科學家最近提出地球第六次生物大滅絕已開始。 儘管這聽起來很可怕,但人類肯定太聰明、太重要而不會被消滅嗎? 古生物學家長期以來一直試圖透過尋找可能預測物種生存的一般規則來闡明這個問題。
雖然這不是一個簡單的練習,但迄今為止的研究表明,情況對我們不利。
多樣性的局限性
地球上的生命可以是追溯可能是大約 35 億年前的單細胞物種。 從那時起,多樣性和最大複雜性不斷增加,數以百萬計的物種已經進化。
但我們是如何從一個物種發展到數百萬個物種的呢? 我們來做一個簡單的思想實驗。 譜係可以一分為二,一個物種產生兩個,兩個產生四個,四個產生八個,依此類推。 如果將這個過程繪製成曲線,物種數量將隨著時間呈指數增長。 當然,物種也會滅絕,但如果這種情況發生的頻率低於新物種出現的頻率,你仍然會得到指數級增長的曲線。
但多元能永遠持續增加嗎? 查爾斯·達爾文當然不認為,並相信地球可能具有承載能力。 他將物種比喻為插入原木的楔子,每個物種都佔據自己的生態位或生態空間。 當楔子的數量接近承載能力時,插入新的楔子變得更加困難,直到添加新的楔子迫使舊的楔子退出。
S 形曲線,形狀與多樣性曲線相同。維基媒體,CC BY-SA
地球只能容納有限數量的物種的想法在一定程度上修改了我們的簡單模型。 在這個過程的早期,數量遠遠沒有達到承載能力,而且成長是指數級的。 後來,煞車逐漸加大,成長速度減慢,多樣性達到穩定水準。 這些力共同產生 S 形或 S 形曲線。
那麼,當我們觀察化石記錄中生命的真實歷史時,我們會看到什麼呢? 幸運的是,古生物學家已經有系統地整理了化石屬名錄,從而可以進行比較。 然而,它們所展現的卻是一幅更為複雜的畫面。
大規模滅絕改變了遊戲規則
一些最早的多樣性曲線是為海洋生物生產的。 這些透露的五次大規模滅絕事件在過去的五億年裡,多樣性顯著且迅速地減少。 其中前兩個——奧陶紀末期,大約 4.44 億年前,並且泥盆紀末期大約 3.59 億年前,發生在多樣性似乎已達到穩定水平的時期。 多樣性在襲擊發生後又恢復到之前的水平。
第三次生物大滅絕稱為“偉大的死亡”,大約 2.52 億年前,位於二疊紀和三疊紀時期的交界處,要大得多。 它令它的前輩以及後來滅絕恐龍的物種黯然失色——也許消滅了恐龍96% 的海洋物種。
其後果也更加徹底:屬和科的數量遠非恢復到以前的水平,而是最終突破了奧陶紀到二疊紀的明顯上限,並一直持續到目前的生物多樣性危機。
這樣的變速是怎麼可能的呢? 大規模滅絕幾乎肯定是由災難性的身體變化環境的變化速度使得動物很難或不可能適應和進化以適應環境。 有些群體的消耗比其他群體多得多,消耗的方式難以預測。
雙殼類。 殼堅果/維基媒體,CC BY-SA
兩組具有相似生態和生活習性的類似蛤的濾食性海洋生物最能說明這一點:腕足動物(腕足動物門)和雙殼類(軟體動物門)。 年底前二疊紀2.52 億年前,腕足類動物比雙殼類動物更加多樣化。 然而,大滅絕對腕足類動物的打擊比雙殼類嚴重得多,而且雙殼類動物的恢復速度也快得多。 雙殼類動物不僅在大規模滅絕後佔據了主導地位,而且變得比腕足動物更加多樣化。
腕足動物,產自上奧陶紀。 維基媒體
當一個群體已經佔據了一個生態空間,使其他群體難以立足時,這種情況可能會逆轉。 只有自然環境的快速變化才能將它們趕走,為生態競爭者提供他們以前缺乏的機會。 這些上升群體也可能更精細地細分生態空間(達爾文的類比中更小的楔子),從而使停滯的多樣性曲線再次起飛。 新物種也可能改變環境,為其他物種提供生態位,從而創造新的生態空間(或擴大達爾文的日誌)。
在大約6,600萬年前的白堊紀-古近紀滅絕事件中,隨著恐龍的滅絕,陸地上也發生了類似的事情,哺乳動物受到的影響相對較小。 諷刺的是,大滅絕事件先前已經擊垮了當時非常成功的現代哺乳動物祖先——獸孔類– 大約 1.86 億年前進入背景,允許祖龍最後恐龍得以繁盛。 善有善報惡有惡報。
預測獲勝者
由於地球生物多樣性的如此重大變化似乎受到了命運的突發奇想的影響,古生物學家一直在尋找任何可能預測生存的一般規則。 陸地上,尺寸大似乎是不利的。
當大規模滅絕來襲時,體型龐大似乎會增加被消滅的風險。 莫漢拉吉/維基媒體,CC BY-SA
令人擔憂的是,很少有比狗大的動物能夠在白堊紀-古近紀事件中存活下來。 其他缺點包括生態專業化並且具有有限的地理分佈。
在兩次滅絕事件之間,廣泛的地理分佈似乎提供了相當大的保障。 然而我們最近表明地理範圍沒有效果關於本世紀末倖存的陸生脊椎動物物種的數量三疊紀大規模滅絕大約2.01億年前。 導致大規模滅絕的物理事件,無論是小行星、大規模火山活動還是其他物理因素,都具有如此大的破壞性,並產生如此大的全球性後果,以至於即使是最廣泛和數量最多的物種也可能被消滅。
因此,很難做出概括和預測。 但我們確實知道,沒有什麼是真正安全的。 當我們面臨第六次大規模滅絕的前景時,儘管這次是人類活動造成的,請記住,滅絕可能會以不可預測的方式迅速升級。
一個物種的消失可能會為許多其他物種帶來不可預見的後果,因為生態系統是透過複雜的相互作用網絡連結起來的,而我們並不總是完全理解這個網絡。 我們必須希望這樣的生態系統崩潰能夠在未來足夠遠的時候讓我們能夠阻止它。 不幸的是,早期跡象——例如棲息地破碎化以及雨林和珊瑚礁物種喪失——並不好。