加國大學發現汞可能與生物滅絕有關

鯊魚的歷史超過 4 億年，可謂非常資深的生物，經歷過好幾次「大滅絕」。我們知道，距今 6600 萬年前導致恐龍消失的大滅絕，帶走了當時 30% 以上的鯊魚。

但是最近新發表的論文更報告，1900 萬年前還有一次之前不知道的事件，使得超過 90% 鯊魚消失，也損失 70% 的型態多樣性。

這麼重大的鯊魚滅絕事件，之前我們竟然毫無所悉，對原因也毫無頭緒？

盾鱗與牙齒，判斷魚類數量和物種

研究古生物的物種、多樣性、增減幅度，相當困難。

如今大部分魚類屬於輻鰭魚（ray-finned fish），去世後最容易成為化石的部位是牙齒；不過鯊魚、鰩魚（例如魟魚）這些屬於板鰓亞綱（elasmobranchii）的魚類，留下牙齒的機率很低，較容易保存的，是皮膚上特化的鱗片「盾鱗（denticle）」。

分析海洋沉積物中，魚類的牙齒、盾鱗的數量和種類，便能判斷海中魚類的數目與物種。

新研究的材料來自２次深海鑽探取得的樣本，分別位於北太平洋與南太平洋，能推論古代大洋的生態狀況。（盾鱗總共 1263 個——北太平洋 465 個、南太平洋 798 個）

1900 萬年前，鯊魚幾乎不見了！

地質年代上，白堊紀始於 1.45 億年前，延續到大約 6600 萬年前；隨後是到 2300 萬年前結束的古近紀（Paleogene），再來是到 260 萬年前為止的新近纪（Neogene），而其中 533 – 2300 萬年前稱作中新世（Miocene） 。

白堊紀末期的大滅絕，消滅了許多生物，卻創造了輻鰭魚崛起的空間。白堊紀的時候，牙齒和盾鱗的比例約為１比１，整個古近紀到中新世的前 400 萬年，牙齒和盾鱗為５比１，比例能讓我們看出一些端倪。

但是 1900 萬年之後狀況非常不一樣，牙齒盾鱗比變成 100 比 1！即使牙齒和盾鱗的比例，未必直接等於鯊魚和輻鰭魚的數量，也能判斷：

距今 1900 萬年過後，大洋中鯊魚的數量減少很多。和之前相比，在此之後少掉超過 90% 的鯊魚。

不同鯊魚，盾鱗的型態有別，因此可以用盾鱗的型態代表鯊魚的多樣性。

研究者總共定義出 88 種盾鱗型態，1900 萬年前之後，高達 70% 消失。而且在此之後，不再有任何一種新型態誕生。和當時相比，現存的鯊魚僅存 20% 多樣性。

這次鯊魚大滅絕，很可能是史上規模最大的鯊鯊滅團事件。作為對照，6600 萬年前廣為人知的白堊紀末期大滅絕，消滅當時 30 到 40% 的鯊魚，比例竟然只有 1900 萬年前的一半而已。

線形盾鱗和幾何形盾鱗

鯊魚的盾鱗可分為兩大類，線形（linear）和幾何形（geometric）。

現生的鯊魚絕大部分配備線形盾鱗，它比較適合長距離游泳。現代鯊魚共有 18 款線形盾鱗，和全盛時期的 53 款相比，剩下 34%。

配備幾何形盾鱗的現生鯊魚非常稀有，主要見於住在深海，小型的伏擊型鯊魚，例如雪茄達摩鯊（Isistius brasiliensis）、佩里烏鯊（Etmopterus perryi）。

根據新研究的分類，世界上曾經有過 33 款幾何形盾鱗，但現在只剩下 6 款，僅存 18%。鯊鯊大滅絕事件之前，幾何形盾鱗有 35% 的相對存在感，之後慘跌到 3%。

由此看來，不論線形或幾何形盾鱗，在距今 1900 萬年過後都損失慘重，但是配備幾何形盾鱗的鯊魚，打擊更加慘烈。

鯊魚全面滅團的未解之謎

距今 1900 萬年前的鯊魚大滅絕，影響範圍應該遍及全球，不過遠洋海域的損失似乎較大。在此之後，鯊魚的多樣性再也沒有恢復。

論文指出，根據目前有限的資料判斷，如此劇烈的命運動盪或許只發生在短短的 10 萬年內。

最不得其解的是，鯊魚全族的滅絕事件如此明確，我們卻對它為什麼發生毫無頭緒。

地質史上發生過很多次生物大滅絕或小滅絕，以及更多次的劇烈氣候變遷；可是在 1900 萬年前那個時候，海洋化學紀錄和氣候都沒有明顯的變化，似乎也沒有其他動物大量滅團。

影響較大的已知事件，各發生在之前與之後的數百萬年，都和 1900 萬年前的鯊魚大滅絕沒有直接關係。先發生的是早 400 萬年，距今 2300 萬年的古近紀、新近紀轉換期（Paleogene-Neogene boundary）；之後是晚 500 萬年，距今 1400 萬年的中新世中期滅絕事件（Middle Miocene disruption）。

當時海洋中一定發生過什麼我們還不知道的事，才導致幾乎所有鯊魚同時消失，而且再也沒有恢復；也可以肯定 100% 和智人沒有關係。

但是最近的鯊魚滅絕，和智人的直接獵捕、漁業、海洋汙染顯然關係不小。一項研究統計，公元 1970 到 2018 年間，鯊魚減少了 71% 之多。很有可能，鯊鯊再度面臨 1900 萬年未有之大變局。

論文作者 Elizabeth Sibert 介紹影片：

延伸閱讀

• 短篇 恐龍倒下，魚族崛起
• 寒武紀大爆發為何發生？是因為氧、掠食者亦或是地磁反轉無情的捉弄？
• 吃魚頭常常啃到的那兩顆：魚類「 耳石」在古生物學上的應用
• 耳中乾坤─魚耳石

參考資料

1. Sibert, E. C., & Rubin, L. D. (2021). An early Miocene extinction in pelagic sharks. Science, 372(6546), 1105-1107.
2. Elizabeth Sibert 推特
3. When sharks nearly disappeared
4. A shark mystery millions of years in the making

本文亦刊載於作者部落格《盲眼的尼安德塔石匠》暨其 facebook 同名專頁。

• 作者／大衛‧華勒斯—威爾斯 (David Wallace-Wells)；譯者／張靖之

實際情況比你以為的還要糟，而且糟很多。

有人主張氣候變遷是個緩慢的過程，這是個美麗的謊言！就和氣候變遷不存在的論調一樣害人不淺，因為這個主張還造成了幾種錯覺，讓我們以為可以安心。這些錯覺包括

• 全球暖化是在北極上演的事，離我們尚遠；
• 只會影響海平面和海岸線，不是鋪天蓋地、每個地方和地球上所有生命都會被徹底改變的全面性危機；
• 這是自然界災難，不是人類社會的災難，我們今天已經不再倚賴自然界存活，或者說已超越自然界，至少具備抵禦自然力量的能力，不可能無處可逃、毫無招架之力，更何況我們有雄厚財力可以抵禦暖化的破壞；
• 燃燒化石燃料是維持經濟成長之必要，而伴隨經濟成長而來的科技進步可以拯救環境災難；
• 在人類漫長的發展史上，絕對找得到同等規模的威脅，我們有信心克服挑戰⋯⋯

這些認知實在錯得離譜，就讓我們先從變遷的速度說起。

氣候變遷的速度有多快？

在我們正身歷其中的這次大滅絕之前，地球曾發生過五次大滅絕，每次都把生命的紀錄抹得幾乎一乾二淨，就像演化上的歸零重來。

地球的種系發生樹像一顆肺，一下膨脹、一下塌縮，每隔一段時間重來一次：距今四億五千萬年前，有 86% 的物種滅絕；那之後的七千萬年，有 75% 的物種滅絕；再過一億年後，96% 的物種滅絕；再過五千萬年，80% 的物種滅絕；再過一億五千萬年，75% 的物種滅絕。

事實上，除了恐龍滅絕那一次，其他四次大滅絕都直接和溫室氣體導致的氣候變遷有關。最嚴重的一次發生在二億五千萬年前，一開始，地球因為大氣中二氧化碳濃度增加，溫度上升了攝氏 5 度，而氣溫上升又導致另一種溫室氣體甲烷大量排放，進一步加速暖化，最後地球上的生命消失殆盡。

現在，我們正以更快的速度排放二氧化碳到大氣中。根據大多數預測，現今的碳排速度至少是地球史上最嚴重大滅絕時期的 10 倍，也是人類史上工業化之前的 100 倍。

目前大氣中的二氧化碳濃度已升破 411ppm，比 1958 年首次觀測到的大氣二氧化碳濃度 316ppm 整整高出 30% 以上，也創下八十萬年來新高，甚至有研究指出，上次大氣中二氧化碳濃度和現在一樣高可能是一千五百萬年前，當時地球還沒有人類，海平面比現在高 30 公尺以上。

全球暖化警戒線失守

到了 2016 年，聯合國因氣候進入緊急狀態，終於簽署了巴黎協定。此時，地球的氣候系統已經走向崩壞，大氣的二氧化碳濃度跨過警戒線 400 ppm。這是多年來環境科學家在我們只顧往前衝的現代工業社會面前，拉起的最後一道防線，上面醒目的紅字寫著：禁止跨越。但我們卻繼續往前衝。

短短兩年後，2018 年 6 月的大氣碳濃度月平均升到 411 ppm，地球空氣中瀰漫著人類的罪孽，和二氧化碳一樣濃，只是我們選擇相信沒有聞到。

長久以來，科學家把比起工業化時代升溫攝氏 2 度，當作地球從宜居走向氣候大災難的臨界點。如今我們正邁向那個臨界點。科學家預估在 2100 年之前，地球溫度將上升超過攝氏 4 度。

根據一些預測，這表示整個非洲、澳洲和美國，加上巴塔哥尼亞以北的南美洲地區，以及西伯利亞以南的亞洲地區，都會因為高溫、沙漠化和淹水變得不再適合居住。其實，不管是這些地區，還是其他許多地區，環境都會變得十分惡劣。

這就是我們正在前進的道路，也是人類未來的底線。假如地球是在一代人的有生之年被帶到了氣候災難的邊緣，那麼要力挽狂瀾，也要靠一代人來扛起責任。你我對這一代人的有生之年也不陌生，那就是我們自己的有生之年。

人類準備進入「地獄世紀」？

大崩壞的臨界點是升溫 2 度，最近幾項研究結果都顯示，就算我們即刻停止排放二氧化碳，地球仍會在本世紀末達到這個升溫幅度。

有些研究全球暖化的專家，把接下來的一百年稱為「地獄世紀」。氣候變遷發生得很快，快到我們來不及發現和承認，但其影響也極深遠，遠遠超乎我們能夠想像的。

特別令人擔心的是，最近一項針對地球遠古歷史的研究顯示，目前氣候模型針對 2100 年地球升溫幅度的預測，可能低估了一大半。換句話說，最終的升溫幅度可能比聯合國 IPCC 的預測值高，就算真能如期達到巴黎協定的減排目標，我們仍然要面對 4 度的升溫，這代表撒哈拉沙漠會經常下雨而變得一片蔥綠，熱帶森林則變成野火肆虐的乾草原。

近期一份研究報告中，學者也認為暖化幅度會比原來預期的更劇烈。就算大幅減排，地球溫度仍會上升 4 到 5 度，整個地球的居住環境都將變得非常險惡，學者形容為「溫室地球」。

不過就升溫幾度，對人類真會有影響？

不管是 1 度、2 度、4 度、5 度，這些數字聽起來好像都差不多，讓人很容易忽略之間的差別。畢竟人類的經驗和記憶裡，沒有類似的參考時點，讓我們知道該如何去看待這些臨界點。但就如同世界大戰或癌症復發，你一次都不希望它發生。

升溫 2 度：

• 冰層就開始崩解，面臨水資源缺乏的人口將多出 4 億。
• 赤道上的主要城市變得無法住人，即使是接近赤道、緯度較高的地方，每年夏天的熱浪也會導致成千上萬人死亡。
• 印度的極端熱浪次數會是現在的 32 倍，每次持續時間是目前的 5 倍，波及人數是 93 倍。這還是對未來最好的預測狀況。

升溫 3 度：

• 南歐會處於永久乾旱，中美洲的旱季會增加 19 個月、加勒比海地區增加 21 個月，北非地區更增加 60 個月，也就是足足五年之久。
• 每年野火成災的地區，在地中海將是現在的兩倍，美國則是 6 倍以上。

升溫 4 度：

• 登革熱病例光是在拉丁美洲地區每年就會增加 800 萬例；
• 全球每年都會發生幾近糧荒的危機，因過熱致死的案例也將增加 9%。
• 河水暴漲造成的損害，在孟加拉是現在的 30 倍、印度是 20 倍，在英國最糟糕的情況下甚至到 60 倍。
• 在某些地區，會同時遭遇熱浪、野火、暴洪、颶風、乾旱、海平面上升等六種氣候災難，全球損失可能超過 600 兆美元（目前全球財富總額的兩倍以上），各種衝突和戰爭將更頻繁。

地球正在變得「不宜居」

如果把時間跨度拉更長來看，結果可能更令人絕望：宜居的那一半地球環境愈來愈惡化，人類的時代步入尾聲。

除非一連串錯誤選擇和各種霉運湊在一起，地球應該不至於在我們的有生之年變得不宜居，但卻是我們讓這個惡夢出現在未來的可能之中。這一點大概是近代社會最重要的史實和文化特性，未來的歷史學家會以此檢視與定義我們，這也是我們希望上一代人有多一點遠見去處理的問題。

不管我們怎麼防止氣候繼續惡化下去，無論我們如何積極作為，減少暖化的損害，都無法改變人類在地球上毀滅的場景已經被我們召喚出來的事實。我們如今已夠接近，可以清楚看見將會是怎樣一幅情景，也知道我們的後代子孫會如何受罪。

事實上，只要願意正視的人，就會發現這場景已經近得讓我們開始感受到它的威力了。

——本文摘自《氣候緊急時代來了》，2020 年 4 月，天下雜誌

上帝造物最有效率的時期：寒武紀大爆發

大約五億四千萬年前，埃迪卡拉紀世界毀於一旦，在「寒武紀大爆發」這演化史上最重要的一刻，戲劇性的遭到掃平。寒武紀大爆發是驚人的生物超新星爆炸，自此動物（也就是會到處跑、會吃其他生命維生的生物）世界才真正誕生。

儘管之前那停滯不變的時代裡也有化石暗示動物的出現，但在埃迪卡拉紀混濁海洋的主宰者，仍是活動力不佳、外觀呈碎形（fractal）的生物。這一切都在寒武紀揭幕時徹底改變。動物迅速分化，推翻原本的古怪生命型態，以五花八門的更古怪生命型態取而代之。

雖然寒武紀大爆發未能列入正統五大滅絕事件之一，但它的確可能標記著複雜生命歷史上，頭一回類似的集體大型死亡事件，和我們一般的認知完全不同。

如果說，在紐芬蘭與其他地方，埃迪卡拉紀那些被遺忘的生物看起來像外星人塗鴉，那麼在寒武紀大爆發取代它們的那些花枝招展的生物，看起來就像是外星人本身。海洋裡突然擠滿奇詭的生物，牠們的模樣勝過最狂野的迷幻藥夢境；事實上，寒武紀有一種動物的確命名為「怪誕蟲」（Hallucigenia），還有一種是五隻眼睛、該長嘴巴的地方卻長了根手臂狀怪異附肢的「歐巴賓海蠍」（Opabinia），研究者首度在科學會議中介紹牠時，獲得滿堂哄笑。

還有別的，比方說怪到可當經典的「奇蝦」（Anomalocaris），樣子像是有波浪狀外表的魔化龍蝦，當我們想像牠在一般生命體系中的定位時，總被引得忍不住對牠瞇眼細查。這些長得面目全非的生物如今停靈在博物館展覽室裡，又在藝術家筆下散發誘人魅力，提醒我們這顆行星從降生至今，已有過許多全然不同的世界，雖然技術上它一直是同一顆「地球」。

上述某些動物界的實驗只是實驗而已，某些實驗失敗了就再也不會重現，其他有的比較成功；那些源自於寒武紀大爆發的怪異生物裡頭，其中一個說不定就是我們的老祖宗，牠是兩寸長、長得像文昌魚、其貌不揚的「後斯普里格蟲」（Metaspriggina）。

寒武紀以來，動物影蹤處處可見，造成化石紀錄裡突然的轉變，這種看似自發的現象讓達爾文傷透腦筋。後來經過一百多年的研究，學者發現所謂「大爆發」並不是發生在極短時間內，但以地質學角度來看，這效率仍高得驚人。

學界仍對大爆發的成因爭論不休，學者說法包括：因為海洋中含氧量上升（氧氣可能是由生物自己出產），所以能支持動物更有活力的生活方式；其他學說的推測性更強，比如說：視覺的出現讓掠食者與獵物的零和競技場突然大放光明，點燃掠食者間軍備競賽的引線。

然而，在熱熱鬧鬧的寒武紀大爆發裡頭，前一個短暫世界的悲傷故事卻無人聞問，那些被遺忘的神祕形體永遠從世上消失。動物世界急遽膨脹之後，海底下那些肉墩墩的奇怪葉狀生物和氣球般的蛞蝓形生物，就再也無影無蹤了。

熱鬧背後的陰影：埃迪卡拉生物大滅絕

「這是因為生物演化出新行為，最終導致的一場大滅絕。」范德比大學（University of Vanderbilt）古生物學家、埃迪卡拉紀專家達勞（Simon Darroch）如是說。

我在巴爾的摩一場地質研討會上與達勞談話，他是個稚嫩而可親、說著流利正規英語的科學家。他在一群蓄山羊鬍、稍顯孤僻、出沒於全美各地地質研討會的美國中西部中年男子裡，特別顯眼。

寒武紀大爆發之前的奇異世界，是個禪意花園，充滿長在海床上的陌生碎形生物，以及吸附在微生物蓆（microbial mat）上拼布似的奇怪團狀物；長久以來，古生物學家都對這個世界的消失大惑不解。不過，達勞和同僚在 2015 年宣布解決這個古老懸案，答案就是生物大滅絕。

「我們以為，生物大滅絕需要非生物性的因素來推動，像是小行星撞擊或是長期火山活動；但證據顯示，有些生物自身會造成環境改變，導致大量複雜的真核生命的滅絕。我覺得相當類似人類現在的作為。」

有一種特定的新行為似乎應為這場動亂負最大責任：挖地洞。紐芬蘭與其他地方的奇特幾何生物，必須身處富含有機質、鋪著噁心但不被擾動的微生物泥的海底來存活。一旦寒武紀大爆發正式揭幕，動物占據地表後就開始在海床亂翻亂攪；對前朝埃迪卡拉紀那些待在海底、從平靜汙泥層中吸收養分的拼布似的奇怪團狀物而言，這簡直是大災難。

沒得吃、沒得住：面對動物出現，被淘汰的埃迪卡拉生物

事實上，這些岩層中生物鑽孔的生痕，成了地質學家標記寒武紀的起點。這些洞穴的始作俑者可能是所謂的「陰莖蟲」（penis worm，這不是在開玩笑），牠們翻騰著鑽過原始海床，把埃迪卡拉紀生物棲息地給毀了。

在地質學家眼中，這些鑽孔標誌著地層的質變，與過去數十億年形成的無生物鑽孔的岩層明顯不同，可以標誌著地層間的質變；接下來五億年的岩石紀錄裡可能都找不到類似的改變，直到人類為了尋求礦物和化石燃料，在岩石上打出數英里深的大洞為止。

寒武紀大爆發的動物新貴開始過濾海水，並將更多過去懸浮在水層中的有機碳送往海床；換句話說，牠們開始拉屎了。結果呢？前代埃迪卡拉紀的怪異碎形葉狀生物一下子發現自己浮在乾淨得嚇人的海洋裡，沒有東西可吃。

另一方面，寒武紀新型動物抽出水中含碳懸浮物送到海床掩埋，促進海中溶氧量增加；當時海中生物之間軍備創意競賽不斷加劇，大幅增加的溶氧量可能更強化這個情況，把慢悠悠的可憐生物遠遠拋在後頭。

藉由濾淨海洋，地球變得更適合更多動物生存，並刺激出生物學上更瘋狂的實驗。處在一個觸手、外骨骼和利爪等軍武不斷出現的世界裡，拼布團狀物或不會動的碎形藻類還能有希望嗎？

溫室效應，只是又一次生命改變世界的「歷史重演」

有種想法尤其流行在非科學家之間，人們以為「我們對地球破壞之嚴重已達地質規模」，只是人類自我中心的傲慢想像；這種想法其實誤解了生命歷史。從地質史來看，微小的創新就可能讓地球化學整個重組。因此現在人類對環境造成的影響，當然可能與寒武紀大爆發那些濾食性動物一樣有影響力。

「這想法沒什麼大不了，但人們卻很難接受。我覺得是因為我們不認為自己在天地運作中有那麼重要，」達勞說：「可是這兒有個例子，五億年前發生過非常類似的事。很多人把過去生物大滅絕的滅絕速率，跟現在我們逼使物種滅絕的速率相比，而這兩者都是由新行為的演化，與生態系裡的新工程所造成。」

寒武紀挖地者為了自己的利益，將微生物蓆的世界重新塑造；人類也已將一半的陸地開墾為農業用地。我們甚至開始改變海洋的化學性質，用二氧化碳將它酸化，從農業腹地裡洶湧溢出的氮肥與磷肥使得整片大陸棚缺氧。當前這些令人眼花撩亂的科技，放眼整個生命史上，有什麼飛躍性創新能與之相比？答案大概只有寒武紀大爆發時生物層出不窮的新花樣。再怎麼說，我們的重要性應當都不會輸給陰莖蟲吧。

「我在想，這裡就是個生態工程造成生態危機的例子，」達勞說：「面對『歷史正在重演』的事實，我們不應該感到很訝異、很震驚，或是很不能置信。生物是一股非常強大的地質力量。」

本文摘自《地球毀滅記：五次生物大滅絕，誰是真凶？》，天下文化出版。