以史为鉴—地球历史时期生物与环境
日期 2005-06-02 来源：情况交流 作者：地球科学部 刘羽 姚玉鹏 【 大 中 小】 【 打印】 【 关闭】
恐龙，这一为人们所熟知且在地球历史上曾极度繁盛的生物，却在6500万年前生物大规模集群绝灭事件中从地球上消失了。为什么地质历史时期许多繁盛的生物不再与人类生活在一起？地史上发生过几次这样的大灭绝？大灭绝的起因是什么？我们人类正经历生物大灭绝时期吗？生物大灭绝是地球上所有生物都绝灭了吗？大灭绝后哪些物种能劫后余生并占领新的空间，继而发展壮大？追寻史前全球性的灾难事件，是为了更理性、客观的认识生物怎样应对环境恶化、适应环境好转，从而为人类应采取的生存对策，认识生存环境的全球变化，人与自然的协调发展提供历史借鉴。
一、 人类正面临生物界“第6次大灭绝”时期吗？
生物大灭绝是地质历史时期最重大的生物演化事件之一。地球历史上，公认的全球范围内的生物集群绝灭事件有5次：距今约4.4亿年的奥陶纪末、3.7亿年的泥盆纪晚期、2.5亿年的二叠纪末、2.3亿年的三叠纪末和0.65亿年的白垩纪末。已有研究显示：生物大灭绝无一例外的都由全球环境严重恶化引起。近几十年来，由于人类活动加剧生态环境的不断恶化，濒临灭绝和己经灭绝的物种不断增多，给全球生物多样性带来了严重的后果，也威胁到人类自身的生存。这就使得许多人产生疑惑：难道人类正面临“第6次生物大灭绝事件”吗？据保守估计，当今地球上每年灭绝约3万个物种，这种灭绝速率比史前正常状态（每年灭绝约3个物种）快了近万倍，远远超过史前任何一次大灭绝事件（Sepkoski,1997）。按史前5大灭绝强度和规模，认为当今生物界已进入了“第6次大灭绝”时期，甚至认为现代人类才真正遭遇到大灭绝的过程（Briggs,1999）。于是，生物与环境协调发展问题引起了公众广泛关注，也成为各国科学家研究的热点。这就警示我们：人类唯有顺其自然的保护地球环境，与环境协调发展，才能保护生物界（包括人类自己）。若人类认为自己是生物界的主宰，不能与周围环境协调发展，不能与其他生物和谐共处，最后遭殃的必然是破坏生态环境的人类自己。当基础的生物物种慢慢绝灭，那么这个地球就再无人类的容身之处了。从这个角度看，以上所说的虽不宜被视为“耸人听闻”的宣传，但让公众了解这些，毕竟有益于深刻的理解人类与环境的关系，保护我们赖以生存的家园—地球。当然，我们应注意由于时间尺度的不同和自然界的实际情况很复杂，“将古论今”要保持严谨的科学态度和自然认识，仅凭灭绝率而不考虑其他诸多复杂因素，尚难以得出今天令人信服的生物绝灭率。
二、 生物大灭绝时所有生物都灭亡了吗？
首先我们应了解地质历史时期生物大灭绝的特点：量值（Magnitude）：大量物种在大绝灭后消亡，达到具有实际意义的绝灭量值；广度（Extent）：波及的范围是全球性的；幅度（Breadth）：广泛涉及不同生物分类单元；时限（Duration）：限于较短的地质时期内（Flessa, 1986）。故大灭绝是一种全球范围内的破坏性极强的重大灾变事件，重创甚至毁坏了全球的生态系统，打破了生物与环境之间的长期的相对平衡，点断了连续演化的进程，给新物种的繁盛创造了新的机遇，在生命演化历程中起着特殊的作用，大灭绝的生物类群替代的演化进程中，起了加速和催化的作用，却没有彻底改变生物界的基础。尽管史前大规模的灭绝事件在地球上发生过多次，且每一次“大灭绝”事件，因所处生物发展阶段、大环境和地质背景完全不同，故灭绝量值、规模、强度及控制因素均有差异，历次的结局也都不相同。但每次事件后，生物界在整体上从无“全军覆没”的记录，而总有各种各样的不同寻常的、具有很强的抵抗或躲避大灾变的险恶环境能力的生物幸存下来，并不断演化成大灭绝后新生物演化阶段的主力。因此，忽视大灭绝意义固然不行，但夸大大灭绝作用也无助于对其准确理解。
三、 哪些生物易于灭绝？哪些生物易于幸存？
在全球环境恶化和生态系被严重破坏时，为什么有些生物消亡，有些生物躲过劫难，保存下来，仅仅是运气吗？各时期的幸存者具备怎样的功能形态和应变策略，即大灭绝后生物复苏的机制是什么？这对人类应采取的生存对策，提供有价值的借鉴。已有研究表明：1）生物本身抵抗或躲避灾难的能力尤为重要。每种生物的临界点是不同的，幸存生物有较强的忍耐度，濒临灭绝的生物，本身已处在生存环境的极限，当忍耐度超过极限后，便不可能去应对环境的剧变（Hoffmann , 2003）。2）地理分布广。大灾变期间，广布种比窄布种寻获避难所的可能性更大，特别是全球分布的属种更能抵制环境恶化的冲击。 3）形态结构的特化及复杂化。形态特化是适应恶化环境的致命弱点，形态异常或复杂化的生物常易于灭绝（Kaiser & Boucot,1996），如三叶虫、恐龙。4）基因。基因变异速度的快慢，对生命演化的影响是很大的，但并非基因“好坏”，而在于基因的突变和表达能否在世界上存活下来，能否适应新环境并遗传给下一代。
最近，由戎嘉余院士等主编，集30多位古生物学家共同完成的专著《生物大灭绝与复苏》一书，以我国华南翔实的地质资料、科学的理论分析，生动地展现了地质历史时期生物大绝灭与复苏的历史画卷。
四、 启示与展望：
生物与环境的协同演化、人与自然的协调发展、已经成为当代社会科学和自然科学研究的重大主题。地球自从有了生命，生物与环境就成为一对互相制约、相互促进的共同体。地球环境创造了生命，生命发展促进了环境变化。地质时期的一些重大生命转折都直接与重大全球变化相关联，而且重大全球变化时期是生物与环境关系显现最为明确的时期。种种迹象表明，当代地球正面临一次新的转折，地球环境恶化、生物多样性剧减，正严重威胁着人类的生存和自然资源的可持续发展。因此，研究生物必须研究环境，理解现代生物与环境的关系必须了解地质转折期的生命环境过程，将当代地球环境和生命现象融入地质历史演变的长河中，从地球系统科学的角度和全球演变的时空尺度上，方能正确把握当代全球变化和人与自然的协调发展。
由于我国地史、古生物记录完整，近年来又取得了一系列令国际同行瞩目的成就，近期，美国基金会邀请（全额资助）我国六位古生物学家赴美参与研讨“地球历史关键时期生物与环境的协同演化”。开展生物与环境的协同演化研究，对如何贯彻科学发展观，实现人与自然协调可持续发展，把握生物多样性起源演化规律和预测未来提供地质历史借鉴具有重要科学和现实意义。
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