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(lǐng)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(shè)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(huán)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(yōu)化地球的環(huán)境，使它更加適應(yīng)生命活動。

這是一個非常樂觀的假說，可以簡單概括為：我們?nèi)祟愔灰獡肀w亞，不要人為地破壞生態(tài)，那么地球的環(huán)境只會越來越好。從環(huán)保主義者的角度看，“蓋亞假說”不啻為一種新型的意識形態(tài)。因為它完美地解釋了目前人類為何會遇到環(huán)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(huán)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(huán)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(xué)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(guān)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(huán)境中釋放代謝廢物。那么，任何一種生物活動的結(jié)果必然會使周圍的環(huán)境越來越不適合該生物的生存。既然每一種生物都對環(huán)境有負面影響，那為什么作為整體出現(xiàn)卻能夠改善環(huán)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(jù)。為了尋求證據(jù)，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(yīng)最終使甲烷從大氣中消失，從而使地球溫室效應(yīng)減弱。相對于今天，當(dāng)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?qū)е律锎鬁缃^，其受影響的生物甚至包括了藍細菌本身?！按笱趸奔捌浜蠊坪跏亲髡吡信e出的最有力的一條有關(guān)生物圈具有美狄亞特質(zhì)的歷史證據(jù)。

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(zhuǎn)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(dǎo)致大氣中二氧化碳濃度降低。第二，樹木發(fā)達的根系可以提高硅酸鹽風(fēng)化的效率，這將導(dǎo)致更多的二氧化碳轉(zhuǎn)變成石灰?guī)r，因此也降低了大氣中的二氧化碳濃度。根據(jù)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(dǎo)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(nèi)降低到1%以下，因為氧會與各種還原性物質(zhì)反應(yīng)從而形成固態(tài)化合物。

為了證明上述觀點，該書作者引用了一些最近發(fā)表的模型計算結(jié)果。這些結(jié)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(guān)二氧化碳濃度或者生物量的數(shù)據(jù)。上述的變化趨勢完全依賴計算模型，而且計算準(zhǔn)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(xué)方法推演出的“假說”，并不是一種能預(yù)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(wěn)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(guān)系提供了一條新的思路。