文|鄧濤
古生物學家
中國科學院古脊椎動物與古人類研究所研究員
我們看見的這些(已經滅絕)的動物都是在電影裏面或者藝術家畫的複原圖裏面。而我們真正要能見到這些動物,只能看見它的化石。
內蒙古薩拉烏蘇發現的披毛犀骨架
就像我們圖中看見的,一個披毛犀骨架的化石,它的頭骨、身體都有。大家會問,化石就是骨頭嗎?你怎麽知道它身披長毛?
這樣的動物,它生活在冰河世紀,比如在西伯利亞,有很多的沼澤地帶,如果這樣的動物陷入到裏面去了,就會死亡。它就會冰凍在這裏面,所以說我們從這個化石裏面,跟大多數看的骨架化石不一樣,它確實是身上的長毛也保留下來了,而且它的胃裏面,吃的那些食物也冰凍。我們知道它是吃什麽樣的食物,比如說什麽樣的植物。
還有很有意思的一點,幾萬年以前,我們人類,他看見的動物,畫在洞穴的牆壁上,就像壁畫一樣。比如中間的這個在法國南部的洞穴裏看見的,大家可以看見它是長長毛的,而且這個長毛就跟我們今天看見的牦牛非常相似。當然牦牛跟犀牛是兩種差得很遠的動物,這個犀牛是奇蹄動物,而牦牛是偶蹄動物,差很遠。
法國洞穴壁畫上的披毛犀圖像
大家就會知道,這個動物它絕滅了,絕滅的原因可能大家都說是全球變暖了。可是它們是怎麽起源的呢?大家說這還有什麽問題嗎?他們一定是在一個非常寒冷的地方起源的,在冰河世紀沒有來的時候,哪個地方比較冷呢?
在冰河世紀之前,只有在北極圈附近很冷,那些動物的祖先就住在那個很小的地方。等全球變冷了,冰河世紀來了,這是什麽時間呢?距今260萬年的時候,全球變成了一個冰冷的世界。那些適合于冰冷天氣的動物,比如北極熊、北極狐,它們就會到處擴散。
但是爲什麽有的動物要留在那高山之巅呢?因爲一萬年前全球變暖了,但是有的地方是涼爽的,甚至是寒冷的,那就是高山之巅。冰河世紀結束的時候,它們的祖先就在高山之巅保留下來。我們可以到西藏去,藏野驢,藏原羚,牦牛,等動物,都是生活在高寒地帶的。推測它們是從北極來的,全球變暖以後,它們就留在高山,這個說法是對的。
不僅如此,我們可以看見這是一張化石恢複的複原圖,他們發現的地點,貝加爾湖,在西伯利亞,中國人在古代的時候把貝加爾湖叫什麽?叫北海,蘇武就在北海牧羊,大家知道蘇武最艱苦的情況就是那非常冷。我們在青藏高原的牦牛,它的化石可以在貝加爾湖附近找到。剛才我們說了藏野驢在西藏很典型,但是它的化石可以在阿拉斯加找到。
藏野驢
那我們還發現有些證據並不支持這樣的想法。
我們在甘肅找到的一個披毛犀的化石,這個是在靠近青藏高原的邊緣。上面有雪山的地方就是甘南藏族自治州。
那個地方海拔很高,有4000米,下面是盆地,有2000米。大家知道它是在蘭州的南面。這個披毛犀的化石有多少年?
是距今250萬年,就是冰河世紀剛剛出現的時候,它的化石是在甘肅發現的。如果我們照開始的那個假說,這樣老的披毛犀應該在北極圈附近,不應該在甘肅這個地方,所以這個就很有意思了,原來的假說是不是有一點疑問呢?當然科學我們必須要有證據,而不是想象。或者是你想象覺得比較合理,那是假說,不是理論。
于是我們就想,除了北極非常寒冷,大家都知道高山、高原也是一個寒冷的地區,剛才我們已經看見了甯夏盆地挨著甘南藏族自治州,夏天的時候下雨,上面都是積雪。所以我們可以推測,這些寒冷適應性的動物,它們的祖先可能不是在北極,至少披毛犀的化石能這麽靠近青藏高原。
會不會在高原上,在全球沒有變冷的時候,在260萬年更早的時間,他們的祖先就在高原上了?我們就到高原上去尋找化石。找化石不是說我們去散步,我們到野外到處去看,必須要有科學的規劃。
比如說這樣的動物它是生活在陸地上,我可能不能到海洋的沉積物裏尋找它,而且我們說260萬年全球變冷了。比如我們就再找500萬、300萬,400萬,這個時間會不會有它祖先的化石。這個時間段的沉積物,要有沉積物的地方,才可以找到化石。
我們在高原上不同的地點去查閱資料,這個資料,地質隊會對每個地方進行詳細的調查,哪個地方有幾億年前的,比如一兩億年前、七八萬年前的沉積物,那裏可能會找到恐龍。
幾百萬年的地方,我們發現一個地點,在西藏的阿裏地區,阿裏大家可能都沒有去過。大家知道有一個很好的人叫孔繁森,他最後去世了,他就是在阿裏這個地方工作,非常艱苦的環境,這就是阿裏的劄達,地貌非常漂亮,叫做土林,而這個土林沉積的時間,距今幾百萬年,相當于我們要找冰河世紀之前的時期。
西藏·阿里地区·扎达县
而且這個沉積物是在湖泊裏沉積的,所以說你要在這裏面找鲨魚的化石,那是絕對沒有的。但是陸地上生活的動物,它死亡以後,如果洪水來了就把它屍體推到湖裏面,掩埋在裏面,有可能在這裏找到這樣的化石。
當然我們今天在這兒講這個故事,我們確實成功的找到了披毛犀的化石。比如我們開始發現一些它的椎體,它的脊椎、腰椎,這是它的頸椎,胸椎上是有我們的肋骨和腰椎。
我們知道這是一個大的動物,我們詳細的研究,我們知道它是一個犀牛。這就是那個地點我們可以看見一年四季,實際上那兒都是一個雪線,確實高原是非常寒冷的,而海拔在4000米的地方,那個雪山海拔有7000多米,是一個神山,叫依壁剛脈(音)神山,那我們的化石就是在這個前面,4000米的這些堆積物裏面發現的。
爲什麽我們能夠在地層裏面看到這些暴露出來的化石呢?
是因爲有河流的切割的作用,這些老的地層切穿了,暴露出來。
這條河漢語叫做象泉河,它的藏語叫朗欽藏布,它是印度河的上遊,最後流到印度河了。所以我們在河兩岸去尋找這樣的化石。
象泉河岸
這個化石剛剛暴露出來的地方,我們用很多的化學藥品來加固疏松。但是我們還不能把它直接取出來。就像小朋友,比如誰不小心骨折了,到醫院裏,大夫會給你用石膏的繃帶固定住,那我們的化石它埋葬的地層非常疏松,有些地方破裂了,我們用這個石膏的繃帶,先把它包裹起來,固定不能動,然後我們運回北京的實驗室,再慢慢的修複它。
我們找到這個化石以後,我們要回答一個問題,爲什麽在這個地方也能找到披毛犀呢?
我們進行了精細的測量,要測定它的年齡,可以發現在高原上找到的披毛犀,第一件標本是在370萬年的時候生活在高原上。我們剛才說了冰河世紀什麽時候出現的?260萬年,370萬年的時候,全球非常溫暖,那個溫度比今天高兩度。未來非常擔心高兩度的溫度,而那個時候北極的溫度比現在要高八度,實際上北極曾非常溫暖,至少比現在溫暖,並不是地球上最寒冷的地區。
所以說在370萬年前後,後面我們在500萬年和300萬年不同的地層裏面都找到了披毛犀的化石。也就是在全球暖期的時候,那些冰河世紀的動物,至少有一種披毛犀的祖先是在高原上生活的,然後我們就可以看出這條路線。
在300多萬年到400萬年的時候他們在高原上,在250萬年的時候,我剛才說260萬年全球就變冷了,他們到達甘肅,因爲下面也變冷了,它可以擴大它的地盤。
到了180萬年的時候它到了河北。大家如果走京藏高速,有一段,到大同高速路上有一個地方叫陽原縣,在那個地方找到了180萬前披毛犀的化石。
然後到了75萬年前的時候,這個披毛犀的遷徙到達了北海貝加爾湖,然後綠顔色覆蓋的區域就是冰河世紀的末期,我們說末世冰期的時候,它覆蓋了整個歐亞大陸的北部。
所以我們現在知道原來是想錯了,它祖先不是從北極往南走的,而是從青藏高原往北走的。
大家說冰河世紀的動物有很多很多,你這個只是講到一個例子就能否定以前的想法嗎?我們就來看看冰河世紀的動物,今天還能看見的。
比如我們看藏羚羊非常典型的高原上的動物,實際上我們在柴達木盆地找到了它祖先的化石,藏羚羊是青藏高原特有的,但它的祖先就在柴達木盆地,或者越來越高的地方也有它的分布。
另外一個是盤羊,大家知道有一種盤羊,最經典的盤羊也叫做馬可波羅盤羊。因爲馬可波羅從歐洲過來,他在翻越帕米爾的時候,看到這個羊的大腳特別的大,他就很驚奇,他在《馬可波羅遊記》裏面提到,管這個盤羊叫馬可波羅盤羊。
我們今天看的綿羊是另外一種盤羊,在西亞分布的,它馴化來的就是今天來的盤羊。還有一個盤羊分布在東西伯利亞,在西伯利亞靠近阿拉斯加的中間有一個白令海峽的東邊。
越過這個白令海峽,在阿拉斯加還有一種盤羊叫白盤羊,白色的盤羊,然後在美國和加拿大的交界的地方也有另外一種盤羊,就叫加拿大盤羊。
這些盤羊是什麽樣的關系?原來有各種各樣的推測,我們在高原上發現了喜馬拉雅原羊,這像它的一個家譜一樣。這是喜馬拉雅原羊,這些是它的後代,所以我們知道在高原上的那個馬可波羅盤羊,是最原始的。它們擴散到了西伯利亞,然後越過白令海峽到了阿拉斯加,再到美國跟加拿大邊境的地方。
大家會問白令海峽不是海嗎?它們爲什麽能過去呢?剛才我們講了,現在大家特別擔心的全球變暖,非常非常大的一個影響就是海平面上升,擔心上海會不會被湮滅掉。至少大家很多人去過馬爾代夫肯定沒有了,上升兩度。
相反的過程,如果全球變冷呢,這些水都結成冰了,水就不動了,水平面就下降了。白令海峽的深度只有40多米,在末次冰期,就是冰河世紀快結束,最冷的那個時候,海平面下降了100多米,說明那個地方變成了一個通道,很多動物可以過去,那邊動物可以過來。還有很重要的人也可以過去,印第安人,實際上是亞洲人,也從白令海峽這個路遷徙過去。我們盤羊的祖先也在高原上,他們從寒冷的地方向靠近北極圈的地方分布,這是我們可以看得見的一些動物。
還有一個非常典型的就是雪豹,我們在劄達盆地上面找到了雪豹的祖先的化石。它是在500萬年的時候,它的祖先就生活在高原上。
有了那麽多的化石證據,我們想是不是變成一種假說,把它論證了?還有一個很有意思的,剛才我們說了除了北極的這些動物,今天在北極的,當然原來想說所有冰河世紀的動物,原來認爲祖先都在北極,現在北極的動物那肯定就是跟我們講藏羚羊一樣,它的祖先就在原地。
比如北極狐這樣的動物,它的祖先原來在冰河世紀分布很廣,大家覺得它可能在冰河世紀擴展了,冰河世紀結束了,它們又退回到北極去。但是我們在青藏高原,剛才說的劄達,昆侖山口的盆地,在500萬年地層裏面,都找到了最原始的北極狐。
也就是今天生活在北極,當時認爲起源地的所有冰河世紀動物起源地的地方,實際上它們的祖先也是在青藏高原。當然還有一些很多絕滅看不見的,比如這是一只獵狗,今天比如在青藏高原,在中國的其它地方也見到獵狗,但青藏高原的獵狗也可以越過白令海峽,擴散到北美,在美國也會找到相同的獵狗的化石,但它們現在都絕滅掉了。
根據這樣的分析,現在我們就知道了,原來的想法,冰河世紀的動物它們祖先在北極起源是一個不正確的猜測。
而經過大量的化石證據,我們知道了青藏高原現在的寒冷適應性的動物,北極的那些寒冷適應性的動物,還有絕滅的那些冰河世紀的動物,它們的祖先都在高原上。
實際上生命史的演化非常複雜,我們剛才說了,地球距今已經有46億年,最早的生命是在什麽時候出現的呢?是在38億年找到了化石。
大家還記得嗎?人類是什麽時候出現的?是在700萬年的時候,所以有的人就打了一個比方,你伸出你的胳膊,把我們胳膊的長度比作是一個46億年,這個700萬年相當于指甲前面剛長出來那麽一點點,一不小心就把這個曆史錯過沒有了。
實際上我們只是從很多方面舉了一個例子,這個例子可以知道古生物學家怎麽追蹤動物演化的過程。
首先是要找到這個化石,根據這個化石你可以提出一些理論初級階段的假說,用更多的證據證實它。
而且我們不是單一的依靠化石,剛才我講的盤羊,知道高原的盤羊最原始,到西伯利亞的進步,到阿拉斯加的更進步,到加拿大、美國邊境的,是目前最進步的,這是它的形態特征所決定的。
這些動物不是現在都存在嗎?我們可以研究它的分子生物學。這些動物都存在,我們可以分析它的分子生物學,最後發現分子生物學得出的結論,跟化石得出的結論是完全吻合的。
高原上那個盤羊是最原始的,加拿大盤羊是最進步的,中間是逐漸演化的過程。我們有很多共同的證據,而且這些證據是獨立的,我的證據不是依據你的判斷得出的。
得到一個共同的演化,整個的宇宙的演化,地球的演化,生命的演化,都是一脈相承的規律。
這樣的規律是科學的規律,跟科學規律相反的就是我們可以用神話,地球是怎麽演化來的?人是女娲造出來的,當然那個也很有意思,大家天天鑽在科研裏,也可以娛樂一下,但你要知道哪些是藝術的加工,哪一樣是真實的過程。
孩子爲什麽要學生命史? 我們是希望大家滿足自己的興趣,掌握很多科學的知識,最重要的是培養一個科學思考的能力。
就像剛才我們說的,有的是傳說,有的是科學,我們要有分別的能力。就像現在大人很擔心你們爺爺奶奶那一輩好多好多的買保健品,都是誇張的,如果他有科學知識就知道那都是誇張甚至純粹的吹牛,大家都會有一個科學的思考,一個邏輯的方式。他說的這個東西對不對,我們從生物的演化裏面知道,它都是有堅實的科學的證據。不僅僅是想象。我跟小朋友講,一方面這個知識很有趣,另外一方面,他們可以從這些科學家是怎麽獲得這樣的知識裏面,培養自己的一個思維的方式,甚至可以說是做事的一個方式。不管怎麽樣,我們都要有一個正確的科學的思維。
我希望大家從所有的這些科學裏面,總結出基本的科學的規律來,使自己今後在學習中,生活中或工作中,都用科學的思維來想每一個問題,來做每一件事情,這是很重要的。