進化伊甸園

導讀

約距今6 500萬年前的所謂“恐龍時代”末期，這些“超級大陸”開始分裂，各大陸板塊逐漸漂移到我們今天所知道的位置。非洲大陸板塊的運動趨勢是向北，直到南緯14度左右。大陸之間的相連，使得當時的哺乳動物可以相互遷徙，開始了適應性輻射演化。當然，動物的遷徙早在岡瓦納古陸和勞亞古陸各自沒有分裂前就已經存在，在相互連線的大陸上的遷徙，使一些哺乳動物種群獲得了廣泛的分布，例如有袋類就從北美遷徙到了歐亞大陸，進而最終進入非洲，同時它們也由南美洲通過南極洲進入了澳洲，並繁盛至今。隔絕期間各大陸上的動物演化並不會停止，且各具特點。非洲大陸在與其他大陸分裂後的長期隔絕狀態中，就孕育出具有自身特點的哺乳動物群，直到其與歐亞大陸乃至北美大陸相連，動植物遷徙混雜為止；而澳洲大陸則一直處於隔絕狀態至今，其生物群十分特殊，尤其是哺乳動物僅局限於有袋類。當非洲與歐亞大陸連線的時候，特提斯海則被逐漸、間接地“封閉“，形成今天的“地中海”。作為海洋的一部分，處在兩塊大陸的“夾擊”下，地中海的區域被“拉長”，與大西洋的連線非常狹窄，而與印度洋則完全隔斷，其主要原因則是由於印度板塊俯衝插入歐亞大陸板塊南部，造成地勢隆起，古特提斯海東緣西退，造就了地中海、黑海、裏海、鹹海等“殘留”水域。當古特提斯海退縮、封閉之時，同樣原因造成的地形變化也發生在從歐洲南部直到中國的西藏地區，一系列東西走向的巨大山脈開始紛紛隆起，其中最為高聳著名的即為喜馬拉雅山脈。在今土耳其境內的陶魯斯山脈和伊朗境內的扎格羅斯山脈橫亘在阿拉伯半島的頂端，也是由於非洲板塊與歐亞大陸板塊碰撞、擠壓引起的造山運動的結果。非洲與歐亞大陸連線處存在著一系列複雜的縫隙地帶，最早階段曾遭受古特提斯海南向的海侵，形成了今天的所謂紅海海域。自中新世開始，地中海與大西洋在西班牙和摩洛哥之間的通道逐漸成為斷續連線。在上新世時期，地中海海侵事件再度發生，海水倒灌入尼羅河峽谷之中。這次的海侵同樣使得紅海變寬，並淹沒了一些地方，使得紅海與印度洋連線在了一起。關於非洲地形與大陸漂移的話題，最後還有值得提到的就是在非洲東海岸的巨大島嶼——馬達加斯加島。根據近來的地質研究表明，馬達加斯加島的形成年代非常古老，它與非洲大陸的分離早在白堊紀時期岡瓦納古陸分裂事件中即已開始。氣候變化遠古地球的氣候和今天相比有很大的不同，自中新世以來，地球上氣溫變化總的趨勢是溫度降低，但下降的過程有所反覆。在距今6 500Zi。年前的恐龍時代，地球遠比今天溫暖、濕潤，且全球溫度較為接近、穩定，兩極地區與赤道地區的溫差也比現在要小很多。在北極圈內分布著森林，冰原和沙漠的範圍在那時很少，甚至不存在。海平面平均比今天要高出近300米，在漫長的中生代時期，現在相當大的臨海陸地為當時的淺海區域。此後，地球溫度開始明顯變冷、變乾，越來越多的沙漠開始出現，在格陵蘭島和南極洲形成了巨大的冰原。從岡瓦納古陸分裂出的南極洲板塊，不斷向南漂移，逐漸進入目前所在的南極圈附近，不斷積累而成的南極冰原是近3 000萬年以來，地球上出現的最大冰原，其對地球氣候的調節作用非常明顯，對於今天氣候的穩定不可缺少。中新世以來地球溫度的第一次明顯改變，發生在距今300萬一250萬年前的上新世後半期到上新世末期，第一個明顯特徵是北半球開始有了明顯的冰川遺蹟，這標誌著一系列全球性冰期即將到來。第二次全球氣候明顯改變的記錄，發生在距今90萬年前，北半球呈現出強烈的冰川現象，並且此後地球氣溫總是隨著冰期和間冰期的不同，出現來回起伏的現象，一般說來每隔10萬年出現一次冰川期。最晚的一次冰川期出現在距今約2萬年前，當時北美大陸的大部分和歐亞大陸的北部均為厚厚的冰川覆蓋，海洋里不少區域也凍結成冰，且海平面比現在約下降了130米。造成全球氣候如此劇烈改變的主要原因有二：首先，我們知道大陸本身產生了非常明顯的漂移運動，非洲和其他大陸從岡瓦納古陸中分裂出來，並各自運動；其次大陸漂移造成陸地、海洋的分布發生變化，洋流走向被迫發生改變，在二者共同作用下，氣候不可避免也要發生改變。除此之外，大陸板塊本身所處的位置也能影響全球氣候溫度，原因在於，地球各部位接受太陽輻射的強度不同，陸地吸收陽光輻射的能力遠小于海洋。例如，靠近赤道的低緯度地區接受太陽輻射能量較大，如果處於該位置的陸地較多，則吸收進全球系統里的熱量將小於現在該位置海洋居多的情況。伴隨陸地構造運動的一些事件，諸如裂谷、火山和造山等運動，對於局部氣候的影響也相當重要。除所有這些因素的綜合作用外，還有一個因素不可忽視，那就是地球本身是圍繞太陽旋轉的行星，當地球處在運行軌道的不同位置時，接受到的太陽能量本身就有所不同，伴隨著地球在太陽系中的運行軌道，地球氣候以及溫度在地質歷史上就呈現出了周期性的變化（圖1．2）。演化年復一年，我們學習了越來越多的有關生物學和進化遺傳學方面的知識，對於現存各物種間的遺傳關係有了深入的了解。遠古生物的化石資料忠實記錄了地球的歷史。我們通過野外發現以及實驗室的研究數據，已經知道生命進化的根本是遺傳基因，而通過對化石資料的研究，我們試圖去確定生物進化的關係和地球歷史中發生的各事件的次序。如果沒有那些化石，我們可能永遠無法知道那些恐龍、猛獁象、劍齒虎等已經滅絕的動物就曾生活在我們目前同樣生活著的地球上。目前已知的遠古動植物無論是形態還是體形，呈現出的多姿多彩，總能給我們帶來驚奇，進而感嘆自然造物之神奇。也許在可預見的將來，化石發現之旅的步伐可能會加快，也可能會放慢，但一定是令人振奮的。和我們人類一樣，哺乳動物是通過交配產生後代，其後代得到的遺傳信息均來自其父母雙方，父母的遺傳信息同樣來自它們各自的父母輩。遺傳基因發生變異就是物種的演化，而基因變異的原因則來自物種自身和外界環境的影響，即所謂“自然選擇”。 “自然選擇”在潛移默化中進行，雖然生物體自身有主動調節以適應外界環境變化的需要，但環境劇烈變化對生物群落中物種的淘汰還是主流。當外部環境保持相對穩定時，生物體本身的演化也相對平穩；然而，當環境、氣候等外部條件發生變化後，當地的生物群就會發現，只有儘快適應新的環境，或是遷居到能夠更好適應的其他地域中去，才能夠避免滅絕之災。如果劇烈的改變徹底顛覆了舊的棲息環境，除了少數生物物種可能在被隔絕的舊環境中殘存外，“自然選擇”的威力將“迅速”改變該地區生物群落的組成。而具有相對有利的適應特徵的新個體，就會儘可能把該特徵遺傳給後代，於是一個新的種群就逐漸演化而出。化石記錄中種的鑑別概念主要基於兩個生命演化特徵：為適應環境而演化出的身體新特徵以及新出現的物種，這些特徵也解釋了物種的形成、擴散和絕滅之間的關係。一個新物種既有來自原來物種身上的遺傳，又有著適應環境而產生的變異，因此大多數情況下，其群落的迅速擴散是必然的。一個成熟的物種，在其棲息範圍內有著演化而來的身體結構上的特殊性，為追求更好的適應性，動物需要在一定範圍內活動，例如，大型食肉動物的活動範圍就相當大。在環境有了變化時，尋找新的棲息地是許多大型動物的本能，這種趨向性導致了動物在演化中有了不同的方向，在譜系中就會出現不同的分支，也直接導致了新物種的形成或絕滅。

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