在地下深处,太阳光完全到达不了。以前人们认为在这样黑暗、无氧、高温、高压的环境里,是没有生命的。然而,现今人们发现,大量的生命存活于地下深处,此生物圈的主角就是微生物。这些生物的生存不依赖太阳能,而是利用地下的热能。
地下的生命世界
以往人们所认为的生物住所,也就是生物圈,主要都是在陆上或海中。在地上有接受太阳能进行光合作用的植物和以植物为食的各种动物。海洋中也有利用太阳能生长发育的各种水生植物,以这些植物为食的鱼类和其他各种生物。追根究底,这些生物都是靠太阳能生存的。
最近几年的研究发现,有多到令人惊讶的微生物种类,悄悄地并且大量地生活在过去被人认为环境严酷、绝对无法生存的地底深处,此处没有光线,没有氧气,只有高温和高压。这些微生物多数完全不需要太阳能,它们会利用地球内部的热能来合成它们所需的有机物。这种生活方式推翻了我们以往的常识,或许可以说,它们是一种新的生命形态。
此外,一般认为在地下深处岩石和地层缝隙里生活的微生物中,有从太古时期就被封在地下,就这么一直存活下来的微生物。若人们对地下微生物进行调查研究,说不定可以找到生命的共同祖先,甚至生命起源的线索,并且在特殊环境的微生物当中,也有可能找到具有分解有毒物质或合成有用物质等功能的微生物种类。
为何探索地下微生物
地下的温度会随着愈来愈接近地球内部的地核而升高,从地表往下每增加1000米深,温度约上升20~30℃。目前生物生存温度的最高记录是113℃,专家估计生物的最高生存温度可达120~150℃。因此,即使地下5000米处也可能有生物生存。陆上的生物圈再多也只有30~100米的厚度。此外,占地球表面70%的海洋平均水深也不过3800米。由此可知,地下生物圈是如何巨大了。
有人对地下微生物的生物量进行估算,结果令人惊讶。地下生物圈可能比我们目前所知的陆上及海洋生物的生物量更多,即地下生物圈可能是地球最大的生物圈!在这个地球上,现在还有几乎尚未开拓的巨大生物圈。
地下生物圈不只是大,而且还是与现今的生物观念完全不同的“另一个新世界”。与地表不同的特殊环境中生存的微生物当中,或许有具备现在尚不知道的特殊功能的微生物。现在已发现能分解原油及一部分农药的微生物,分解二氧化碳的微生物以及具有各式各样特殊的微生物。探索这些具有特殊功能的微生物,也是地下生物圈研究的目的之一。
最重要的是,地底下有自己合成有机物作为养分而不依赖太阳光能源的生物。这样的生物说不定是在生命诞生时,地球还没有氧气,且高温、高压的时候所残留下来的。地下可以说是生物演化的“时间胶囊”,像是“地底的加拉巴哥群岛”。
专家认为,地下深处的环境与生命诞生时的环境大致相同,因而研究地下生物也相当于研究生命诞生时的生物。
不管怎么说,随着科学技术的发展,我们有理由相信:生物学家们一定会给我们一个惊喜的!
物种的灭绝之谜
一只硕大的长毛象跌进沥青池里,竭力挣扎,要脱离险境。因恐惧与愤怒交集而发出阵阵吼声,打破盆地的沉寂。“斯剑虎”和“更新统狼”三五成群地在泥土坚实的池边走来走去,相对狺狺咆哮,等候着美餐一顿。大兀鹰在上空盘旋,张开二十英尺的翼展,耐心监视垂死的猎物。一只斯剑虎比其余的大胆,或饥饿难忍,朝挣扎中的长毛象扑去。它扑到象的身边滑了下来,就有前爪抓紧象身,可是两条后腿已经陷入池中。
在兰乔来布拉丧生的动物又添了两支。它们不再挣扎时,栖息在兽尸上的一只兀鹰,把一只翼浸入池里,结果也成为陷阱的另一个诱饵。
距今四万至一万年前,上次冰期快要结束时,在现今加利福尼亚州贝佛里山东面威尔希尔大道那段“奇迹的一里”地方,上述的情景常常出现。现在,黏性的沥青依然从岩石的天然裂缝渗出地面。不再有斯剑虎、长毛象、更新统狼到那里喝沥青上面的池水了。现今只见有燕子、鸽子和野兔。
从一七六九年八月三日起,欧洲人才注意上述地方,那天卡斯柏?德波托拉写下这样的话:“我们在一条良好的道路上走了三个钟头。道路的右边有一片片沥青沼泽,那种沥青叫做‘查柏波特’。这种熔化了的物质,从地下冒出来。我们为这种物质会不会引致地震而辩论。”
那些沥青沼泽下通地下油泉。在上一次冰期气候稍为潮湿时,沥青沼泽的表面积满了水,诱使口渴的动物自寻死路。它们到这个地区喝水时,走到沥青池边,一失足就给黏性的沥青缠住。它们挣扎嗥叫,引来食肉和食腐尸的鸟兽,而那些鸟兽也给沥青缠住。结果那个陷阱又增添了新饵。
上一次冰期快要结束时,洛杉矶盆地的情况,跟欧洲人初到加利福尼亚时大致相同。每年平均雨量只比现在多几英寸,野生的树木从山腰稍低处蔓延到平地,形成一个稀树草原。天空一片朦胧,成因不是烟雾,而是在温度逆增中受困的雾和霾。目前这种温度逆增常使刺目的烟雾笼罩着整个盆地。在野生动物方面,古今情形却完全不同。
任何一个动物群落,总以食青草和树叶的食草动物占多数。例如,美洲狮是食肉动物,每十天八天需吃一头鹿,鹿显然必比美洲狮多得多。在古代自然环境中,这是正常的现象。可是从沥青池中发现的数以百计的兽骨来看,这个比率刚好相反。
那里的食肉哺乳动物与食草动物的数目,是十与一之比。鹰、鹫、隼、秃鹰、兀鹰等鸟类占七成半。大批食肉动物看见有容易到口的食物就走到沥青池去,也因此而自堕陷阱。结果,池中最常见的化石是斯剑虎、更新统狼和郊狼。还没发现过恐龙的遗迹,因为在兰乔来布拉的沥青池形成前七千万年左右,恐龙就已绝了种。
在兰乔来布拉,最引人注意的哺乳动物当然是长毛象和身躯较小的乳齿象。约在二百万年前,长毛象越过连接亚美两洲的陆桥(今日的白令海峡)到达美洲,很快就散布整个大陆,后来繁衍了不少变种。在加利福尼亚南部最壮硕的一种是特大长毛象,有的站着时肩高十三英尺。沥青池中的长毛象遗骸极少,大概由于它们气力较大、智力较高,或是因为数目较小。乳齿象及其同种移居美洲的时期比长毛象早了一千五百万至二千万年,躯体比长毛象细小,头颅特长,颌间或有小牙。
照熟悉美非两洲野生动物的人看来,大懒兽似乎是最古怪的动物。这种臃肿笨重的动物用四足行动时,身高四英尺开外。南北美洲经过六千万年分隔后又再连接起来,大懒兽便从南美洲迁徙到北美洲去。大懒兽的足部和四肢构造奇特,因此步态也怪异。
大懒兽的祖宗是南美洲的树懒。树懒为了适应环境,习惯于倒悬在树枝上。有些大懒兽被迫离开树林进入平原后,适应了平地生活。不过,扭曲的足部再也弄不直了,保留着祖传的“卷曲”形状,用前足的趾节和后足的外侧走路。这种走路姿势使它的四肢骨骼发生变异,在哺乳动物中独具一格。兰乔来布拉地区有三种大懒兽,但有些古生物学相信,该区并不是大懒兽的惯常栖息地。丧生沥青池中的大懒兽,可能只是路过那里停脚去喝水。
该区还有一种罕见的食草动物,就是骆驼。体形跟现代骆驼大致相同,腿部则稍长。一般人都不知道,骆驼原是北美洲土产,没多久前才移居欧亚大陆。骆驼科动物的第一代祖先始于四千万年前。
其他大食草动物都是大家熟悉的,计有马、野牛、鹿等。从前的野牛比现代的同类稍大,其中一些巨型的,两角相距最远可达十二英尺。
许多食肉动物是现代森林和平原的常客,例如狐、獾、臭鼬、鼬鼠、美洲狮、黑熊、灰熊等。这些动物从古至今没有多大改变。
最令人喷喷称奇的食肉动物,可算是斯剑虎。已知最大批斯剑虎化石是在兰乔来布拉山土的。斯剑虎从前必曾群集那里争吃困在沥青池中的野兽。至于它们是否以捕捉有活力的野兽维生,古生物学家的意见还未一致。它们在兰乔来布拉地区猎食的野兽,都是赢弱的、幼小的、垂死的、带病的和老耄的。它们后腿较弱,前腿粗大。大犬齿如军刀般锐利。这些特征适宜杀死弱兽和撕割兽尸的腐肉。
所有斯剑虎都很能适应自己的生活方式,体形和官能等等自始就一直没有改变。常言道:“模仿是最诚挚的恭维。”这句话用于斯剑虎无疑是恰当的。在一般哺乳类时代中,几次出现过这样的情形:纯种猫科动物也适应了斯剑虎的生活方式,成为冒牌斯剑虎。南美洲有过一个时期,一切食肉的哺乳动物都是有袋动物(用以盛放它们的幼兽)。那里的有袋斯剑虎几乎消灭了北半球的各种同类。在大多数人心目中,提到兰乔来布拉就想到斯剑虎,原因也许不只是数目多,而且是外来的异种,还有猛兽的称誉(或许名不符实)。
更新统狼的数量比斯剑虎更多。在加利福尼亚南部,它们成千上万的联群出没。体形比大灰狼略小,从前有过极悠长时间,它们遍布北美各地。发现更新统狼化石的地区,东而远至肯塔基州,南面远至墨西哥城。从狼腿长短的比较可知。更新统狼不及现代的大灰狼跑得快。又从成千上万只葬身沥青池中可知,狼群有腐肉可吃时就吃。古代郊狼也曾在洛格矶盆地出没,还常到半乔来布拉。这种郊狼跟现存的郊狼要到亚种分类时才稍有差异。郊狼嗥叫是美国西部常听到的声音。
在各沥青池发现的化石中,有两种食肉动物由于体形大而特别惹人注意,但是发现的数量极少。一种是巨大的猫科动物,身体构造跟美洲豹相似,但是雄性的比现存最大的猫科动物还大四分之一左右。在上一次冰期快要结束的期间,这种健壮的动物无疑是当时最强的猛兽。
兰乔来布拉的鸟,除了两种以外,其余似乎都属于现在常见的种类,只有专家才能辨别其差异。其中许多种类及其同种现今仍在附近栖息。例外的两种:一是加利福尼亚州现已绝种的来布拉鹳;一是类似秃鹰的兀鹰。
兀鹰已知是古代最大的飞禽,翼展不少于十二英尺。这种食腐鸟葬身沥青池的数目之多,使人想像到从前满天都有兀鹰盘旋。
“古代的死亡陷阱”从前大概是一个不中看、不中听、臭气冲天的地方。这里有种类繁多的动物游**,爱好大自然的人把它视为乐园;沥青池夺去了那么多动物的性命,人道主义者会为之伤心。然而,这个陷阱使人们有难得的机会见到古代情况,大概绝不会再有别的地方比这里更好了。
今天,兰乔来布拉的中心是个县立公园,占地二十三英亩,以捐赠人阿伦?汉考克命名。阿伦的祖先是加里福尼亚最早的居民,在一八七五年因开发沥青矿而发现第一批来布拉化石。现在,许多沥青池已填平了,其余未填的则用栅栏围起来,以免家畜和儿童走近依然渗冒沥青的坑。公园由洛杉矶县立博物馆管理。园中保留着一个作展览用的沥青池,还没有导游员。公园当局正在进行玻璃纤维仿制该区绝了种的动物以供展览。
现已制成几只长毛象、斯剑虎等。希望将来仿制出六十件动物模型,重现更新世的环境,使观众对往日野生动物留下富有教育意义的深刻印象。
没有人真的想急冻一只象。向急冻食品工业的人请教怎样急冻大象时,这个问题也会引起他们的好奇心。提出这个问题只是因为我们已经发现许多急冻大象。有些象肉还保持新鲜,我们当然想知道是怎样冻藏的。
地球上约有七分之一陆地是长年冰封的,形状像一把大镰刀环绕着北极海、位于欧洲、亚洲、阿拉斯加、加拿大、格陵兰等地的北部地区。这片地带的“永久冻土”,大部分都铺着一层叫做腐泥的土壤。这层腐泥在夏季时解冻。腐泥通常由泥浆或淤泥构成,但也含有成分甚高的黑色有机物质,全部和冰冻结在一起。
从腐泥里掘出的动物,有的肢体完整,有的残缺,种类繁多。其中有一九七六年发现的一只幼长毛象,保存得极好,还有不少长毛象、毛犀牛、野马,以及一只生有利齿、形如现代虎的巨虎。在阿拉斯加,还掘出了大野牛、狼和美洲狮。
这些动物在什么时候、为什么和怎样会在北极冻土里急冻了呢?真令人费解。
西方的科学家最初知道有这些惊人的动物标本时,许多人只认为,那是万千年来“跌进冰里的野兽”。有些人认为,野兽不可能跌进坚硬的冰里,可是因为瑞士爬山者确有跌落冰种裂罅的惨事,这些人也就无话可说了。
不过后来查明,在发现急冻野兽的西伯利亚地方,除了几座的高坡上之外,完全没有冰川。此外,没有在山区里发现过急冻兽尸,发现的地点总是在比海面稍高的平原上。何况,还有人指出,发现的急冻兽尸都不在冰里。全部都是在腐泥里发现的。
有人又认为,野兽掉进河里,被水冲走,顺流而下,到达三角洲或河口湾,然后留在那里被一层层淤泥掩盖起来。这种说法似乎合情合理,可是后来查明,兽尸不是在三角洲或河口湾发现,而是在河谷间整个冻原地带的各高地上发现的。
其后,所谓“泥浆说”流行起来。冻原有某几种黏土的泥浆,人的双脚陷下去就拔不出来。俄罗斯科学家认为,几英尺深的黏泥可以陷住一只长毛象,暴风雨来袭时,便把它永远冻藏在黏泥里。不过,无论什么事都会有人唱反调,有关冻藏野兽的解释也非例外。他们指出,从来没有发现过冰冻兽尸是给这种特别的黏泥黏住的。
那么,从北极泥土里掘出的那些野兽是怎样冻死的,难道没有证据证明吗?
约六十年前,西伯利亚北部毕莱苏伏加河边发现一具长毛象尸体,象头伸出地面。这具兽尸举起一只前足,姿势像蹲着。头部多处被狼咬得露出骨头,但其余大部分还很完整。
最重要的是,唇、口腔和舌都保存得很完好。在舌上和牙齿问还有死前嚼着的食物,显然是来不及吞下去。食物中有肥嫩的苔草和青草,更有趣的是还有金凤花。
这具兽尸不可能整个夏季躺在那里(甚至到今天,这个夏季还开金凤花),然后到了冬季又冻藏起来。这样的话,在冻藏前,大部分尸体必已腐坏,或已被食腐动物吃掉。冻肉的过程,并不如想像中那样简单。想要保持肉质不变,必须把肉快速冰冻。如果冰冻得慢,细胞里的水分就结成大型晶体,把细胞胀裂,肉也就逐渐腐坏。
在华氏零下四十度,急冻一只死火鸡需时二十分钟,半边牛需时三十分钟。这些只是去了皮毛的肉,而不是浑身软毛的活长毛象。它躯体庞大,而且体温与其他大型哺乳动物差不多。
除非气候极为寒冷,长毛象体内中心部分总会有段时间保持相当温暖,大概足使兽肉开始腐烂。同时,兽肉冷却得很慢,大型冰晶便会在细胞内形成,胀裂细胞使兽肉变坏。但在大多数急冻的长毛象还没发现过这两种情形。其中一只用放射性碳测定代年法测出,其年代约为一万年。在腐泥里发现的兽尸,多半肉质保持得非常新鲜。这些兽肉仍为狗、狼所喜爱。俄罗斯一群古生物学家尝过肉味后,未发生不良后果。长毛象肉排曾冰藏运往伦敦,供给皇家学会会员食用。此外,几项研究都说明,长毛象并非原产于北极区的动物。在北极冬季环境中,也不能繁育。印度象是长毛象的近亲,大小也差不多,每天要吃几百磅食料才仅足果腹。在北极地带,一年中有六个多月根本没有东西可吃。
但那里有过成千上万的长毛象。在毕莱苏伏加长毛象的口里和胃里,还发现小金凤花、苔草和青草。金凤花即使在华氏四十度也不能生长,每天阳光不足也不能开花。因此,若不是长毛象冬天住在北极区以南,每年短短的夏季向北移徙一次,就是今天发现象尸的地方,在象死的时候较为暖和。又说不定这两种可能情况都有。
由此可以想像出一幅奇异的情景:一大群肥硕的巨兽,聚集在阳光灿烂的草原上,吃盛开的金凤花。不知怎的,有几只突然死去。其中一只就是毕莱苏伏加长毛象,死时没有受伤的痕迹。口里还留着一些食料,而且冰冻得极快,体内细胞保存了万年之久。
古代北极地带气候发生过突变?有没有科学证据可以用来解释毕莱苏伏加长毛象的命运呢?
或许有。在格陵兰和南极地方,已经发现一些植物化石,其中有些植物全年天天都需要阳光才能生长。目前,在两极地带,冬季六个月时间不见太阳。凭这一点就证明,过去某个时期,若不是两极的位置和现在不同,就是今天两极一带的陆地以前是在其他地方。