气候剧变是人类起源的关键

周　云 香港《文汇报》2007-09-06

究竟生命是怎样起源的？究竟能人、直立人和人类的演变关系是怎样的？至今仍然是科学界争论不休的话题。原来，所有这些问题的谜底，都与地球的气候变化有密切的关系。全世界的科学家正在研究地球气候的重大变化时期，气候变化对于生物的进化条件有什么影响，能否找出其规律性？这是自然科学十大谜题之一。最近，中德两国科学家公佈了一项最新重大研究，大约在5—6亿年前，地球上发生了3次史上最大规模的异常事件。这可能导致了原始低级生命基因的突变、重组，继而大规模的动物及人类的「祖先」才迅速繁殖起来。

生命大爆发留下大堆问号

　大约7.5—6.5亿年前，地球上白雪皑皑，平均温度在零下30摄氏度以下。这就是地球史上著名的「大冰期」。大量如微生物之类的原始生命，被冰封在地下，无法实现生命的进一步突破。奇怪的是，到了5.8亿年前的「寒武纪」，动物生命在毫无征兆的情况下繁荣起来，一派生机勃勃的情景，三叶虫、小春虫等等动物都大量出现了。动物品种的丰富令专家咋舌，于是科学家把这个时代定为「寒武纪大爆发」。但是，冰川是如何过渡到生命突然繁荣的时代呢？历史留下了一大堆的问号。

　地质学上的证据显示出在地球整个的自然历史中，至少有十分之九的时间是温暖气候所主宰的时代，如古生代早期，从寒武纪起，经奥陶纪、志留纪至泥盆纪，漫长的2.5亿年中；整个中生代至新生代的新第三纪的约2亿多年，气候都是以温暖为优势，当然其中肯定包含间隔着若干个短暂的寒冷时期（冰期）。为冰期所中断的时期的持续时间和影响范围，难以确认，但仅从对地层沉积物的研究上来看，似乎在前寒武纪（距今6亿年前）和石炭、二叠纪（距今3.5~2.25亿年）曾出现过大冰期。在最近的一百万年中以寒冷气候为主导，即第四纪大冰期时期。

3次「浩劫」空前绝后

　北极地区的冰盖向中纬度地区大幅度扩张，最强盛的时候到达过北纬57度，某些地方冰盖的厚度达2千米。大冰期中间隔着温暖的间冰期，冷暖的气候变迁引起冰川的消长进退，对欧洲阿尔卑斯山的冰川地貌研究表明，近一百万年的第四纪冰期分为四个冰期，为三个相对温暖的间冰期所分隔。冰期与间冰期相比较，中纬度地区的山地雪线升降幅度可超过1,200米。在我国北方第四纪沉积层所出土的化石中，代表寒冷气候和温暖气候的生物，前者如披毛犀、猛象、虎耳草和阴地蕨等，后者如梅氏犀、水牛、榆属、柳属等，证明了第四纪时期我国的气候变迁；再如广泛分佈于西北和华北的黄土沉积和其下的红土层，显示出温暖气候向寒冷干燥气候的变迁。当第四纪时，不仅我国的西部高山，而且中、东部的秦岭太白山、台湾玉山都分佈有冰川。大约1万年以前，气候转暖，冰川退缩，地球再次进入了温暖的间冰期。

　中国科学院南京古生物研究所的朱茂炎研究员介绍，经过研究确认，在6.3亿年前、5.5亿年前、5.4亿年前地球上肯定发生了3次明显的异常事件，其规模、强度是空前绝后的。朱茂炎描述，变化过程极其惊心动魄，南极北极磁极倒转、地球大陆板块裂解、火山呼啸喷发，冰川开始溶解，滚烫的熔浆与冰碰撞后发生巨大的声音，地球气温开始急速升高，全球海平面上升。类似磁极倒转这样的事件如果发生在现在，可以说是人类灭顶之灾。但在那时，确使冰封许久的原始生命一下爆发，冰火的激情碰撞容易激发新的生命基因。虽然上面的这幅场景还有待进一步研究确认，但是在华南地区，已经有研究表明那个时期火山和热水活动非常频繁。动物生命很可能起源于火山和热水附近。

非洲气候适合古人类生活

　「冰河时代」是个通名，也是个专名，地球46亿年的历史，反覆发生过大规模的气候变迁，「冰河时代」是其中的一种。5,500万年前，也就是新生代古新世结束时，北极海的气候像今日的地中海一样温暖。他们的证据来自北极南方两百公里的海底沉积层，其中有只能在亚热带海域生存的藻类化石，而早些时候生活在当地水域的物种，却不见踪影。换言之，当年水温在摄氏20度左右。1980年代，海洋地质学家在南极也发现过同样的证据。科学家推测，当时大气中可能突然增加了许多温室气体，特别是甲烷，才造成那么大规模的气候变迁。至于那些甲烷怎么来的，没有人知道。

　在冰河时期，1,000万年前左右和300万年前，地球大多数地方冰天雪地，没有植物，动物稀少，气候最温和的地方是非洲东部，这里森林覆盖面积广，适合猿人、能人、直立人生活。最古年代的古人类化石，都在非洲出土，说明在冰河期，非洲热带雨林气候最温和，这是灵长类动物大发展的理想地点，也是人类祖先与大猩猩分道扬镳，成为两个物种的地点。

千万年牙齿　埃塞沙中藏

　日本和埃塞俄比亚的研究人员在埃塞俄比亚沙漠地层里发掘出1,000万年前类人猿的牙齿化石。科学家说，这些「石头牙」与现代大猩猩的牙齿有些相像，如果这种类人猿确实是现代大猩猩的直系祖先，那么大猩猩的进化历史有可能改写。

　2006年他们在埃塞俄比亚首都亚的斯亚贝巴以东约170公里的一处溪谷，发现一颗裸露于地面的类人猿犬齿化石，今年又在该化石周围发掘出8颗臼齿化石。从化石周边地层的地质年代分析，这些化石源自生活在距今至少1,000万年前的类人猿。这是科学家追溯人类起源和发源地的一次重大突破。

　一直以来，人类起源有两种说法，第一种说法是五百万年前，人类分别在世界各地演化发展，有多个发源地，蒙古人种有自己的发源地，高加索人种有自己的发源地，非洲的人种有自己的发源地。第二种说法，类人猿起源于非洲，大猩猩和现代人都有共同的类人猿祖先，类人猿的祖先后来在非洲分道扬镳，一支演变成黑猩猩，另一支演变成现代人；所有现代人的祖先都是发源于非洲，然后分支在各大洲繁衍，演化为不同人种。笔者持第二种观点—「出非洲论」。这种观点的论据，就是人类的起源和发展，都同地球的气候演变有关。