物種的演變與消失

耿國彪

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。

生物多樣性在時間與空間中演化，從無到有，由簡變繁。任何時候地球上的生物多樣性的總量都由兩個相互對立的力量所左右，即物種形成和滅絕。然而對于任何一個特定地點(diǎn)，生物多樣性受4個關(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處不在，它是地球環(huán)境億萬年演化的產(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。這個生物層就是生物圈，它通過無數(shù)植物、動物、微生物共同的代謝活動，以物理和化學(xué)的形式與大氣層、地層和水圈構(gòu)成了一個完整的環(huán)境體系，使得人類在內(nèi)的無數(shù)物種都可以生存在這個體系當(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吞噬作用而形成。12億年前簡單的多細(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)初動物爆發(fā)式演化，幾乎所有現(xiàn)生動物的各個門都已經(jīng)出現(xiàn)，包括最早的魚類；這一時期最好的化石記錄就是澄江動物群。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，四足動物就已經(jīng)出現(xiàn)。石炭紀(jì)時森林茂密，出現(xiàn)巨型昆蟲，3.1億年前最早的羊膜動物開始出現(xiàn)。三疊紀(jì)裸子植物形成的森林占據(jù)了陸地，最早的哺乳動物、恐龍、龜都已經(jīng)出現(xiàn)，不過中生代的陸地是恐龍的時代。最早的鳥在侏羅紀(jì)從獸腳類恐龍中演化出來?，F(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)代類型的哺乳動物。人類在大約600萬年前出現(xiàn)在非洲大陸，大約200萬年前人屬出現(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，數(shù)以億計(jì)的物種發(fā)生了進(jìn)化。然而地球也并非簡單地不斷被越來越多的物種塞滿，相反，物種形成的過程總是與另一種相反的過程大致平衡——這就是滅絕過程（即一個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)生后的漫長年代里，曾經(jīng)在地球上生活過的物種中有99%已經(jīng)滅絕。

隨著資料的積累，在過去二三十年中，古生物學(xué)家開始對生物多樣性整體的變化有了初步認(rèn)識。芝加哥的Raup和Sepkoski把海生動物化石分科以地層的階為單位排列其分布時代，初步顯示了海洋中動物多樣性從寒武紀(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Sepkoski對前面的數(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代延限。他將化石的最早和最后出現(xiàn)時間對應(yīng)的階輸入數(shù)據(jù)庫，涉及的門類有大約4000個科的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對陸地及海洋生物一起進(jìn)行分析，得出類似的結(jié)論，同時發(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)行著自身的演替過程， 在一定時期， 森林與其環(huán)境之間達(dá)到相對的統(tǒng)一。因此， 森林呈現(xiàn)出明顯的時間與空間分布特點(diǎn)。沉黃中全新世森林演變及其環(huán)境變遷， 提供了一個生物多樣性在時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向。雪松在上新世（ 距今約1300萬年） 曾普遍分布于我國西南地區(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 萬年） 以后即不復(fù)存在。

人類對生物多樣性的影響

在人類出現(xiàn)以前，物種的滅絕與物種形成一樣，是一個自然的過程，兩者之間處于一種相對的平衡狀態(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個物種滅絕。人類出現(xiàn)以后，尤其是近百年來，隨著人口的增長和人類活動的加劇，物種滅絕的速度大大的加快了。以哺乳動物為例：在17世紀(jì)時，每5年有一種動物滅絕，到20世紀(jì)則平均每2年就有一種動物滅絕。就鳥類而言，在更新世的早期，平均每83.3年有一個物種絕滅，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)合國環(huán)境規(guī)劃署估計(jì)，在未來的20？30年之中，地球總生物多樣性的25%將處于滅絕的危險之中。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個物種，或每天損失40？140個物種。大量的物種從地球上消失已引起了國際社會的廣泛關(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)成為一個重要的研究內(nèi)容。

最近10萬年，尤其是最近1萬年，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，特別是工業(yè)革命之后對生態(tài)系統(tǒng)的破壞日益加劇，物種滅絕的速度也加快。本來物種的消亡如同生物個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绱嗽谝馕锓N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。但對系統(tǒng)的擾動超過某個閾值時候，原來的平衡就會被打破，系統(tǒng)會崩潰，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期生存。人類只有改變自身的行為，才能在這個星球上延續(xù)下去。

生物多樣性的損失不僅帶來重要的現(xiàn)實(shí)問題，還涉及美學(xué)和倫理的問題。每個現(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?。組成每個物種基因并且編碼在DNA中的信息就是過去和現(xiàn)在許多問題的答案。