踏著前人的屍體前進!寒武紀大爆發和逝去的埃迪卡拉生物群——《地球毀滅記》

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。

碎形的概念,也就是說埃迪卡拉紀存在的生物,可能會像這種感覺。該圖為曼德拉集合呈現的碎形。圖/Wikipedia

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)。

怪誕蟲、歐巴賓海蠍、奇蝦以及後斯普里格蟲。

寒武紀大爆發出現的怪誕動物們:怪誕蟲(左)、歐巴賓海蠍(中上)、奇蝦(右)以及後斯普里格蟲(中下)的模樣。/Wikipedia

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

寒武紀大爆發之前,是一處充滿長在海床上的碎形生物與拼布似的奇怪團狀物的僻靜花園。圖/Von Ryan Somma@wiki [CC BY-SA 2.0]

「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。

岩層中生物鑽孔的生痕,成了地質學家標記寒武紀的起點。

岩層中生物鑽孔的生痕,成了地質學家標記寒武紀的起點。而原始海床經過這一番攪和,反而將埃迪卡拉紀生物棲息地給毀了。圖/Ocean Exploration and Research

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。」

地球毀滅記封面

 

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。


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