关于生物集群的生态期问题

关于生物集群的生态期问题

宇宙理论家杰夫认为，人类的历史是扩张的历史。只有通过宇宙扩张，我们才能解决生物圈的污染。我认为这是人类的唯一选择。从经济增长的角度来看，它每10-20年增长一次，但生物圈非常小，人类潜力巨大，远远超过了人类对生物圈的能力。只有进入太空时代，才能从根本上解决能源、人口、污染等一系列世界问题。基于上述想法,天文学家在努力寻求地外生物圈。但现代天文学直到目前为止,在太阳系和银河系还没有找到能支持生命系统的生物圈。董妙先提出了多四季论,它对我们在星际水平上理解生物进化是有启示的。多四季论的核心内容是:地球在椭圆轨道上围绕太阳公转、形成四季,周期为一年。在它参与太阳系围绕太阳系及其最近的星系的质心公转,乃至周围银河系的银心和更大星系公转时,由于不同强度热源距离、辐射角的变化而形成多种不同程度的四季变化。较大的四季中包含着若干个较小的四季,较小四季的冷暖程度由它所处较大四季的阶段来决定。太阳系的各行星具有自己的多四季,分别在特定的阶段进入生态期,因此生物圈周期性地从一个行星转移到另一个行星。地球上曾经历过不同周期的多四季变化,分别为1年、500年、1000年、1万年、50万年、500万年、2600万年、2.5亿年乃至更长周期的大四季。这意味着生物圈在地球上不止一次出现,但都在多四季的冬季(大冰期)消失,又在间冰期或大四季的春天重新形成生物圈。从地质地理、水文、气候等意义上说,在一定的大四季里,也表现为春、夏、秋、冬的季节变化。受多四季理论的启发,我们提出大生态期的概念:生物的发展是受大冰期限制的,在不小同的大冰期之间存在着允许生物发展进化的生态期。大冰期则造成了脆弱生态期甚至使生态期中断,这就是生物集群灭绝的主要原因,显生宙以来,生物集群大灭绝至少有3次,即奥陶纪末、二叠纪末、白恶纪末。这恰与每隔2亿～2.5亿年为周期的大冰期相吻合,但据现有资料还无法证明白恶纪末的那次生物集群灭绝是否有大冰期相对应。中国科学院南京地质古生物所的专家在我国云南澄江帽天山发现距今5.3亿年(5.3亿年前这里曾是一片汪洋大海)的寒武纪早期动物化石群,其中动物化石与现代动物形态基本相同,如节肢类、脊索类以及海绵和蠕形动物80多种分属40多个高级生物类别。地球虽然已有46亿年的历史,大约在诞生3.5亿年前后生命诞生了,但在其后的漫长岁月里,这些生命却是藻类低等生物。到距今5.3亿年前的寒武纪,海底生物突然活跃起来,形成多种动物门类。这种突发性演化,只有1亿年左右的时间,但这在地球史上是短短的瞬间。可以断定,寒武纪(5.42亿～4.88亿年前)初期,产生生命大爆发,也就是那一轮生态期的开始,可以成为地球地质历史演化过程的大冰期与生态期的“划界分时线”。根据生态期理论(大冰期1.6亿年、生态期0.8亿年组成一个周期),自寒武纪初以来,地球经历了“0.8亿年生态期(结束距今4.62亿年)——1.6亿年大冰期(结束距今3.02亿年)——0.8亿年生态期(结束距今2.22亿年)——1.6亿年大冰期(结束距今0.62亿年)”,本次生态期已开始6200万年,距下次大冰期来临还有1800万年。众所周知,现今的结论认为,恐龙灭绝距今6500万年,从表面上看恰恰与距本次大冰期结束的时间相近,其实恐龙灭绝距今应该是(1.6亿年的大冰期加6200万年的生态期)2.22亿年。因为开始于距今2.22亿年的大冰期到来会使所有的生物灭绝。西班牙《世界报》2009年7月11日报道“在澳大利亚发现距今1.06亿年的恐龙地下巢穴”,这就说明恐龙可能利用这种巢穴来抵抗抵挡恶劣的气候条件,因为大冰期使全球性的气候变冷,恐龙无法通过迁徙来改变生存环境。另外,由于大冰期中各种生物停止活动,必然会造成了地层的缺失而形成的地层不连续的假象,所以澳大利亚的恐龙巢穴可能是距今2.22亿年。我们人类正离下次大冰期来临还有1800万年,虽然多四季是生物圈周期性的大灭绝主要原因之一。地球上经过了许多次生物由低级向高级周期性循环进化过程,但是这种周期性的灭绝并非完全由多四季造成的,也许每一轮中的生物活动也可能在一定时间尺度内延长或缩短生态期。例如,关于恐龙大灭绝就有科学家认为,地球上无节制繁殖的恐龙排放了太多的甲烷致使全球气温升高反过来导致地球生物大灭绝。这一轮的生态期,人类诞生了,智慧圈在加速这种灭绝过程还是延长地球生态期的问题上是有所作为的。工业文明才有200多年的历史,就造成这样规模的污染、温室效应和臭氧空洞。如果以这种速度发展,地球的生态期还能持续多久呢?究竟是几亿年、几万年、几千年还是几百年呢?难道我们人类真的希望随着生物圈从一行星转移到另一个行星时一起迁移吗?人类能等到那一天吗?现在,生物圈的进化决定于人类的行为方式,生态文明史的长短由人类自己来写。冰川的形成与融化、海平面的上升与消退、气候的严寒与高温都是由大四季所决定的,生物圈在地球上能持续的时间长短是由大四季和智慧圈共同决定的。用生态文明观看,智慧圈参与生物圈的全面建造,当大冬季来临时,能够有效地保存基因、保存信息,在下一个春季来临时,再利用基因发展生物圈,利用信息增殖发展人类社会。有的学者认为,地史上所谓的几次大灭绝,在全球范围看,只是发生在同一个地质时间而已(例如二叠纪末或白恶纪末的大灭绝),但在地球年时间下,它们之间都存在着早、晚关系,这种早晚关系有时可相差很远,进而从真灭绝和视灭绝的角度否定了生物集群灭绝问题的提出前提。与上述对立,现代天文学已确认银河系是一个外形扁平、中间稍凸的旋涡星系,太阳系位于银道面偏外,距银心2.3万光年,离银道面25光年,以250千米/秒的速度带领太阳系的各天体绕银心公转,转一周约需2.5亿年,两次穿越银道面。由于星云对太阳光的吸收作用,可能会给地球带来冰期,但星云的密度不均,会有主冰期和副冰期。前南斯拉夫数学家米兰科维奇的冰期理论认为到达地球的太阳辐射变化的天体运动因素是地球轨道的偏心率、地轴的倾斜度、岁差现象。地球的偏心率以9.2万年为一周期,地轴的倾斜度以4.1万年为一周期,岁差平均以2.1万年为一周期。米氏理论在解释第四纪冰期、间冰期的气候变化方面是较成功的。但是,米氏冰期理论无法解释在整个地史的时间尺度上为何周期性地出现过5次大冰期(一般认为,地史上曾有过5次大的冰期:其中先寒武纪有过两次较广泛的冰川发育,一次出现在距今23亿年,另一次出现在距今8亿～6亿年;古生代时期也有过两次较大而广泛的冰川运动,一次发生在距今约4.5亿～4亿年的奥陶——志留纪之间,另一次发生在距今约3亿年的石炭二叠纪;第五次大冰期则发生在距今约300万～200万年的第四纪时期)。地球形成距今约46亿年,在距今38亿年左右,地球表面已有流水作用,到距今23亿年的先寒武纪中,当太阳系在银心中穿越星云时便出现了距今23亿年的第一次大冰期(23亿年之前尚缺乏有冰川期的证据),按2.5亿年的周期算,其后有过5次大小不等的冰期。先寒武纪中最后一次大冰期距今约8亿～6亿年,以后每隔2.5亿年左右出现一次大冰期。古生代以来,第一次发生在距今5亿～4.5亿年奥陶——志留纪之间的大冰期使生态环境越来越脆弱漯,以至于引起了距今4.5亿年奥陶纪末的藻菌植物、无脊椎动物和脊椎动物的集群灭绝。因此只有将基因信息保留下来采,才有可能在下一个生态期来临时,使信息迅速增殖,暴发性地创造出更多适合新环境的物种,从而使上一个生态期余下的生物向蕨类植物和两栖动物进化。从信息范型的角度看。寒武纪生命大爆炸的研究在证实了生物世界在经历了突变过程的同时,也对达尔文进化论中的渐变论提出了挑战。当太阳系的结构信息与银河系星云的结构信息相互作用时,其交换信息的增殖是使生物发生突变的内在机理,之所以寒武纪发生生物大爆炸,是因在寒武纪之前,虽然太阳系多次穿越银河系星云,但是当时地球的结构信息质低、量少,在与银河系星云的结构信息的作用中,不足以产生强大的信息增殖,无法产生地球生命大爆炸。因此,可以推论,如果我们不注重保护物种多样性,待太阳系再一次穿越银河系星云时,我们将失去了物种增加的机会。到了距今约3亿年的石炭—二叠纪大冰期(一般大冰期持续1亿年左右)引起了距今2.3亿年的二叠纪末的蕨类植物和两栖类动物集群灭绝,以信息增殖方又在下一个生态期会爆发式地产生更多适应新环境的物种,上一个生态期的生物又向更高一级的裸子植物和爬行动物进化。以次类推,距今7000万年的白垩纪末生物集群灭绝,也应该是距今约1亿年的白垩纪大冰期引起的,地质学家在地史中一定能找到白垩纪大冰期的证据;裸于植物和爬行类动物又会以信息增殖方式在下一个生态期爆发式地产生更多物种,从而又向更高一级的被子植物和哺乳动物进化。现在所谓的距今300万～200万年的第四纪冰期其实并不是大冰期,根据每隔2亿～2.5亿才出现一次大冰期来推算,至少再过1亿年才真正进入有人类出现以后大冰期。第四纪冰期只不过是自白垩纪至下一个大冰期中间的小波动而已,人类正处于白垩纪大冰期之后的生态期,下个大冰期来临距今还有1亿年之久。但是,人类是以智能参与地球生物圈建造的,其作用强度千百万倍地超过了非智能生物的参与强度,如果不加限制,则可千百万倍地缩短这一轮生态期,因而,人类会有可能迅速进入生物集群灭绝阶段。建立全球生态文明观的目的就是要人类的生存不仅要持续到这轮生态期末,其发展的终极目标是如何超越下一个大冰期,避免包括人类在内的生物的集群灭绝。人类只有更自觉地提高生态文明程度和生态意识及生态伦理,才能利用生态期发展自身,完成对大冰期的最终超越。只有在这种意义上才能鉴别什么是真正的真、善、美,才能促进人和自然的和谐,进而从最根本上保证人类的可持续发展。气候变化通常是一种自然现象,不论是冰期或间冰期,文明的人类应该能够跨越冰川期而延续发展。因为人类正是出现在第四纪大冰期中,人类的演化发展时期几乎全部都是在这个大冰期中度过的。当然