生態(tài)系統(tǒng)本身有自我平衡的機(jī)制，一般情況下即使一些物種滅絕了，系統(tǒng)整體還能夠保存穩(wěn)定健康的發(fā)展。但對(duì)系統(tǒng)的擾動(dòng)超過(guò)某個(gè)閾值時(shí)候，原來(lái)的平衡就會(huì)被打破，系統(tǒng)會(huì)崩潰，例如以前的大規(guī)模火山噴發(fā)、小行星撞擊等等造成的大滅絕事件。雖然生態(tài)系統(tǒng)即使重創(chuàng)之后也能恢復(fù)，但是大滅絕之后的生物面貌往往是迥異于之前，以前占優(yōu)勢(shì)的物種一般也不復(fù)存在。如果是常規(guī)的滅絕事件我們確實(shí)不用太在意，但是目前人類活動(dòng)導(dǎo)致的物種滅絕的規(guī)模已經(jīng)比較驚人，發(fā)展下去很快會(huì)危及人類自身的生存。保護(hù)生物多樣性就是為了保障人類在地球的長(zhǎng)期生存。人類只有改變自身的行為，才能在這個(gè)星球上延續(xù)下去。

生物多樣性的損失不僅帶來(lái)重要的現(xiàn)實(shí)問(wèn)題，還涉及美學(xué)和倫理的問(wèn)題。每個(gè)現(xiàn)存的生物都可以看作是戰(zhàn)勝了一系列挑戰(zhàn)后在適應(yīng)上的成功，因?yàn)樗婊盍讼聛?lái)。組成每個(gè)物種基因并且編碼在DNA中的信息就是過(guò)去和現(xiàn)在許多問(wèn)題的答案。