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地质学家是怎样得出“彗星撞击论”的?

进化与灭绝——一个科学之迷
灭绝现象不简单,生存下来不容易

霸王龙

  如果达尔文关于生物为了生态位而竞争的设想正确,那么新物种形成的速率应该与旧物种灭绝的速率达到平衡。但是,恐龙的灭绝是在短时间内突然发生的,迄今为止,还没有任何关于比马斯特里奇白垩更新的地层中发现过恐龙化石的可靠报道。是哺乳动物消灭了恐龙吗?这样的想法恐怕让每个人都会觉得是天方夜谈。当时的哺乳动物都很小,根本无力击败那些庞然大物;而且,它们的生态位与霸王龙或三角龙之类并不相扰,因此也不会发生激烈的生存竞争。

三角龙

  因此,科学家就这个问题应该探究的决不是生存竞争,而应该是生物与环境之间的相互作用。根据化石记录和动物的选择性繁殖,达尔文明了生物的演化是及其缓慢的,生物个体在生命期限内发生不了多大的变化。例如,一种生物不能因为气候日益干旱而变成骆驼,只有经历了许多代的干旱之后,生物才能形成能够忍耐缺水的习性,或者形成某种防止失水的功能,并能够获得某种比那些没有形成类似习性与功能的物种稍强的繁殖优势。在这一过程中,无疑会有一些生物个体没有留下后代,因为即使是生态环境中连续发生的缓慢变化,对生物的适应能力来说也是太快了。

骆驼

  但是,地质记录本身也反映了两种截然不同的演化速率。有一段时间是平静时期,大多数物种保持不变,演化形成的新物种与灭绝的旧物种数量基本上保持平衡。但是也有一些时间里,物种形成速率极快,或者生物的灭绝速率极快。这些事件并不同时发生。首先,历史上出现诸如恐龙灭绝这样的大规模生物灭绝事件,随后是一个间歇期,这时期生物就像马尔萨斯所说的那样像兔子一样成倍地增长,然后分化形成新的物种,有时演化速率之快简直可以用“爆炸”来形容。

  科学家已经发现了一种有趣的联系,就是快速的环境变化必然加速生物灭绝的速率,使之超过新物种的形成速率,因为任何生物通过演化而适应环境变化的速率是有限的。这时,旧物种的灭绝与新物种的形成所引起的竞争根本无从说起,只能证明那些趋于灭绝的生物不能适应环境变化而已。这时候再来套用达尔文所强调的生物之间相互作用的理论显然不对。

  以此推理,环境变化速率就应该成为生物灭绝问题的核心。因此,恐龙灭绝很可能是由环境的剧烈变化引起的。如果有一种灾变能够证明对某种生物灭绝现象的解释是正确的,那么达尔文的“规律”就会从根本上发生动摇。如果我们不能通过鉴定古生物化石和现代物种的研究来预测哪种生物将会灭绝、哪种生物可以幸存,那适者生存又有什么意义呢?

  预测结果是对适者生存学说的最后检验。可以说适应能力是是判断幸存者的标准,也可以定义适应能力是生物个体适应生态位的程度,甚至可以预言哪一种农作物具备从一场为时短暂的旱灾中幸存下来的能力。但是如果环境发生了灾难性的变化,科学家能够预言哪一种生物具备最快的适应能力吗?即使能够猜度未来灾变情况,又能预言即将产生的生态位的情况吗?现在的生态系统中没有食草蛇类的生态位,因为根本不存在食草的蛇类。假设有一场灾变引起了昆虫、啮齿动物以及小型鸟类的急剧减少,科学家并不能根据蛇的适应能力来预测它们是否能够靠取食植物而幸存下来,也无法预测这些蛇类能够经过几代的变化而有机会创造出一种生态位来保障它们免于灭绝。

  从这个角度来看,适者生存学说只是根据幸存者来定义适应能力,却没有独立的标准作为预言的基础,因此它可能没有什么意义。如果大多数生物物种的绝灭都是由灾变引起的,那么决定生物生死存亡的将是机遇而不是它自身所谓的优越性。由此推理,控制生物演化的全过程的也是机遇,而不是从所谓的劣等种族向所谓的优等种族的缓慢上升。

  许靖华教授正是因为深深地思考了上面讲过的所有的这些问题,才开始从进化论的角度来审视恐龙灭绝问题。他曾经用麻将、扑克和“斋司”三种游戏做例子来表达他对绝灭与幸存的感悟。

  麻将是中国人最喜欢玩的游戏,是一种适应能力的比赛。过于刚愎自用的人,不顾必然规律而蛮干,结果往往会痛失良机,输个一败涂地。而那些福至心灵的人却可以经常取胜。中国人常说,福无双至,祸不单行,命运可能会降临到每个人的头上。这与道教或佛教的哲学一致。因此,中国人重视每一种生命形式或生活方式的价值,他们也相信,每一个人都可能从不期而遇的机会中收益。

  扑克则是美国人爱玩的把戏,是一种实力的较量。有些人能够靠虚张声势来赢牌,但是必须有足够的筹码。比赛的结果往往是强者为胜,而这正符合美国人的生存哲学。

  “斋司”是瑞士的国粹。许靖华先生移居瑞士后也学会了这种游戏。就是这种一般人习以为常的游戏,却令许靖华悟出了许多深刻的道理,这是因为1968年8月23日他玩了一次“斋司”,而这次玩“斋司”让他终生难忘。那天,正是苏联派军队入侵捷克斯洛伐克之际。许靖华和一位同样是“斋司”老手的瑞士人为一方,许太太和一位同样是初出茅庐的新手为另一方。他们在旅馆里玩了一整天,窗外呼啸着枪声,使人无时不在感觉着苏军坦克向布拉格推进的骇人场面。碰巧,两位新手大获全胜。此情、此景、此境使许靖华感慨万分。“斋司”是一种赌运气的游戏,胜负根本无法按照参赛者的技巧预测。很多人说,成为瑞士人是幸运的,但是许靖华此刻却不以为然。他知道,一个瑞士人除非碰巧出身于有社会地位的家庭,否则几乎没有任何出人头地的机会。

  许靖华由此悟出了三条不同的成功之路。其一是成功属于自己,那些能够掌握命运并战胜对手的人才能成功;其二是成功就是运气,谁也无法控制;其三是成功属于那些能够忍辱负重的人,他们不管命运如何,总是能够因势利导地加以利用。这三条成功之路正好对应了扑克、“斋司”和麻将的取胜之道。

  正是这样的感悟使许靖华认为物竞天择并不是生物进化的真谛。于是他就有了一种推动力,试图探讨研究最详尽的陆地灾变事件和地质历史上生物大规模灭绝事件的证据。

  有了研究的目标和动力,接下来的问题就是,怎样进行科学的研究?

  许靖华教授选择了一种历史分析的方法,着重于追踪地质学家、古生物学家和地球物理学家的发现,来解答诸如此类的问题:究竟是对生存条件的争夺决定了恐龙的命运,还是来自于外部的事件造成的环境变化引起了恐龙的灭绝?如果是灾变割断了一些生物连续进化的链条,其它的生物却为什么能够幸存下去?是否可以说幸存者是适者,还是应该说幸运者仅仅是幸运儿而已?

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