地球生物圈正在走向消亡嗎

楊冬

古希臘有一個悲劇故事。伊阿宋率領一眾英雄去高加索一帶奪取金羊毛。在那里，公主美狄亞愛上了伊阿宋。為了她的情人，美狄亞公主拋棄了自己的父親和祖國，幫助伊阿宋得到了金羊毛，并和他私奔，回到希臘，而且與伊阿宋生育了子女。后來，伊阿宋為了政治目的，決定娶某個城邦的國王之女為妻。絕望中的美狄亞設法毒死了伊阿宋的新婦和岳父，然后殺死了她與伊阿宋所生的子女。幾千年來，美狄亞都是“殺害自己子女的母親”的形象。

把地球比作母親是一個很自然的想法。20世紀70年代，詹姆斯·洛夫洛克提出了“蓋亞假說”。在古希臘神話中，蓋亞是地母的名字。洛夫洛克認為，整個生物圈以及與之作用的周邊自然環境可以被視作一個生物體，即蓋亞。蓋亞在洛夫洛克的假說里面扮演著“好母親”的角色，即蓋亞可以通過生命活動自動優化地球的環境，使它更加適應生命活動。

這是一個非常樂觀的假說，可以簡單概括為：我們人類只要擁抱蓋亞，不要人為地破壞生態，那么地球的環境只會越來越好。從環保主義者的角度看，“蓋亞假說”不啻為一種新型的意識形態。因為它完美地解釋了目前人類為何會遇到環境問題—人類忽視了蓋亞，也給出了未來的解決方案—人類需要擁抱蓋亞。因此，蓋亞可以被認為是環境保護運動中一種新的值得崇拜的“神祇”。從實際操作角度看，對蓋亞的崇拜至少可以使人類減少環境污染、森林破壞等行為，這些無疑是正面的。然而，蓋亞真的存在嗎？

古生物學家皮特·沃德并不認同“蓋亞假說”。在《美狄亞假說：地球生命會自我毀滅嗎》這本書中，沃德論證了所有地球上的生命所具備的一個關鍵特征，就是它們都必須進行達爾文式的進化。因此，任何一種生物需要生存下去，就必須有能力做到以最高效率利用資源并繁殖后代。由此推理，生命活動必然傾向于耗盡其周邊資源，同時向環境中釋放代謝廢物。那么，任何一種生物活動的結果必然會使周圍的環境越來越不適合該生物的生存。既然每一種生物都對環境有負面影響，那為什么作為整體出現卻能夠改善環境呢？

由此，沃德認為地球的生物圈最終是“自殺性”的。如果將生物圈比作母親，她不是蓋亞，而是美狄亞！“美狄亞假說”由此問世。

實際上，無論是“蓋亞假說”還是“美狄亞假說”都缺乏直接證據。為了尋求證據，沃德回顧了遠古時代的一些重要歷史事件。其中特別值得一提的是20億年前的“大氧化事件”。由于藍細菌的光合作用，地球大氣中的含氧量逐漸上升，氧氣與甲烷的反應最終使甲烷從大氣中消失，從而使地球溫室效應減弱。相對于今天，當時的太陽輻射比較弱，因此地球形成了全球冰川。寒冷的氣候導致生物大滅絕，其受影響的生物甚至包括了藍細菌本身。“大氧化”及其后果似乎是作者列舉出的最有力的一條有關生物圈具有美狄亞特質的歷史證據。

除此之外，作者還討論了其他的生物圈“自殺性”的特征，比如，陸地植物。陸地植物可以通過兩種途徑降低大氣中二氧化碳的含量。第一，通過光合作用將大量的二氧化碳轉化為有機物。如果死去的植物在徹底腐爛前被掩埋的話，這些植物中的碳元素就會長期脫離大氣圈，即導致大氣中二氧化碳濃度降低。第二，樹木發達的根系可以提高硅酸鹽風化的效率，這將導致更多的二氧化碳轉變成石灰巖，因此也降低了大氣中的二氧化碳濃度。根據沃德的計算，由于陸地植物的“自殺性”行為，地球大氣中的二氧化碳濃度不斷下降，最終大氣中的殘余二氧化碳就不足以維持光合作用了。這必然會導致綠色植物的消失，隨之而來的是食物鏈的崩潰以及氧氣的消失。沒有光合作用補充，大氣中的氧氣將在1500萬年內降低到1%以下，因為氧會與各種還原性物質反應從而形成固態化合物。

為了證明上述觀點，該書作者引用了一些最近發表的模型計算結果。這些結果表明，從35億年前開始，大氣中的二氧化碳濃度一直在下降，而且將在隨后的5億年左右降低到不足以維持光合作用的水平。隨之而來的則是地球上總生物量的減少，并且最終接近消亡。這些研究非常有意思，但是它們都有一個明顯的不足，就是無法得到任何實際的歷史上有關二氧化碳濃度或者生物量的數據。上述的變化趨勢完全依賴計算模型，而且計算準確與否也無從驗證，這給論證的有效性帶來了一些問題。

總體上講，“美狄亞假說”只是一種通過科學方法推演出的“假說”，并不是一種能預測生物圈將必然遭受劫難的“真理”，提出“假說”的意義是給我們指出另一種新的可能性。“美狄亞假說”讓我們從新的角度審視周遭，生物圈也許沒那么穩定，沒那么持久，而“自然母親”對于組成她的各個生命體而言也沒那么友好。這些新想法為我們理解生物的進化、人類與自然的關系提供了一條新的思路。