物种的演变与消失

耿国彪

森林是地球之肺，湿地是地球之肾，而生物多样性被称为地球之免疫系统，起着保护生态系统健康、维护生态系统平衡的作用。生物多样性是人类赖以生存的條件，是经济社会持续稳定发展的基础，是生态安全和粮食安全的保障。

生物多样性在时间与空间中演化，从无到有，由简变繁。任何时候地球上的生物多样性的总量都由两个相互对立的力量所左右，即物种形成和灭绝。然而对于任何一个特定地点，生物多样性受4个关键因素影响：气候、散布能力（生物到达并定居在某一地点的能力）、时间和生境的种类（某一地点有多少可供物种利用的条件）。

物种的形成

生物多样性在地球表面无处不在，它是地球环境亿万年演化的产物，又是人类及其他生命环境的缔造者与维持者。在地球所有的特征中，覆盖其表面及海域的生物层是最复杂、活跃和富于变化的。这个生物层就是生物圈，它通过无数植物、动物、微生物共同的代谢活动，以物理和化学的形式与大气层、地层和水圈构成了一个完整的环境体系，使得人类在内的无数物种都可以生存在这个体系当中。

大约40亿年前最早的生命已经起源，35亿年前现生生命的共同祖先出现，大约30亿年前光合作用的蓝细菌出现。18.5亿年前真核生物出现，可能是原核生物通过吞噬作用而形成。12亿年前简单的多细胞生物出现，有性生殖出现，大大加快了生命演化的速率。5.8亿年前出现了埃迪卡拉生物群，这是一些难以确定分类位置的大型、复杂的多细胞生物。寒武纪初动物爆发式演化，几乎所有现生动物的各个门都已经出现，包括最早的鱼类；这一时期最好的化石记录就是澄江动物群。植物在志留纪登上陆地。依据在波兰找到的足迹化石，到中泥盆世，四足动物就已经出现。石炭纪时森林茂密，出现巨型昆虫，3.1亿年前最早的羊膜动物开始出现。三叠纪裸子植物形成的森林占据了陆地，最早的哺乳动物、恐龙、龟都已经出现，不过中生代的陆地是恐龙的时代。最早的鸟在侏罗纪从兽脚类恐龙中演化出来。现有证据表明被子植物在早白垩世（1.3亿年前）已经存在，后来的地球更加绚丽多彩。3.5亿年前气候变冷，草原扩展，出现现代类型的哺乳动物。人类在大约600万年前出现在非洲大陆，大约200万年前人属出现，在全新世人类人口直线上升，显著改变了地球。

物种的灭绝

物种类组成的不断变化，部分物种的绝灭，是一定自然历史时期的产物，既与自然环境变迁相联系，亦是植物群不断繁衍、演变、新类群不断产生，旧类群不断消亡而不断更新的过程，生物进化，“适者生存”是生物物种多样性产生的结果和背景。

化石记录表明，自地球上有生命以来，数以亿计的物种发生了进化。然而地球也并非简单地不断被越来越多的物种塞满，相反，物种形成的过程总是与另一种相反的过程大致平衡——这就是灭绝过程（即一个物种的所有成员全部死亡）。事实上据古生物学家推算，自生命产生后的漫长年代里，曾经在地球上生活过的物种中有99%已经灭绝。

随着资料的积累，在过去二三十年中，古生物学家开始对生物多样性整体的变化有了初步认识。芝加哥的Raup和Sepkoski把海生动物化石分科以地层的阶为单位排列其分布时代，初步显示了海洋中动物多样性从寒武纪大爆发直至今日的变化：在寒武纪、奥陶纪生物多样性迅速增加，随后大约2亿年基本维持一个比较稳定的水平，虽然间有晚奥陶世、晚泥盆世的2次较大的灭绝事件；在二叠纪最末（也是古生代末期）有一次非常显著的灭绝事件，多样性降到一个低谷；之后多样性迅速回升，在新生代达到古生代的2？3倍，不过其间在白垩纪末期（也是中生代末期）多样性又曾显著下降。后来Sepkoski对前面的数据根据新的文献进行了修订，例如分类系统的变更，新材料的发现或者新的鉴定而改变时代延限。他将化石的最早和最后出现时间对应的阶输入数据库，涉及的门类有大约4000个科的30000左右的属。其最重要的结果与1982年基本一致，5次明显的灭绝事件同样存在。Benton对陆地及海洋生物一起进行分析，得出类似的结论，同时发现后面3次大灭绝在陆地生物中也非常明显。

森林是一种重要的自然地理景观， 是一定自然历史条件的产物， 因受多种内、外因素的影响和制约， 而不断地发展和变化， 如森林进行着自身的演替过程， 在一定时期， 森林与其环境之间达到相对的统一。因此， 森林呈现出明显的时间与空间分布特点。沉黄中全新世森林演变及其环境变迁， 提供了一个生物多样性在时间和空间上变化的实例， 可初步看出其生物多样性变化的动向。雪松在上新世（ 距今约1300万年） 曾普遍分布于我国西南地区， 并为针叶林的主要建群树种， 第四纪初气候逐渐变冷， 加以青藏高原大幅上升， 导致雪松分布区的收缩， 至中更新世（ 距今约100 万年） 以后即不复存在。

人类对生物多样性的影响

在人类出现以前，物种的灭绝与物种形成一样，是一个自然的过程，两者之间处于一种相对的平衡状态。据有关资料显示，物种自然灭绝的速度大约为每100年有90个物种灭绝。人类出现以后，尤其是近百年来，随着人口的增长和人类活动的加剧，物种灭绝的速度大大的加快了。以哺乳动物为例：在17世纪时，每5年有一种动物灭绝，到20世纪则平均每2年就有一种动物灭绝。就鸟类而言，在更新世的早期，平均每83.3年有一个物种绝灭，而现代则每2.6年就有一种鸟类从地球上消亡。在印度洋、大西洋中的一些岛屿上生活的特产鸟类绝灭的速度，从1601？1699年为8种，1700？1799年为21种，1800？1899年为69种，1900？1978年为63种。目前，生物多样性正以前所未有的高速度在丧失。据国外的科学家估计，目前物种丧失的速度比人类干预以前的自然灭绝速度要快1000倍。以鸟类为例，在世界上9000多种鸟类中，1978年以前仅有290种鸟类不同程度的受到灭绝的威胁，而现在这个数字则上升到1000多种，大约占鸟类总数的11%。据联合国环境规划署估计，在未来的20？30年之中，地球总生物多样性的25%将处于灭绝的危险之中。在1990？2020年之间，因砍伐森林而损失的物种，可能要占世界物种总数的5%？25%，即每年将损失15000？50000个物种，或每天损失40？140个物种。大量的物种从地球上消失已引起了国际社会的广泛关注。如何采取有效措施，以拯救这些逐渐走向灭亡的物种已经成为一个重要的研究内容。

最近10万年，尤其是最近1万年，由于人类的扩张，造成大量物种，尤其是大型物种的消亡。人类人口的持续增长，特别是工业革命之后对生态系统的破坏日益加剧，物种灭绝的速度也加快。本来物种的消亡如同生物个体的消亡一样是很正常的，毕竟地球上曾经存在的物种99%已经消失。如今我们为什么会如此在意物种的消亡，为什么我们要去保护那些濒危的物种呢？生态系统本身有自我平衡的机制，一般情况下即使一些物种灭绝了，系统整体还能够保存稳定健康的发展。但对系统的扰动超过某个阈值时候，原来的平衡就会被打破，系统会崩溃，例如以前的大规模火山喷发、小行星撞击等等造成的大灭绝事件。虽然生态系统即使重创之后也能恢复，但是大灭绝之后的生物面貌往往是迥异于之前，以前占优势的物种一般也不复存在。如果是常规的灭绝事件我们确实不用太在意，但是目前人类活动导致的物种灭绝的规模已经比较惊人，发展下去很快会危及人类自身的生存。保护生物多样性就是为了保障人类在地球的长期生存。人类只有改变自身的行为，才能在这个星球上延续下去。

生物多样性的损失不仅带来重要的现实问题，还涉及美学和伦理的问题。每个现存的生物都可以看作是战胜了一系列挑战后在适应上的成功，因为它存活了下来。组成每个物种基因并且编码在DNA中的信息就是过去和现在许多问题的答案。