本文发表于《大众科学》的前博客网络,反映了作者的观点,不一定代表《大众科学》的观点
伊丽莎白·科尔伯特结合了实地生物学家的敏锐观察力与经验丰富、思想深刻的作家的文学技巧。在她之前的著作《来自田野灾难的笔记》中,她走遍全球偏远地区,挖掘有关气候变化有害影响的故事。在她最新的书中,她将来自世界各地的类似报道与科学史中的章节相结合,为我们带来了一个关于生物学和历史上最壮观和重要的故事之一——大规模灭绝的值得注意的描述。历史上已经有五次有记录的大规模灭绝,其中最广为人知的是恐龙的灭绝,它令人难忘地是由陨石造成的。然而,我们现在可能正处于第六次大灭绝的阵痛之中,正如科尔伯特所记录的那样,至少部分原因是人类的破坏性倾向和我们对自然资源永不满足的渴望。对灭绝的担忧不仅仅是为那些多愁善感的环保主义者准备的客厅讨论;作为一名化学家,我非常清楚市场上大约一半的药物都来自天然来源。每次我们杀死另一种海绵或青蛙,我们都可能剥夺自己对抗癌症或艾滋病的下一个突破性药物。
科尔伯特首先告诉我们,我们是如何在 18 世纪了解灭绝的。科学家和公众花了很长时间才真正相信如此具有破坏性的事件,仅仅是因为它们的规模巨大。是法国博物学家乔治·居维叶,他不辞辛劳地从世界各地收集巨大而奇异生物的化石和骨骼,并将猜想变成了现实。通过编目它们的丰富性,居维叶让每个人都相信了时间流逝的、与我们完全不同的世界的真实性。在居维叶之后出现的查尔斯·达尔文和查尔斯·莱尔也讨论了灭绝;但是,由于达尔文的理论需要在时间上发生非常渐进的变化,他不太明白整个动物物种是如何在进化过程中瞬间消失的。科尔伯特还讲述了阿尔瓦雷斯父子二人令人着迷的故事,他们通过测量某些粘土层中惊人高浓度的铱(一种仅在陨石中大量发现的元素)发现了恐龙灭绝的潜在原因。
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本书的真正核心是科尔伯特前往世界各地以及她对特定物种灭绝的报道。 在其中一章中,她探讨了气候变化对海洋酸化(全球变暖辩论中被忽视的方面之一)对珊瑚礁的影响。 海洋酸化是简单化学的结果; 当二氧化碳溶解在水中时,它会降低其 pH 值,并且由此产生的酸性溶液会开始腐蚀由碳酸钙组成的珊瑚。
去年我在夏威夷,我在那里最启发性的经历之一是在库克船长被杀的岛屿附近浮潜。 透过护目镜,我不仅能看到壮观的鱼类、管虫、海参、水母和其他深海居民的生态系统,还能看到它们对珊瑚礁的依赖程度。蠕虫永久地附着在珊瑚礁上,鱼类不断地用撅起的嘴唇亲吻表面,消耗沉积在复杂结构的富氧孔中的植物和微生物物质。 显然,珊瑚礁支撑着许多生物世界,正如科尔伯特亲身体会到的那样,这些世界正因海洋酸化而减少。 即使那些可能对二氧化碳排放的变暖效应持怀疑态度的人也应该非常认真地对待这种影响。 正如我之前提到的,这种担忧也并非纯粹是道德上的; 海绵一直是某些最有希望的抗癌药物的来源,并且将继续如此。
科尔伯特还探讨了其他物种的消失,这些物种跨越了物种多样性的范围,从鸟类到青蛙再到哺乳动物。 在记录这一点时,她前往意大利的洞穴、中非的雨林,甚至包括新泽西州郊区的一个地方,在那里可以找到杀死恐龙的 K/T 界限事件的痕迹。 真菌感染似乎是当前几种灭绝的主要且特别令人担忧的原因,最明显的是新英格兰蝙蝠和巴拿马金蛙的灭绝。 两栖动物受到的影响几乎比任何其他物种都大,部分原因是它们敏感的皮肤。 在生动的一章中,科尔伯特找到了科学家在巴拿马建立的人工生态系统,在那里,最后几百只金蛙得以生存。 到目前为止,真菌在它们的自然环境中蔓延得如此猖獗,以至于将它们释放到外面将是致命的。 这些色彩鲜艳的生物,在人类护理者的呵护下,是它们部落中最后幸存的成员,并且濒临从地球表面消失。 类似感人的章节向我们介绍了一只夏威夷乌鸦,它就像金蛙一样,是仅存在于动物园中的物种的一部分。 动物园工作人员迄今为止为诱导这只乌鸦交配所做的一切尝试均未成功,而且人们不知道它的血脉还能保持多久。
科尔伯特明智地避免将许多物种的消失归咎于人类活动。 但在许多情况下,有强有力的证据表明人类活动与物种的快速减少有关。 在这种情况下,森林砍伐可能比气候变化构成更大的威胁; 实际上,一个将物种数量与面积联系起来的普遍数学比例定律似乎概括了森林砍伐的影响。 空运和海运引入的非特有物种也是如此,当它们被引入新的生态系统时,它们发现自己摆脱了捕食者,并开始大量减少当地种群; 在关岛引入的棕树蛇就是个值得注意的案例,它实际上吃掉了几种鸟类和两栖动物种群。 在美国的水道中肆虐的贪婪的斑马贻贝是另一个例子。
人类的影响是不可否认的,在衡量这种影响时,我们看到了有时残酷而冷漠的不人道的一面,这标志着我们是地球上少数几个以杀死他人为乐的物种之一。 特别野蛮的是在 19 世纪屠杀了北欧的不会飞的海雀,导致其灭绝; 科尔伯特谈到饥饿的水手们是如何通过不仅将海雀浸泡在沸水中而且还将它们用作下面火焰的燃料来吞食海雀的。 人类可以迅速使大型动物灭绝的一个简单原因是它们的繁殖速度缓慢。 这解释了例如新西兰巨型动物的消失,在那里对大型不会飞的恐鸟的狩猎提供了一个明显的测试案例。 在未受人类影响的生态系统中,由于生物繁殖速度慢而遭受的任何劣势都可以通过它们更大的体型和力量来弥补。 当手持武器的聪明人类来到现场时,这个等式会发生根本性的变化。 这正是为什么像狮子、老虎和猿类这样的大型动物现在受到最大威胁的原因。
当我们不关注遥远的物种,而是关注一个非常接近的物种——尼安德特人时,人类对其他物种的破坏性影响可能最令人着迷。 过去几年中,科学界最重要的发现之一是意识到,大约 4 万年前在欧洲和西亚遇到尼安德特人之后,智人首先与他们杂交,然后不知何故将他们消灭了。 这个事实让人感到非常毛骨悚然。 正如最近关于尼安德特人 DNA 测序的开创性工作所揭示的那样,我们几乎所有人自己的基因组中都包含 1% 到 4% 的尼安德特人 DNA。 我们甚至可能从我们的近亲那里继承了一些疾病基因。 这项工作主要归功于瑞典遗传学家斯万特·帕博的努力,科尔伯特采访了他,他最近的书 对尼安德特人基因组的测序进行了精彩的解读。
是什么导致尼安德特人灭绝而我们却活了下来? 战争当然可能是一个原因; 毕竟,当时的人口规模和死亡率都相当低。 也许尼安德特人种群在人类遇到他们时就已经濒临灭绝,因此纯粹从统计学角度来看,他们可能不太可能存活太久。 我最喜欢的解释是疾病。 很可能现代人类和尼安德特人之间的杂交使后者更容易受到来自人类的某些疾病的感染。 尼安德特人可能一开始就更容易感染某些疾病。 还有一些证据表明,人类比尼安德特人更有创造力和智慧,因此我们可能比我们“进化程度较低”的近亲更善于应对疾病。 无论原因是什么,人类和尼安德特人共存随后他们的消失是人类可能在其中发挥主导作用的灭绝表中的另一个数据点。
整个物种灭绝的故事也隐藏着一个深刻的讽刺。在死亡中蕴藏着生命。正是那五次大规模的灭绝事件,消灭了地球上超过90%的物种,同时也为之前被压制的生物打开了生态位和资源。恐龙为哺乳动物和两栖动物腾出了空间,并最终导致了人类的进化。更具诗意讽刺的是,正是同一种人类中的一部分,杀死了许多与其进化上遥远和亲近的物种,却也在努力做出英勇的尝试,在动物园和其他生态飞地中保护剩余的某些物种。我们不知道这个物种灭绝的故事将如何结束。或许它会以人类通过打破各种动植物之间的相互依存关系,杀死地球上大多数其他物种而告终。如果我们这样做,我们可能会通过破坏使我们能够耕种、喂养和为世界提供衣物的复杂的自然资源网络而自取灭亡。或者,我们也许会通过气候变化、人口过剩或核战争更直接地杀死自己。无论如何,灭绝的历史告诉我们,地球将会幸存。大自然总会找到出路。