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每走一次下坡路，
生命多样性都至少会回到原来的程度。
然而大灾变后，
到底要历经多久的进化，
丧失的物种才能复原？
生命史上生命遭受的最大打击是什么？不是1883年的喀拉喀托火山爆发，这甚至连人类有文字记载以来最严重的一次都称不上。
位于喀拉喀托岛以东1400公里处，印度尼西亚群岛南部松巴哇岛（Sumbawa）上的坦博拉（Tambora）火山，曾经在1815年发生过一次大爆发，喷发出的岩块和火山灰是喀拉喀托岛火山的5倍。它造成更大的环境破坏与几十万人的丧命。大约7. 5万年前，北苏门答腊的中央，还发生过一次更大的火山爆发。它喷出了罕见的1000立方公里的物质，形成了一个65公里长的椭圆形陷坑，其内蓄积的淡水，形成了至今犹然可见的多巴湖（Lake Toba）。那时候有些旧石器时代的人就已住在这个岛上。那些人遭受了一个比喀拉喀托厉害百倍的火山爆发，现今我们只能凭想象和文化传承的神话与启示，来体会他们当时的感受了。
火山大爆发在漫长的地质历史上，可能会一再发生。只需做个简易的统计推理，就可得出这个结论。全球火山爆发强度的频率曲线（诸如许多概率现象），在强度曲线最低处，频率最高；随着强度增加，频率平缓地减少。换句话说，大多数的爆发相当温和，顶多在此处喷出若干气体，他处外溢一些岩浆。至于喷发岩浆和巨大石流的情形并不多见，不过在世界某处，每年总会有一次。像喀拉喀托这么大的火山爆发事件，一两个世纪会发生一次或两次。像多巴火山那么大的火山爆发更不多见，然而，数百万年总会发生一次。
相同的统计学推理也可应用在陨石坠落上。各类大小的陨石（有的细如尘埃，有的小如卵石）终年不断，以每秒15公里到75公里的速度疾落地面。像篮球或是足球般大小的陨石就比较少见了。科学家指出，到目前为止能被人目睹进入地球并且徒步寻找得到的陨石，也不过30个左右。大陨石数量极少，美国所见的最大陨石重5000公斤，于1984年2月18日落在堪萨斯州的诺顿郡（Norton County）。数百万年来，只有少数几个真正巨大的陨石落到地球的表面。有个直径1250米的陨石，在亚利桑那州砸出一个代阿布洛峡谷（Canyon Diablo）。另一块巨大的陨石，直径3200米，在魁北克的昂加瓦（Ungava）地区，砸出一个查布洼地（Chubb Depression）。
顺着往破坏的程度再推估，大到足以撼动地球、剧烈改变大气的火山大爆发或陨石大撞击，每千万年或每亿年才有一次，其结果灭绝了当时相当多的生物物种。这样的事情可能发生于中生代的晚期，也就是6600万年前，那时候的恐龙与其他若干强势的动物，深受被摧毁或被灭种的威胁。加利福尼亚州大学伯克利分校的阿尔瓦雷茨（Luis Alvarez，1911—1988，1968年诺贝尔物理奖得主）及另外三位物理学家，在晚中生代末期和早新生代初期之交界的薄薄地质物内，发现了异常高浓度的铱（铂系元素）。精确地说，这层地质物区隔了白垩纪和第三纪，于是这四位物理学家于1979年提出以下的结论。
这层薄的交界，叫作K-T界（这两个字母分别代表白垩纪与第三纪），其间的化石从以恐龙和一些小型哺乳类动物为主，变成没有恐龙却大多是哺乳类动物的现象。铱与铁之间有强烈的亲和性；结果是当地球形成期间，铱都被吸引到地球含铁的地核中。铱为何出现在极近地表的K-T界，委实是个谜。
阿尔瓦雷茨等人发现，若干陨石内也含有高浓度的铱。此一反常现象，加上几个数学模型，促使他们推演出以下情景：6600万年前，一个直径10公里、时速7.2万公里的陨石撞击了地球，冲击力超过全世界所有核武器同时点燃的爆炸力。地球因而有如铜铃般地颤抖，地表野火处处，巨大海啸袭击海岸，卷起漫天尘土，笼罩全球，遮挡了阳光，降低了气温，或者像温室的吸热现象，升高了气温。总之，随着尘埃落定，就在地表堆积了一层约1厘米厚的细泥，内含铱元素，随后受酸雨经年累月地冲刷。根据阿尔瓦雷茨的推论，若把这些所有的效应加起来，就灭绝了恐龙及其他极多种类的植物和动物。
如果某个地方真的曾经发生过这般剧烈的撞击，除了地表有丰富的铱含量外，还应有其他证据留下。自从阿尔瓦雷茨的推论发表之后，热烈的讨论和研究就紧跟着出现。其中有了一个重要的证据出现了。地质化学家都知道，当岩石受到极大的撞击，例如陨石撞击地区的石英会受到“震荡”，石英的晶格结构会瓦解，以至于在显微镜的正交偏光滤镜下的石英薄片，会呈现不规则面。这种不规则面在部分K-T界的石英粒子里也有。走笔至此，陨石说看起来理由充分。
科学史上的首要规则是：凡是提供了一个重大的、崭新的、可信的观念后，立刻会招来蜂拥的批判者，把这一观念批评得体无完肤。不过，这里的炮火虽然凶猛，但还是谨守文明的论证举动，这也正是科学家的态度：学说提倡者会固守他的学说，并且努力提高其说服力。但是科学家也是人，大多数的反应也会符合心理学上的“确信原理”（即当双方都有有利和不利的证据时，造成双方对自身的信心不但不会削减，反而会提高）。1980年代，数百位专家出版了2000多篇论文，或支持或反对这个陨石学说。科学会议内情势紧张。《科学》（Science）杂志中澎湃着各种辩护与驳斥。在以研究为主的大学实验室和会议室内，学者的工作更加勤奋起来。
科学史上的第二条规则：这个新观念也会像大地之母一般，倍承若干重大的撞击。观念如果够好，就能留存，虽然可能历经修正。观念如果不够好，就被淘汰——这常在最先提出理论者过世或退休的时候发生。正像美国经济学家萨缪尔森（Paul samuelson，1970年诺贝尔经济学奖得主）曾经说过的关于经济学的名言：“葬礼一个接着一个，理论也一步跟着一步地前进了。”
在这个陨石撞击说的例子里，反驳者有一个强有力、足以抗衡的理论。他们说每隔数千万年，就会有火山大爆发，不是像喀拉喀托那样一次性地巨爆，而是万山齐爆，两者都可能产生那种在K-T界观察到的效应。当今的许多火山爆发产生的火山灰，就含有高浓度的铱。其冲击之大，可能震荡石英矿物。尽管田野实验已付诸行动，唯在笔者执笔时，仍尚未解决这个问题。
火山学者以及其他批评者，提出另一个更难对付的证据来推翻陨石撞击说：不错，很多灭绝的确发生在白垩纪的末期，但非一次就完成。各类物种灭绝的时间长达数百万年之久，发生在K-T界的上下时期。比如恐龙在白垩纪结束的最后1000万年里明显地减少。美国的蒙大拿州与加拿大的南艾伯塔省，在距白垩纪结束前1000万年前，大概有30种物种，紧接着在白垩纪结束之前逐渐减少到13种，最后的物种以三角龙（Triceratops）最多。同样的现象也发生在菊石类（ammonoid）身上，此乃一种长着多室甲壳的软体动物，与现代珍珠鹦鹉螺类似；这种现象还见于一种在他们自己的壳上建礁石的双瓣软体动物叠瓦蛤双壳类（inoceramid pelecypod）上。很多原生动物有孔虫类（foraminiferan）在100万年间逐步退出生命的舞台。有些物种在白垩纪结束前就消失了，其他的则在稍后不同的时期消失了，这些动物全部在几十万年间被新物种所取代。
昆虫越过K-T界，受害较少。所有的昆虫分类目，也就是分类学上最高的分类群都活下来了，它们包括鞘翅目（Coleoptera，如甲虫）、双翅目（Diptera，如蝇类）、膜翅目（Hymenoptera，如蜜蜂、蜂、蚁），以及鳞翅目（Lepidoptera，如蛾与蝶）。大部分次高的分类群也都幸存下来了，包括蚁科（Formicidae，如蚂蚁）、象甲科（Curculionidae，如象鼻虫）和水虻科（Stratiomyidae，如兵蝇）。由于白垩纪时代的化石记录仍然太少，没有办法估计有多少物种灭绝。
为了调停对K-T界内各物种间彼此交错灭绝时间表的争议，有些古生物学家构想出，接近白垩纪尾声的数百万年间，有一连串火山大爆发事件，且每隔一段时间便会有全球尘罩、野火、酸雨与气温变冷的现象出现。这些天灾事件减损了各种生物的族群数目，并且将它们逼到仅分布在几个小地理区域内。其中有些动物受害最严重，诸如恐龙、菊石类与有孔虫类。昆虫和植物几乎都撑过来了，未遭戕害，这或许是它们本来就有能力生存在长期低劣的生理状况下的缘故。
支持陨石说的有些科学家，深受灭绝的新证据影响，也扬弃了单一大灾变的学说，而调整自己的设计模式。他们假设有一系列较小规模的陨石撞击，经历数百万年。他们认为，诸如此类事件，可能延长了物种灭绝的时间，跨及K-T界的上下段时间。
并非所有的古生物学家都已准备扬弃喀拉喀托大事件，以及单一撞击学说，他们再次加倍努力去寻找靠近K-T界的化石，解决大灭绝发生的确切时间。现在的结果又像是比较倾向于单一事件的学说。掌握的化石愈多，恐龙和菊石类的灭绝是因陨石撞击或喀拉喀托火山大爆发造成的说法愈可靠。至于原生动物有孔虫类的资料仍然不甚清楚，争议也颇多。植物方面的资料亦有较清晰的单一大灾变证据。植物的化石较丰富，诠释上困难较少，尤其是那些年复一年沉积于湖底、混入底泥的花粉粒，就是个好例子。
北美洲西部的K-T界内的化石记录，开花植物的花粉粒突然锐减，而接着蕨类植物的孢子突然增多，紧接着开花植物的花粉又回扬，那个时期呈现了另一类型的物种聚集体。开花植物暂时减少，蕨类植物增加，正好符合K-T界事件的寒冻现象，那是空中尘云与灰烟持续一两年形成地球变暗与气温下降的寒季。有些植物物种，特别是常绿阔叶树种，如木兰科（Magnolias）及杜鹃花科（Rhododendron）植物，灭绝了。有的植物经过一些时候，靠着零星散布的幸存后代，逐渐恢复，但是复原后的植被，就像晚中生代混生植物群的一部分。此际，南半球的植物所遭受的影响较小。
现在，多数古生物学家谨慎地倾向于中生代是因某突发的大灾变而结束的。同时，研究者专注于追寻所有科学旅程中最令人垂涎的证明：一个简明易懂、指明单一主要原因的大发现，又可同时推翻其他说法的可能性。
最明显的就是去发现一个大陨石撞击地球的确凿证据，亦即去找出这个超级大的撞击陨石坑，并且能准确地测定它是发生在K-T界的时代。然而，地球表面有三分之二是海洋，这个陨石坑遗迹很可能就藏在海底。1990年，有人根据受震荡的石英矿物分布，以及可接触到的特异地质层，提出两个陨石坑的所在：一个在海地西南方的加勒比海，另一个就在西古巴之南，离第一个地点1350公里远。这两处的证据还不够确凿，尚无法采纳。其地质的结构与组成正在研究中，对于其他的海盆也在持续搜寻中。
有种折中的想法正在酝酿着，也就是陨石和火山的诠释可能都正确。两桩事件可能曾经同时发生，因为一个半径10公里、时速数千公里的陨石撞击到地面，不仅撼动地面、天空为之变色，还会引爆全球火山爆发。另一种说法是，某未被引发的火山活动也许是个关键，因受陨石出乎意料的致命一击，狠狠地终结了恐龙与最敏感的海洋动物的生命，时间则是在我们所说的K-T界时代。
接续的研究说明一个重要的事实，那就是白垩纪的灭绝事件，只是5亿年间5次大灾变中的一桩，何况也不是其中最严重的。再说，早期的灾变似乎也与陨石撞击或异常的火山大爆发有关。这5次大灭绝事件，若根据地质年代及过去发生的时间，顺序为：奥陶纪，4.4亿年；泥盆纪，3.66亿年；二叠纪，2.43亿年；三叠纪，2.1亿年；白垩纪，6600万年。其间还有许多较轻微或更轻微的轮替出现，然而这5次是发生在灾难事件频率曲线上的最尾端，而且十分醒目。它们相较于其他事件，有如大巫见小巫。
最能清楚显现灭绝速度的生物是海洋动物，从软体动物、节肢动物到鱼类都是。原因很简单，因为尸体很快就会沉到海底，还来不及腐解就被泥沙掩埋，变成化石。而研究时的分类单元，以科为佳，因当时存活的生物在死时才会沉积下来，而且也不是所有生物都会成为化石，要碰上适当环境和机会。所以，只有同一科相关物种的海洋动物数量才够大；若只依赖单一物种，其中有许多可能是罕见或零散地分布着，这会导致统计学上严重的误差。
接下来要引用由芝加哥大学古生物学家塞布科斯基（John Sepkoski）、劳普（DavidRaup）和其他研究单位所收集与分析的大量海洋动物的资料。所有大灭绝丧失的科，除二叠纪为百分之五十四外，其余皆相当接近，约为百分之十二。现已有统计方法可援用，能算出多少科灭绝，以及判断出各科内失去的物种。二叠纪大灭绝事件估计一共造成海洋动物物种的百分之七十七至百分之九十六绝种。劳普曾说：“如果这些估计合理、无误，全球的生物（至少是较高等的物种）遭到一次极大的清除，几乎全部毁灭。”
节肢动物三叶虫（trilobite）与盾皮鱼（placoderm fish），在早期分属两个非常独特的、占主导地位的族群，真正地绝种了。陆地上类似哺乳类的爬行类动物（人类远古的祖先）几乎被摧毁殆尽，只有极少数逃过窄门。昆虫和植物较少被波及；它们具有若干无形的防御物，庇护他们躲过后来的几起事件。
前四起大灭绝时代的沉积物里不含铱元素，所以，显然那时并无大陨石的撞击也可造成最严重的灭种大灾变。约在三叠纪灭绝期，西伯利亚的中部经常发生大规模的火山爆发，也许足以改变全球的气候，但是与物种衰减之间的关联未获得证明。所以到底发生了什么事呢？史坦利（Steven Stanley，约翰霍普金斯大学古生物学教授）与其他几位古生物学家认为，最主要的杀手乃是长期的气候变化。这个推论颇具说服力。这包括热带生物普遍撤退到赤道地带，尤其在危机发生时达到顶峰。制造礁岩的生物（包括海藻和石灰质的海绵）特别容易受害。地球上的这类生物大量消失过。礁岩的无生命骨骼或者为浪潮侵蚀，或者为淤泥掩埋。（有一个化石礁岩，于3.5亿年前在澳洲西部形成，由于某种原因，未被侵蚀，并且仍然是地理景观上的一个重要特色。）在危机时期，幸存的各类热带生物，被挤往赤道。冰川作用的面积更为广泛。
在前四起危机期间，地球的温度似乎变得相当冷，弭除了很多物种，并迫使其余物种迁移到较小的活动范围，因而更容易受到别的原因影响而灭绝。
我曾经问：最终的原因是什么？如果地球变冷是致命的事件，又是什么造成冷化呢？地质学家推测，最可能的答案是，当大陆板块漂移之际，造成大陆板块与缘海的移动。在最初的几个大灭绝灾变期（奥陶纪、泥盆纪与二叠纪），所有陆地整合成一个超级大陆叫作“盘古大陆”（Pangaea）。它南边的大陆板块叫作“冈瓦纳古陆”（Gondwanaland），在奥陶纪晚期和泥盆纪时期，盘古大陆位于南极边缘，因受大规模的冰川作用，生物危机约在此时发生。在二叠纪时期，盘古大陆往北移动以及冰川向南北两端延伸。随着冰的形成，海平面下降，大大缩减了暖和的内海面积，这些内海正是大多数海洋生物的栖息地。
当中生代即将结束时，大陆漂移运动似乎不是地球变冷的一个原因，因此我们的重心理当放在陨石和火山上。今天，地球上陆地的配置方式，倾向于高度多样性：几个大陆相距甚远，并且有绵长的海岸线与平铺着大面积的热带浅水域，其间还点缀着许多岛屿。过去6500万年来，并无足以改变世界的超级陨石雨或火山大爆发证据——至少没有大到足以摧毁生物多样性。
总而言之，生命在5起灭绝事件里一再变得贫乏，而在世界各地，有其他无数较小的事件此起彼伏地发生。每走一次下坡路，生命多样性都至少会回到原来的程度。然而大灾变后，到底要历经多久的进化，丧失的物种才能复原？海洋动物的科数量是个很可靠的分析基准，因为我们已经能从手中的化石中得到证明。
一般而言，500万年才足以有个好的开始，想要恢复5起大灭绝中的任何一起，都需要数千万年的时间，尤其是奥陶纪需要2500万年，泥盆纪需要3000万年，二叠纪和三叠纪（因为所发生的时间非常相近，所以算在一起）需要1亿年，而白垩纪需要2000万年。这些数字应该会打断那些认为凡是智人所摧毁的、大自然都会弥补过来的人的念头。也许事实的确如此，但是所需时间的长度，对于当今人类文明而言，着实不再具有任何意义了。
在以下各章节，我会依目前对生态学的了解（并做仔细的审查），描述生物多样性的形成。我会提出证明，证明人类文明已经启动了第六次大灭绝，并在仅仅一代之内，就急急地把与我们相伴的其他物种逼入永远的灭绝之境。最后，我认为每一零碎的生物多样性都是无价之宝，它是用来学习和珍爱的，绝不要未经奋斗就放弃。