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第一章 只是一个理论?第二章 狗、牛和白菜第三章 报春花的宏进化之路第四章 安静与缓慢的时间第五章 就发生在我们眼前第六章 缺失的环节?你说的“缺失”是什么意思?第七章 缺失的人们?不再缺失第八章 你自己在9个月内就做到了第九章 大陆方舟第十章 亲缘关系树第十一章 历史,写满我们的周围第十二章 军备竞赛和“进化的神义论”第十三章 生命以此观之,何其壮哉.12

因此,我们看到一个真正惊人的事实:在加拉帕戈斯群岛的38种豆科植物中,就是在世界上任何其他地方都没有发现过的豆科植物中,竟有30个物种只生长在詹姆斯(James)岛上[圣地亚哥(Santiago)],而在加拉帕戈斯群岛的26种土著植物中,也有22个物种只生长在阿尔贝马尔(Albemarle)岛上[伊莎贝拉(Isabela)],也就是说,现在知道的只有4个物种生长在这个群岛的其他岛上;查塔姆岛(Chatham)[圣克里斯托瓦尔岛(San Cristobal)]和查尔斯岛(Charles)[弗洛雷纳岛(Floreana)]上的植物也有同样的情形。

在这些岛屿上,他注意到同样的现象出现在模仿鸟(Mockingbird)的分布上。

起初由于被我和我同舰的其他几位参加者所捕杀的反舌鸫标本非常之多,而引起我对这方面的极大注意,让我惊讶的是,我发现,查尔斯岛上所有的鸟都属于同一个种(三环反舌鸟,Mimus trifasciatus),阿尔贝马尔岛上所有的鸟都属于最小的一种反舌鸟(M. Parvulus),而詹姆斯岛和查塔姆岛上所有的鸟(在这两个岛之间还有两个岛作为联系链条)则都属于黑色反舌鸟(M. melanotis)。

世界各地的情况,也是如此。某个特定地区的动植物群,都像我们所预料的那样——“一个物种为了不同的目的而发生了改变”(引用达尔文对目前已被命名为“达尔文雀”的雀形目鸟类的叙述)。

加拉帕戈斯群岛的副总督劳森先生(Mr Lawson)所提供的信息,令达尔文大感兴趣:

各个岛上的陆龟种类各不相同,而且他能确切地说出任何一只龟是从哪个岛上来的。我起初没有注意这一点,甚至把从两个岛上采集到的标本部分地混在一起了。我做梦都不曾想到,这两个岛相距只有50~60英里,彼此相望,清晰可见,它们完全是由同样的岩石构成的,气候十分相似,差不多有同样的海拔高度——竟会有彼此不同的生物。

所有的加拉帕戈斯巨龟都与一个特定的大陆陆龟物种阿根廷象龟(Geochelone chilensis)相似,但体型要大得多。在这些岛屿存在的几百万年里的某个节点,一只或几只陆龟不慎坠海,漂流而至。它们是怎么跨过漫长艰苦的海洋而活下来的呢?当然,大多数陆龟是做不到的。但只要一只雌性陆龟做到就好了。而陆龟们,拥有着惊人的良好“装备”,可以横跨海域活下来。

早期捕鲸者曾从加拉帕戈斯群岛带走上千只巨龟,作为他们航行途中的食物。为了保持肉质鲜嫩,他们不会杀死巨龟,而是等到有需要时才这么做,在这个过程中,那些巨龟不食不饮。它们只简单地被放置成四脚朝天式,有时几个巨龟被叠放在一起,因此它们不能爬动。我讲这个故事,并不是为了制造恐惧(虽然我不得不说,这种野蛮残酷的做法吓坏了我),而是为了说明——在没有食物或淡水的条件下,巨龟可以存活数周,它们能轻易活到足够长的时间,随洪堡寒流(Humboldt Current)从南美洲漂流到加拉帕戈斯群岛。那些巨龟确实做到了这一点。

这些巨龟,登上了它们在加拉帕戈斯群岛中的第一个岛,并实现繁殖之后,它们会(再次偶然地)通过“跳岛迁移”,以同样的方式越过较短的距离,抵达群岛中的其他岛屿。它们做了许多动物抵达一个岛屿后都会做的事——它们的体型进化得更大了。这就是长期观察到的“岛屿巨化症”(island gigantism)现象[容易与此混淆的,还有一个同样众所周知的现象——岛屿侏儒症(island dwarfism)][73]。

如果这些乌龟遵循了著名的达尔文雀模式,它们将会在每一个岛屿上,进化成一个不同的物种。然后,即使偶然随波逐流相遇于岛屿间,这些物种之间也将不能杂交(记住,这就是“独立物种”的定义),并且它们会各自进化出不同的生活方式,不被外源基因流污染。

可以说,不同物种的交配习惯和喜好不相容,构成了一种基因隔离,代替了诸岛间的地理隔离。虽然它们在地理分布上仍有重叠,但是它们现在已被隔离在“排他性交配”的“孤岛”。因此,它们就可以歧化得更远。大型、中型和小型地雀,原来分布在不同的岛屿上;现在,在加拉帕戈斯群岛中绝大多数岛屿上,这三个物种共存在一起,但它们从不杂交,并且以不同的种子为食。

陆龟产生新物种的方式与此类似,在不同的岛屿上,不断进化出各自独特的背壳。生活在大一点的岛屿上的物种,进化出“高的圆顶”背壳。那些生活在较小岛屿上的物种,则进化出前端有一个高唇状突出(为了头部伸缩需要)的马鞍形背壳。这样的形成方式,其原因似乎是由于大岛湿度足够草类生长,因而大岛上的龟都是草食性的;而小岛大多是过于干燥不宜生草的,这类乌龟就只能取食仙人掌。这种“高唇鞍壳”使龟的颈部可够到仙人掌,而仙人掌与这种草食性陆龟之间发生的捕食者与被捕食者的“军备竞赛”,致使仙人掌也长得更高了。

陆龟的进化故事进一步增加了地雀模式的复杂性,对陆龟来说,火山是岛中之岛。火山为食草的巨龟提供了干熔岩领域内被低海拔区域所包围的、高海拔的凉爽潮湿绿洲,与沙漠地带相对。每一个较小型的岛屿都有一个单一的大型火山和该岛特有的单一的巨龟类物种或亚种(少数岛屿没有火山和巨龟)。在大的伊莎贝拉岛(达尔文称之为“阿尔贝马尔岛”)上有5个主火山组成的火山链,并且每一个火山都有它自己的龟种(或亚种)。伊莎贝拉岛真的是一个“群岛”中的群岛——一个岛内又包含了一个岛屿系统的岛。并且,这里最优雅地展现了真正地理意义上的“岛屿”[在物种的隐喻遗传(基因)意义上],为进化设下了舞台。这是达尔文在他幸福的青年时代所发现的岛[74]。

圣赫勒拿(St Helena)岛位于南大西洋中,距非洲海岸约1 200英里,是世界上最孤立的岛屿。圣赫勒拿岛拥有约100种特有植物(当时被青年达尔文称为“土著生物”;而老年达尔文则会说,它们是在那里进化形成的)。这些植物,都是属于菊科的森林树种(或者说“曾是”,因为其中一些现在已经灭绝了)。

这些树,其习性类似非洲大陆的树木,但与它们并无紧密亲缘,而是与大陆的草本植物或小灌木有亲缘。古代发生的情况必然是:小灌木或草本植物的几粒种子,机缘巧合地从非洲大陆跨越了这千余英里的鸿沟,在圣赫勒拿岛落地生根,由于森林树木的生态位空悬,它们就进化出更粗壮、木质化的树干,直到形成了完全的树木。类似的,像树一样巨大的雏菊,已经在加拉帕戈斯群岛独立地进化出来了。世界各地的岛屿上都发生了同样的进化模式。

图51 圣赫勒拿岛的森林树种

每一个非洲大湖,都有自己独特的鱼类,以慈鲷科鱼类为主。维多利亚湖(Lake Victoria)、坦噶尼喀湖(Lake Tanganyika)和马拉维湖(Lake Malawi)中的慈鲷科鱼类,各自有数百个物种,彼此完全不同。它们明显地是在这三个湖中分别进化来的,更加神奇的地方在于,在三个湖中,它们不约而同地发展出了同样的“营生方式”。在每一个湖里,似乎都发生了如下情形:不知怎么的,突然进来了一个或两个先驱物种(也许是来自河流),然后,每一个湖泊的先驱物种不断形成新的物种,形成了我们今天所看到的充斥湖泊的数百物种。在同一个湖泊之内,这些萌芽的新物种如何实现了最初的地理隔离,从而使它们发生了分裂?

引入“岛屿”概念时,我曾解释过,从鱼的角度来看,一个湖泊就是被陆地包围的“岛屿”。但我们可能不易想到,传统意义上的岛屿(被水包围的陆地)对一种鱼来说,尤其对一种浅水鱼来说,也可能是一个“岛”。想一想,生活在海里珊瑚礁中、从不冒险进入深海的鱼。从它的角度看,浅水中珊瑚岛边缘就是一个“岛”,大堡礁就是这样一个群岛。在湖泊中也有类似的“岛”。在一个内湖,尤其是较大的内湖里,一块突起的岩石对一条生活习性被限定在浅水的鱼来说,可能就是一个“岛”。几乎可以肯定:一些生活在非洲大湖中的慈鲷科鱼类就是这样实现最初隔离的。大多数鱼类被局限在“岛”周围的浅水中,或在浅水湾与河流入口处。这种方式实现了与其他浅水域单位的部分隔离;这些浅水域单位通过彼此间被偶尔横跨的深水区,连接成了一个相当于加拉帕戈斯群岛的水下“岛群”。

有充分的证据(如矿物样本)表明,在过去的几百年里,马拉维湖的水位经历了戏剧性的起落,在18世纪时达到的最低点,低于现在水位100多米[当我在它的沙滩上度过我的第一个经济型假日时,此湖尚叫“尼亚萨湖”(Lake Nyasa)]。如今它的许多岛,在18世纪并不是“岛”,而是环绕湖滨的露出水面的小山丘。在19世纪和20世纪,马拉维湖的水位上升,山丘变成了岛屿,群丘成为群岛,然后,生活在浅水中的慈鲷科鱼类物种开始形成,当地人称这类鱼为Mbuna。“几乎每一块露出水面的岩石和每一个岛屿都有其独特的Mbuna鱼群,拥有无尽的色彩类型和物种。由于许多这种岛屿和露出水面的岩石在过去200~300年时还是旱地,因而鱼群的形成也是在这个时间发生。”

如此快速地形成新物种,是慈鲷科鱼类尤其擅长的事。马拉维湖和坦噶尼喀湖是古老的,但维多利亚湖则非常年轻。该湖的湖盆仅仅形成于约40万年前,从那以后,它干涸过几次,最近一次是在约1.7万年前。这似乎意味着,它特有的包含450个物种左右的慈鲷科鱼类动物群,仅仅是由百年尺度的进化形成的,并非我们通常认为的“这种宏大的进化分歧需要数百万年才能发生”。关于“进化能在这么短的时间里做些什么”,非洲湖泊的慈鲷科鱼类,给我们留下了深刻印象。它们几乎有资格被列入“就发生在我们眼前”这一章。

澳大利亚的森林和树林,主要由桉属(Eucaly ptus)的树木构成,桉树超过700种,填充了巨大范围的生态位。这再一次让我们可以仿照达尔文关于鸣雀的格言造句:几乎任何人都可以想象得到,桉树“已经为了不同的目的进行了变异”。更著名的、类似的例子是澳大利亚的哺乳动物群。在澳大利亚,拥有或曾经拥有与大陆生物具有等价生态位的许多物种(直到最近,可能由于原住民的入侵而灭绝),分别对应着我们的狼、猫、兔、鼹鼠、鼩鼱、狮子、鼯鼠及其他许多物种。然而,它们是有袋类动物,迥异于我们在世界其他地方所熟见的胎盘类哺乳动物(狼、猫、兔、鼹鼠、鼩鼱、狮子和鼯鼠)。澳大利亚的对等物种都是从几个,甚至一个有袋类祖先物种进化而来的,它们的后裔“选择了不同的目的,并为这些目的而发生了改变”。这个奇妙的有袋类动物群,同时也产生了很多新物种,它们难以在澳大利亚以外找到对应物种。众多的袋鼠科物种大多填补了与羚羊类似的生态位,但它们是跳跃的而不是奔跑的(而树袋鼠填补了猴子或狐猴的生态位)。它们的生存范围从大型的红袋鼠(还有一些已灭绝的甚至更大的物种,包括一种可怕的、跳跃行走的食肉动物)到小型的“小袋鼠”和树袋鼠。曾经有一种巨大的,和犀牛一样大小的有袋类动物——巨袋鼠(Diprotodonts),它与现代的袋熊近缘,但高达3码(9英尺)、肩宽6英尺,重达2吨。我将在下一章再回到澳大利亚有袋类动物的话题。

提起来实在是太可笑,但是恐怕我还是要提,因为超过40%的美国人(我曾在第一章表示惋惜)真的相信《圣经》:认为动物的地理分布应该看起来像它们从诺亚方舟四散离开的情形一样。那么,难道不应该存在某种减少物种多样性的规律,正如我们从集中地撤离一样——也许是亚拉腊山(Mount Ararat)?[75]不用我说你也应该知道——这并非我们所见到的景象。

为什么所有这些有袋类哺乳动物——范围从小巧的有袋小鼠,中型大小的考拉和袋兔(bilbys)一直到大袋鼠和巨袋鼠属动物(它们都有“袋”,但没有任何胎盘),要从亚拉腊山集体迁居到澳大利亚?它们采取了哪条路线?为什么没有一个成员中途掉队,定居在印度或中国,或一些沿伟大的丝绸之路分布的避难所?为什么整个古生的贫齿目[包括所有的20种犰狳(包括灭绝的巨型犰狳)、所有的6种树懒(包括灭绝的巨型树懒)、所有的4种食蚁兽]都准确集结在南美洲,途中没有留下定居者的一点儿痕迹、皮毛或甲壳?为什么和它们同在的豚鼠形啮齿类次亚目下的动物[包括豚鼠、刺豚鼠、无尾刺豚鼠、巴塔哥尼亚野兔(maras,豚鼠的一种)、水豚、龙猫和许多其他动物]构成了一个南美洲特有的啮齿动物种群,不见于任何其他地方?为什么整个猿亚目,如阔鼻猴,定居于南美洲,而不是任何其他地方?难道不应该至少其中有一些已经“加入”了其他猿类物种的迁徙,如在亚洲或非洲的狭鼻猴?而且,难道不应该至少有“一种”阔鼻猴属物种和狭鼻猴属一起到了新大陆?为什么所有的企鹅长途跋涉,向南步行到南极,而不会有某种企鹅单独到了同样环境适宜的北极?

曾有一种狐猴的祖先(依旧很可能是一个单一物种)来到了马达加斯加。现在,该岛上有37种的狐猴(加上一些灭绝的)。它们的身长范围,包括从比仓鼠还小的侏儒狐猴,到一种比黑猩猩还大的熊一样的巨狐猴(最近才灭绝)。所有这些狐猴,每一只都生活在马达加斯加。在世界上的其他地方都没有狐猴,在马达加斯加则没有猿类。拒绝相信进化史的那四成人,对这种情况的出现,究竟是怎样看待的?是否狐猴属的37个甚至更多的种,都以马达加斯加作为目的地,跳下诺亚方舟的甲板并迅速逃生(就浣熊的例子,是毫不夸张的),没有任何一只在穿越非洲大陆的中途停下,停留在其中任一地点?

再一次地,我对自己“杀鸡用宰牛刀”感到抱歉,但我也是情非得已——因为超过40%的美国人对诺亚方舟的故事深信不疑。我们本应该忽略他们,继续我们的科学探讨,但我们不能这么做,因为这四成人控制了学校的董事会,他们在家里教育自己的子女,剥夺了子女受教于称职的科学教师的权利;“他们”包括美国国会的许多议员、一些州的州长,甚至包括总统和副总统的候选人。他们有足够的金钱和权力,建立了研究所、大学甚至博物馆——在那里,孩子们骑着与实际尺寸等大的机械恐龙模型,大人们会郑重地告诉那些孩子,这些恐龙曾和人类共存。而且,最近的民意调查显示,欧洲部分地区和大部分伊斯兰世界也同样不甘落后。(或者应该解读为“做法超前”?)

即使我们抛开亚拉腊山不说,即使我们保持克制,不讽刺那些相信诺亚方舟神话的人,任何“分别创造理论”也都会面临类似的问题:一个全能的造物主,将他精心制作的物种植入那些岛屿和大陆,为什么其方式却恰恰不可阻遏地表明了,这些物种是从其进化地点完成进化并分散开的?为什么他将狐猴类都放在马达加斯加,而不放在其他任何地方?为什么南美洲只有阔鼻猴,而非洲和亚洲只有狭鼻猴?为什么在新西兰除了能飞到那里的蝙蝠,没有哺乳动物?为什么在岛链中的动物和临近岛屿上的动物,彼此间最像,以及为什么它们和那些在最近的大岛或大陆上的动物也总是有相像之处——并不很像但仍旧不会错认?还有,除了能飞的蝙蝠及那些用人类的独木舟“运”过去的生物之外,为什么造物主只把有袋类哺乳动物放在了澳大利亚?事实上,如果我们调查每一个大洲、岛屿、湖泊、河流、山顶、山间河谷、森林和沙漠——要理解动植物分布的不二法门,就是(再次)学习达尔文对加拉帕戈斯地雀的洞察:“人们确实会推想,后来由外边引进了一个物种……然后这个物种为了各种不同的目的,发生了变异。”

达尔文痴迷于岛屿,随着贝格尔号的航行,他广泛地游历了好几座岛。他甚至弄清楚了一种重要岛屿——珊瑚岛(由叫作“珊瑚”的生物建造而成)是如何形成的这种令人惊讶的真相。达尔文后来认识到岛屿和群岛对自己的理论至关重要,并且,他做了几个实验以解决“地理隔离是物种形成的序幕”这一理论产生的问题(物种形成并不是他的用词)。例如,在一系列实验中,他将种子长时间地浸泡在海水中,并表明,即使经过长时间浸泡(长到足以使种子从大陆漂到临近的岛上),其中仍有一些种子保留了发芽能力。另一方面,他发现青蛙卵触海水即死,他利用这一点,很好地解释了青蛙的地理隔离这一显著事实:

关于海洋岛上整目生物缺失的情况,博里·圣樊尚(Bory St. Vincent)很久以前就说过,两栖类(青蛙、蟾蜍、蝾螈)从来未见于在大洋中分布的任何岛屿。我曾经煞费苦心地要验证这一断言的真伪,结果发现这一断言完全正确。曾有人向我保证,在新西兰大岛的山峰上存在一种青蛙,如果这个消息无误的话,我推测这个例外可以借由冰河期作媒介来进行解释。这种青蛙、蟾蜍、蝾螈在这么多海洋岛上普遍缺失的情况,不能归因于这些岛屿的物理条件不行。事实上,岛屿看起来特别适合这些动物的生存,因为青蛙被引入了马德拉(Madeira)、亚速尔(Azores)和毛里求斯岛(Mauritius),结果繁殖成灾。不过,据知这些动物和它们的卵触海水即死,因此根据我的观点,我们就可以看到它们在跨海传播方面为什么会有这么巨大的困难,也就理解了它们为什么不生存于任何海洋岛。但是,根据创造论,它们为什么没有被创造于岛上呢?这就很难解释。

达尔文清楚地意识到,在他的进化理论中物种地理分布的重要性。他指出,如果我们假定动物和植物是进化来的,就可以解释大多数的事实。由此,我们应该期待(并且我们也的确发现了)现代动物往往生活在有与之相似的化石的同一个大陆,这些化石极有可能是这些现代动物的祖先,或者是它们祖先的近缘种。我们应该期待动物与同它们相似的物种共享同一个大陆(我们发现的确如此)。关于这个问题,下面是达尔文通过对他熟知的南美洲动物投以特别关注而得到的答案:

不过,比如博物学家在从北向南走的时候,必然会看到具有不同物种,但有明显联系的生物群发生互相更替,一种取代另一种,并对此印象深刻。他能听到类缘很近但是种类却不同的鸟儿,鸣声相近,筑巢的方式差不多,但又不太一样,鸟卵的颜色也几乎差不多。麦哲伦海峡附近的平原栖息着一个美洲鸵属的物种,北部的拉普拉塔(La Plata)平原生活着同属的另一个美洲鸵属物种,但它们并不出产同纬度下非洲和澳洲发现的真正的鸵鸟或鸸鹋。同样在拉普拉塔平原,我们看到的刺豚鼠和绒鼠与我们的野兔和家兔的习性基本相同,也同属于啮齿目……但是它们明显地表现了一种美洲类型的结构。我们攀到科迪勒拉(Cordillera)的高山上,能发现一种高山种绒鼠;我们俯瞰水面,虽然找不到河狸和麝鼠,但却能看到河狸鼠和水豚(美洲版的啮齿目)。

这大部分是常识,通过这一方法,达尔文能够对广泛的现象给予说明。但是,也有某些关于动植物和岩层的地理分布的事实,需要一个不同类型的解释:一种不是“常识”的解释方式,如果达尔文知道这种解释的话,必定会大吃一惊,并且为之着迷。

大地曾移动过吗?

在达尔文时代,所有人都认为世界地图是非常恒定的。达尔文的一些同代人,的确赞成用“巨型大陆桥曾经存在,如今已被淹没无遗”的可能性,来解释如“南美洲和非洲之间植物区系的相似性”这类问题。达尔文本人并不太相信大陆桥的说法,但他一定会因为现代证据表明“整块大陆在地球表面移动”而欢欣鼓舞。这为某些动植物分布的主要事实,提供了迄今为止最好的解释(特别是对化石的分布)。例如,南美洲、非洲、南极洲、马达加斯加岛、印度和澳大利亚的化石之间存在的相似性,如今我们可以通过“伟大的南方大陆冈瓦纳(Gondwana)曾经整合了这些现代陆岛”来解释。再一次地,我们后来的探测“被迫”得出“进化是事实”这一结论。

旧日所称的“大陆漂移说”,其首倡者是德国气候学家阿尔弗雷德·魏格纳(Alfred Wegener,1880~1930)。魏格纳观察世界地图,注意到一个洲或岛的形状常常和对面的海岸线吻合,就好像这两块陆地是两块拼图(即使双方相隔很远),但他并不是作出这种观察的第一人。我并不是在谈论美国本地的小例子,如将怀特岛(Isle of Wright’s)整齐地嵌接到新罕布什尔州海岸,就像索伦特(Solent)海峡几乎不存在一样。魏格纳和他的前辈注意到的,是对非洲和美洲整个大洲而言,这种拼合似乎也是有效的。巴西海岸看起来像是被裁下的一样,吻合到西非隆起的南部,而非洲北部的隆起也很好地吻合北美洲从佛罗里达州到加拿大的海岸线。不仅仅是形状上的大致相符,魏格纳同样指出,南美洲东岸和非洲西岸的对应部位之间的地质层系也是匹配的。略微不明显的是,马达加斯加岛的西岸很好地吻合了非洲东岸(并不是今天非洲南部海岸与之相对的一部分,而是坦桑尼亚和肯尼亚往北一点的海岸),而马达加斯加岛东岸长而直的海岸线和印度西部的直边相似。魏格纳还指出,如果世界地图一直都是以今天这样的方式存在,那么在非洲和南美洲发现的古化石之间的相似程度就太出乎人们的意料了。考虑到南大西洋的辽阔,这是怎么回事?难道这两大洲曾经非常靠近,甚至曾为一体吗?这个想法在当时令人着迷,但它超越了那个时代。魏格纳同样注意到了马达加斯加和印度两地化石的相似性。并且,北美洲北部和欧洲的化石之间,也类似地存在很生动的密切关系。

这些观察,使魏格纳大胆地提出了他的“异端邪说”——大陆漂移假说。他提出,世界上所有大洲都曾经联合在一起,构成一个巨大的超级大陆——他称之为“泛古陆”(Pangaea)。他提出,随着地质时间无垠的流逝,“泛古陆”逐渐自我分割,形成了今天我们所知的几个大洲,然后慢慢地漂移到它们目前的位置,并且漂移仍在进行中。

用今天流行的话说,人们几乎可以听到与魏格纳同时代的“怀疑派”纷纷嘀咕:“他吃错什么药了?”然而我们现在知道,魏格纳是对的。或者基本上是对的。虽然魏格纳具有远见卓识和伟大的想象力,但我必须明确地说,他的大陆漂移假说,与我们的现代板块构造理论仍有显著差别。魏格纳认为,大陆像巨轮一样,部分浸浮于水中,在海上乘风破浪地前进,就像怪医杜里特(Dr Dolittle)[76]的名叫“Popsipetl”的空心岛——不同的是,大陆是漂浮在这颗行星的半流质地幔上的。对此,其他科学家有足够的理由筑起怀疑的壁垒——是怎样排山倒海的力量,能促使南美洲或非洲大陆这么大的物体移动数千英里?在介绍支持它的证据之前,我应该先解释现代板块构造理论与魏格纳理论有哪些不同。

在板块构造理论中,整个地球表面,包括海底多种多样的地形,组成了一系列像盔甲一样重叠在一起的岩层。我们所看到的“大洲”,是板块高于海平面的加厚部分。每个板块都有更大部分位于海平面以下。与魏格纳的概念不同,板块并不是在海面上“航行”,或“犁”过地球的表面,板块就是地球的表面。不要像魏格纳那样认为,几片“大陆”自己把自己拼接在一起或彼此分开,事实并不是这样。请反过来想象,在一个被称为“海底扩张”的伟大过程中,板块在其成长的边缘之处,正在不断地被新造着(这一点我会在后面解释)。在另一侧的边缘,一个板块可能会俯冲到邻近板块之下;或者,这里邻近的板块可能会彼此沿边缘滑动。彩页17的图片展示了加利福尼亚州圣安德烈亚斯断层(San Andreas Fault)的一部分,这是太平洋板块和北美互相冲剪的边缘。海底扩张和俯冲相结合,意味着在板块之间没有空隙。整个地球表面都由板块覆盖,每个板块的消失都意味着它从另一边俯冲到邻近板块下面,或从另一个板块上滑过,而它的生长则来自别处的“海底扩张带”。

想象一下,必定曾经有一条巨大的裂谷蜿蜒藏身于冈瓦纳大陆之下——在未来的非洲和南美洲板块之间,这是多么激动人心!毫无疑问,这条裂谷首先要密布湖泊,就像现在的东非大裂谷一样;然后,随着地质构造的极度痛苦的撕裂,南美洲被撕离,裂谷将充满海水。想象一下这样的画面:一些矮胖的恐龙版的科尔特斯(Cortez)[77][78]立身于正在缓慢分离的“西冈瓦纳”之上,望穿这弯长长的狭窄海峡。魏格纳对诸陆的形状像拼图一样互补的判断,无疑是正确的。但他认为“大陆是巨筏,耕海一般穿过它们之间充斥海水的沟隙”则是错的。南美洲和非洲,以及它们的大陆架,仅仅是两个板块上增厚的部分,这两个板块大部分的岩石表面位于海平面以下。板块构成坚硬的岩石圈(真正的“岩石的圈”)漂浮在灼热、半熔状态的软流层(sphere of weakness)上。软流层不像岩石圈的岩性板块一样具有刚性和脆性,软流层具有柔性的感觉,其活动有点像液体:具有柔韧性,就像腻子或乳脂糖(不一定是熔融态的)。令人略感困惑的是,这两种同心球面之间的区别并不完全符合我们比较熟悉的(基于化学组成而不是物理性质)对“地壳”和“地幔”的区分。

图52 从魏格纳的“大陆漂移”假说产生灵感的漫画

大多数板块由两种不同类型的岩石构成的岩石圈组成。深海底覆盖着一层相当致密的火成岩,厚约1万米。这层火成岩上覆盖着沉积岩和泥土组成的表层。重申一次,“大陆”就是一个板块露出海平面以上的可见部分,它这么高是因为此处的板块表面被不太致密的岩层加厚了。板块在海平面下的部分在其边缘正在不断地生成——例如,南美洲板块是东缘,非洲板块则是西缘。这两个边缘构成了大西洋中脊,该中脊沿大西洋的中间,从冰岛蜿蜒向南,直到遥远的南方(事实上,冰岛是该中脊抵达海面的唯一显著部分)。

类似的海底山脊也正在世界其他地区喷涌出其他板块(见彩页18~19)。这些海底山脊的作用方式就像被拉长的喷泉(在缓慢的地质时间尺度意义上喷涌)令熔岩不断涌上来,这就是我前面已经提到的所谓“海底扩张”的过程。在中大西洋,由海底扩张而来的边缘似乎将非洲板块向东推动,而将南美洲板块向西推。人们将之形容为一对住不同方向延展的卷顶桌(rolltop desks),这一形象颇为贴切,但是我们要记住,这一切都是在一个过于缓慢的时间尺度上发生的,非人类的肉眼所能察觉。事实上,南美洲和非洲拉开的速度已经有一个令人难忘的比喻——手指甲生长的速度(这个比喻太过令人印象深刻,它已几乎成为老生常谈)。而目前“它们已远隔数千公里”的事实,进一步证明了地球年龄亘古悠长,不符合《圣经》所述。这可与我们在第四章谈论的放射性证据相比较。

刚才,我用了短语“似乎……推动”,我必须现在收回。它很容易让人想起那些沿各自的大陆板块,从后面推涌的“卷顶桌”。这是不切实际的;这种比例完全不对。板块过于庞大,以至于由沿洋中脊的火山力量从后面推涌是不可能的。就好比,游泳的蝌蚪想尝试推动超级油轮,那是不可能的。但现在,下面就是关键点。软流层,有准液体的性质——对流能传过其表面,从而扩展到板块的整个区域。在任何一个地区,软流圈都正慢慢朝着一致的方向移动,然后在更深的层面反向绕回。例如,南美洲板块的软流层的上层,正在义无反顾地向西。虽然不能想象上涌的“卷顶桌”的力量可以推动整个南美板块,但完全可以想象对流在板块的一个较低的层面之下缓慢而稳定地朝一个方向涌动,它就可以承担得起“浮动”大陆的“搬运工作”。我们现在已经不是在谈论蝌蚪。处在洪堡洋流中的一艘超级油轮,关掉发动机,的确会随流而动。

总而言之,以上就是“现代板块构造理论”。我现在必须转向那些证据,以表明它是真的。其实,正像被确立的科学事实那样[79],这一理论也有很多不同种类的证据,但我只打算谈谈最引人注目的优雅证据——就是从岩石年龄得来的证据,尤其是从它们的“磁条”当中得来的证据。这几乎好得令人难以置信,完美地验证了我所说的“侦探在案发后才来到罪案现场”这一类比,不可阻遏地被引领到唯一的结论。我们甚至有一些看起来非常像指纹的东西——存在于岩石中的“巨大的磁性指纹”。

我们可以随着看不见的“侦探”一起航行,在一艘定制的、能承受巨大深海压力的潜水艇中,跨越南大西洋。潜艇装备有向下钻取岩石样本的设备,它穿过海底表层沉积物,下探到岩石圈本身的火山岩;并且,它还有一个内置实验室,能用放射性定年法测定岩石样品的年龄(见第四章)。探测器被设置了一个程序,从巴西的马塞约港(Maceio)开始(纬度在赤道以南10度)向正东航行,驶过50公里左右的大陆架浅海(目前而言,算作南美洲的一部分),然后我们封闭高压舱,潜入水中(多么轻描淡写!),俯冲而下,达到一定深度,在那里,通常看到的唯一的光是偶尔闪烁的绿色荧光,来自居住在这个陌生世界的奇异生物。

当我们降到近6 500米深,触到海底,我们向下钻火山岩石圈,并取到一块儿岩芯样本。船上的放射性年代测定实验室着手工作,报告其年代是白垩纪早期(约1.4亿年前)。潜艇平行于南纬10度纬线向东航行,以同样的间隔距离获取岩石样本。每个样本的年代都仔细测定,并且,这个“侦探”仔细辨识所有年代,想找到一种模式——他不必看很远,即使外行如华生博士(Dr Watson)也不会错过它。当我们沿着海底的大平原向东航行,岩石显然是越来越年轻化,稳步地年轻化。在我们行至约730公里时,岩石样本来自白垩纪后期,大约是0.65亿岁,这恰好是最后的恐龙灭绝之时。当我们接近中大西洋,而潜艇的探照灯开始辨认出一个巨大的水下山脉的山麓范围,岩石年轻化的趋势继续着。这是在大西洋中脊(见彩页18~19),现在我们的潜艇必须开始上升。我们一边上升,一边不断地采集岩石样本,注意到岩石越来越年轻化。当我们到达脊峰时,这里的岩石是如此年轻,仿佛就是刚刚从火山涌出的新熔岩。事实上,几乎就是这样。最近一系列的火山喷发使阿森松岛成为大西洋中脊,海拔突出的一部分(好吧,最近大约是指600万年前,同我们一路潜行所采的岩样的标准相比,确实可以说“最近”)。

现在,我们向非洲推进,在山脊的另一侧——东大西洋深海底部的平原。我们继续采集岩石样本,你已经猜到了——由于我们向非洲航行,岩石现在变得老龄化了。这是在我们到达大西洋中脊之前,就已经注意到的镜像对称的分布模式。我们的侦探可以毫不怀疑地提出解释。这两个板块,随着海底扩散远离山脊而彼此分离。来自山脊本身火山活动的所有新岩石,被附加到两个不同的板块,然后被这张或那张“卷顶桌”向着相反的方向,各自带走,这两张“卷顶桌”一个被我们称为“非洲板块”,另一个被称为“南美洲板块”。在彩页18~19,图片上用假色说明了这个岩石年龄演变的过程,红色表示最年轻的岩石。你可以看到,大西洋中脊两侧岩层年龄的分布互为镜像——真是精美绝伦。

这是一个多么美妙的故事!但还有更棒的。当探测人员在船载实验室处理样本时,他们发现了岩石样本的“更精妙之处”:从深层岩石圈采集到的岩石内核略带磁性,就像指南针。这个现象很好理解。当熔岩凝固时,地球磁场令其构成火成岩的微小晶体发生极化,从而留下了地磁的印记。这些晶体就像凝结的微小指针,锁定的方向就是熔岩凝固之时它们所指的方向。现在,我们早已知道,地球的磁极并非固定,而是移动的,可能是因为地球核心的融铁和融镍混合物的缓慢流动。目前,北磁极位于加拿大北部的埃尔斯米尔岛(Ellesmere Island)附近,但它不会永远在那里。水手使用磁罗盘来确定正北时,需要寻找一个校正因子,而校正因子随着地球磁场的波动而每年都有所改变。

只要我们的侦探认真记录下他所钻取的岩芯的确切角度,则凝结于每个岩芯里的磁场就会告诉他,熔岩凝固成岩石的那一天地球磁场的位置。其理由是这样的:地球的磁场不定期地每隔几万年或几十万年,就会发生完全逆转,大概是因为发生在融镍/融铁核心里的重大转变。北磁极翻转到原来的南极附近,而南磁极翻转到北极附近。自然,岩浆从深海底部涌上来,凝固成岩的时候,就采取了那一天北磁极的位置。由于每几万年或几十万年,地磁极都会发生反转,所以磁力仪可以检测沿基岩生长的条纹:其中,指向一个方向的磁场条纹和指向另一个方向的磁场条纹相间排列。我们的侦探在地图上用黑色和白色分别标记它们。而当他观察地图上指纹一样的条纹时,他会注意到一个明确无误的模式。由于着色的条纹表示了岩石的绝对年代,大西洋中脊西侧的磁性指纹条纹和东侧的条纹,呈现为优雅的镜像。正如你所设想的,岩石的磁性产生于熔岩首先凝固在中脊时,然后以一个固定但很慢的速率,以相反的方向从山脊向外移动。这很简单,我亲爱的华生[80]。

回到第一节的术语,魏格纳的“大陆漂移假说”变形为“现代板块构造理论”是一个“试探性假说变成一个被普遍接受的理论或事实”的范例。板块构造运动在这一章是举足轻重,因为没有这些运动,我们就完全无法理解动植物在世界各大洲和岛屿的分布。当我谈到最初分隔两个初期物种的地理屏障时,我曾提出“地震令一条河的河道分流”的例子。我也提到,板块构造的力量,可使大陆分裂成两半儿巨大的碎片,并向相反的方向移动,碎片上携带着“动植物乘客”——这便是“大陆方舟”。

马达加斯加和非洲曾经是南方大陆冈瓦纳的一部分,冈瓦纳还包括南美洲、南极洲、印度和澳大利亚。约1.65亿年前,冈瓦纳古陆开始解体(按我们的认知标准,这一过程极其缓慢,简直令人心焦)。在这个时间点上,马达加斯加仍旧和印度、澳大利亚及南极洲联合在一起,构成东冈瓦纳,被从非洲的东侧驱离。大约是同时,南美洲从反方向被从西非驱离。东冈瓦纳大陆本身分裂的时间相当晚,而大约在9千万年前,马达加斯加最终从印度分离。旧冈瓦纳大陆的每个碎片都携带着它的动物和植物构成的“行李”。马达加斯加是一艘真正的“方舟”,印度是另一艘“方舟”。上面的生物,如鸵鸟和隆鸟的祖先,可能起源于马达加斯加–印度,当时两者仍然连接在一起。后来,两者分裂了,那些留在“马达加斯加巨筏”上的,进化成为隆鸟,而鸵鸟的祖先随着印度这条“好船”航行,随后印度与亚洲相撞并形成了喜马拉雅山脉——鸵鸟的祖先遂被放生于亚洲大陆,并最终在此找到了通往非洲的路——非洲是它们今日所踏脚立足的主要领地(雄性鸵鸟确实用踏脚的方式打动雌性鸵鸟)。唉,我们再也见不到隆鸟了(或者说再也听不到这种隆鸟了,因为如果它们在地面跺脚,地都会颤动。真是可惜)。隆鸟体型之大,远远超过最大的鸵鸟,这些马达加斯加的巨鸟可能就是传说中的“大鹏”——水手辛巴达(Sinbad)的第二次远航中的重要角色。虽然这种鸟大到足够让一个人骑在它身上,但它们没有翅膀,所以根本不可能像故事里说的那样让辛巴达乘其高飞[81]。

现在已牢固确立的板块构造理论不仅说明了化石和生物分布的众多事实,也提供了更多的关于地球及其古老性的证据。因此,它对于神创论者来说,应该是“如鲠在喉”(至少对“年轻地球派”神创论者来说是这样)。他们要如何应对这一项诘难?说起来,他们的反应确实很古怪。他们不否认大陆的漂移,但他们认为,这一切都是在最近的诺亚洪水时代迅速发生的[82]。你可能会认为,既然他们在数量多、范围广的进化事实证据面前,会欣然地把那些不利于自己的证据打折扣,那么他们也会用同样的伎俩,处理板块构造的证据。但是没有——奇怪的是,他们接受了“南美洲曾和非洲紧贴在一起”的事实。他们似乎认为这是确凿的证据,但是对于进化这一事实的证据(只会比上述证据更强,不会更弱),他们却兴冲冲地否认了。既然他们这样轻视证据,人们不禁纳闷:他们为什么不一网打尽,简单干脆地否认整个板块构造理论。

在《为什么要相信达尔文》一书中,杰里·科因对地理分布的证据,进行了精湛处理。他是关于物种形成最权威的资深作者,其新著的水平值得期待。那些当证据不支持其立场(《圣经》所言为真)时倾向于忽视证据的神创论者,受到了杰里·科因的迎头痛击:“如今,进化的生物地理学证据是如此强大,以至于我从来没有见过神创论的书、文章或演讲试图反驳它。神创论者只是假装这些证据不存在。”神创论者的行为就好像只有化石为进化提供了唯一的证据。化石证据确实很强大。自达尔文时代以来,被发现的化石汗牛充栋,甚至可以装满许多火车车皮,而且所有证据,都积极地支持进化论,或与进化相匹配。更引人关注的是(正如我已经强调过的),没有一个化石与进化论相悖。然而,我想再次强调这一点——再强有力的化石证据,也不是我们所有证据中最强的。即便是未曾发现过一块化石,仅从现存动物那里得到的证据,仍然会压倒性地迫使我们得出结论——达尔文是对的。“案件发生后才抵达犯罪现场的侦探”所能收集的尚存的线索证据,要比化石证据更不容置疑。在本章中,我们已经看到,岛屿和大陆上的动物分布恰恰是我们所预期的——它们都有亲缘关系,都是从很久以前的共祖进化而来的。在下一章里,我们将在现代动物之间进行相互比较,观察其特征在动物王国中的分布,尤其是比较它们的遗传密码序列,并得到同样的结论。

* * *

[71]这段诗句节选自刘易斯·卡罗尔(Lewis Carroll)的长诗《猎蛇鲨》(The Hunting of the Snark),贝尔曼是诗中角色。——编者注

[72]出自《贝格尔号环球航行记》(The Voyage of the Beagle)。维多利亚时代的博物学家往往会在他们的著作中直接作出这种评价。我的祖父母拥有的一本鸟类书籍上,关于鸬鹚的条目一开头便坦白地写道:“对于这种糟糕的鸟,没什么好说的。”

[73]在岛屿上,进化的规律似乎是这样的:大动物变小[例如,在如西西里(Sicily)岛和克里特(Crete)岛这样的地中海岛屿上,有着和大狗一样高的“侏儒象”],而小动物则变大(如加拉帕戈斯陆龟)。有几种理论可以解释这种歧化趋势,但其中细节将会使我们跑题,远离本节所述内容。

[74]这些关于巨龟物种的段落,摘录自我的一篇文章,此文是我在加拉帕戈斯群岛的“猎犬号”(Beagle)上写的(不是那艘真船,真船已经不幸被毁坏无遗),发表在2005年2月19日的《卫报》上。

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