在过去的五亿年里,地球 一次又一次 地遭受了大规模灭绝的打击,几乎抹去了地球上绝大多数的物种。然而,每一次,生命都得以恢复,并最终变得更加多样化。
生命真的如此顽强,还是有其他原因?大规模灭绝是否实际上有助于生命多样化和繁荣——如果真是这样,又是如何实现的呢?鉴于我们目前正面临 又一次灭绝事件,迫切需要我们努力弄清楚大规模灭绝如何影响生物多样性。
大规模灭绝可能是化石记录中最显著的模式。大量的物种——甚至整个科——在全球范围内迅速同时消失。如此规模的灭绝通常需要某种全球性的环境灾难,这种灾难如此严重和迅速,以至于物种无法演化,而是直接消失。
大规模火山爆发导致了泥盆纪末期、二叠纪和三叠纪时期的灭绝。全球变冷和剧烈的冰川作用导致了奥陶纪-志留纪的灭绝。而一颗小行星则导致了白垩纪末期恐龙的灭绝。这“五大”灭绝事件获得了最多的关注,因为它们确实是最大的。但与此同时,也发生了许多规模较小但仍威胁文明的事件,例如二叠纪末期事件发生前的灭绝脉冲。
这些事件的破坏性难以形容。导致白垩纪结束的希克苏鲁伯小行星撞击事件导致光合作用中断了数年,并引发了长达数十年的全球变冷。任何无法在寒冷中生存或在黑暗中找到食物的生物——这几乎囊括了绝大多数物种——都灭绝了。或许在短短几年内,90%的物种都消失了。
但是生命又回来了,而且恢复速度很快。小行星导致了90%的哺乳动物物种灭绝,但在30万年内,它们就恢复了,并且进一步演化出了马、鲸鱼、蝙蝠以及我们灵长类祖先。 鸟类和鱼类也经历了相似的快速恢复和辐射。还有许多其他生物——蛇、金枪鱼和剑鱼、蝴蝶和蚂蚁、草、兰花和紫菀——也在同一时期演化或多样化。
每一次大规模灭绝之后,都出现了这种恢复和多样化的模式。二叠纪末期灭绝事件对类哺乳动物造成了打击,但 爬行动物在此之后却蓬勃发展。在三叠纪末期事件中爬行动物遭受重创后,幸存的恐龙统治了地球并变得多样化。尽管恐龙的出现是因为大规模灭绝,但一个大规模灭绝事件却终结了它们的时代。
尽管经历了这些混乱,在过去的五亿年里,生命缓慢地多样化。事实上,有几个迹象表明,灭绝驱动了这种多样性的增加。首先,物种数量增加最快的时期就发生在大规模灭绝之后。但也许更令人惊讶的是,恢复不仅仅是由物种数量的增加驱动的。
在恢复过程中,动物会进行创新——寻找新的生存方式。它们会利用新的栖息地、新的食物、新的运动方式。例如,我们的鱼类祖先在泥盆纪末期灭绝事件后 首次爬上陆地。
进化创新
灭绝不仅驱动了物种形成的过程,也驱动了进化创新。寒武纪生命大爆发——生命史上最快速的创新时期,当时复杂的动物首次出现在海洋中——恰好发生在爱迪卡拉动物 灭绝之后,这并非巧合。 爱迪卡拉动物的灭绝。
创新可能增加了能够共存的物种数量,因为它使物种能够进入新的生态位,而不是争夺旧的生态位。爬上陆地的鱼类并不与海洋中的鱼类竞争。利用声呐在夜间捕食的蝙蝠,与白天活动的鸟类不构成竞争。创新意味着进化并非零和博弈。物种可以在不导致其他物种灭绝的情况下实现多样化。但是,为什么灭绝会驱动创新呢?
稳定的生态系统可能会阻碍创新。现代狼可能比迅猛龙更危险的捕食者,但在白垩纪,一只小型哺乳动物不可能演化成狼,因为当时有迅猛龙的存在。任何食肉实验都会以糟糕的结局告终,因为适应不良的哺乳动物会与已经适应良好的迅猛龙竞争——或者被它们吃掉。
然而,在灭绝后的间歇期,进化或许可以尝试最初适应不良但具有长期潜力的设计。当“主角”消失后,“配角”就有机会证明自己了。
迅猛龙的灭绝给了哺乳动物探索新生态位的自由。起初,它们并不擅长掠食,但由于没有恐龙与之竞争或捕食它们,它们不需要非常出色也能生存。它们只需要和当时其他生物一样好就行了。因此,它们在生态真空环境中繁盛,最终演化成了大型、快速、聪明的群居猎手。
创造性破坏
生命不仅顽强,而且在逆境中茁壮成长。生命甚至能够 从人类引起的灭绝浪潮中恢复。 即使我们明天消失,也会有新的物种演化出来,取代猛犸象、渡渡鸟和旅鸽,生命可能会比以前变得更加多样化。但这并不是要我们沾沾自喜。这不会发生在我们这一代人,甚至不会在我们这个物种的生命周期内,而是发生在数百万年后。
这种灭绝驱动创新的想法甚至可能适用于人类历史。冰河时代巨型动物的灭绝肯定摧毁了狩猎采集者群体,但也可能给了 农业发展的机会。黑死病带来了难以言喻的人类苦难,但政治和经济体系的动荡可能促成了 文艺复兴。
经济学家谈论 创造性破坏,即创造新秩序意味着摧毁旧秩序。但进化表明,还有另一种创造性破坏,即旧系统的毁灭创造了一个真空,并实际驱动了新的、通常更好的事物的创造。当事物处于最糟糕的境地时,正是机会最大的时候。
Nick Longrich 是巴斯大学米尔纳进化中心的古生物学高级讲师。
本文最初发布于 The Conversation。