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亲访挑战进化论的动物大爆炸之地(上)

(2006-12-15 08:11:56)
分类: 论题探讨
亲访挑战进化论的动物大爆炸之地(上)

澄江动物化石群发现点。丁子江摄

1984年7月1日,下着蒙蒙细雨,在云南澄江的帽天山上,中科院南京古生物所的侯先光,在无数次重复敲击后,又劈开一块石头,突然,整个世界仿佛一下子凝固起来,眼前分裂的石头中,竟夹着一小块从未见过的半月形化石。职业的敏感顿使他为之一振,便继续细心敲击,很快又找到一块半长椭圆形化石,它的纹路同样前所未见;他似乎预感到什么,继续沿着剖面探寻,果然在浸满雨水的风化石剖面上,又一块栩栩如生的化石蹦跳出来;他捧起,观察良久,猛地意识到,这两类新化石实际上是同一个动物的前后两个背甲。化石如此完好,甚至连动物背甲下对称分列着向前摆动的腿肢都清晰可见。他震撼了,这几块看似不起眼的化石,将意味着古生物学界的一个重大发现……。侯先光返回南京,提交了发掘报告,随后便与导师张文堂教授撰写了研究论文《纳罗虫在亚洲大陆的发现》,并把发现的古生物正式命名为“澄江动物化石群”。后经证实,侯先光发现的是一块早寒武纪动物长尾纳罗虫化石,这种虫是寒武纪早期的无脊椎动物,也是地球上最早出现的硬体生命之一。这在当时亚洲大陆还是首次发现。

亲访挑战进化论的动物大爆炸之地(上)

侯先光发现的第一块早寒武纪动物长尾纳罗虫化石。转摄于澄江化石展。

1987年4月17日,中科院南京古生物所正式宣布了这条消息:澄江动物化石群,距今5.3亿年,其化石之精美、门类之众多,为世界之最。尽管发现成果经过两年多后才宣告,但还是即刻震惊了全球。世界著名古生物学家、德国的塞拉赫教授称:“澄江动物群的发现就像是来自天外的信息一样让人震惊。” 1991年4月23日,美国《纽约时报》以头版头条并配精美图片刊登这个消息,指出“中国帽天山动物群的发现是本世纪最惊人的科学发现之一”,而侯先光也成为了“20世纪最惊人发现之一”的发现者;这个发现,填补了前寒武纪时期埃迪卡拉动物群和寒武纪中期布尔吉斯动物群二者之间地质年代断代的空白。1993年,美国《国家地理杂志》以“灿烂的新谜出现在中国大地”为题,记述了化石的发现经过和科研成果。澄江动物群被国内外的科学家列为“当今世界自然科学十大难题”和“生命科学五大难题”之一。联合国教科文组织将澄江动物群列为东亚优先甲等第4号古生物遗址,并编入了《全球地质遗址预选录》。美国《发现》杂志称澄江生物群为“东方的神秘”。《科学美国人》曾将寒武纪生命大爆发事件列入当今十大科学难题。美国《科学新闻》为澄江生物群中脊索动物化石的发现发表了专评文章。世界各地的顶尖科学家纷至沓来,澄江动物化石群也更随之享誉世界。经过广泛而深入的探察,澄江动物群不仅局限于澄江地区,而且分布在整个滇东地区。2001年1月出版的美国《科学》杂志认为云南澄江化石使脊椎动物出现提前了6000万年。澄江古动物化石的发现有助于古生物学者证实大约5.3亿年前寒武纪时期的生命大爆发。

亲访挑战进化论的动物大爆炸之地(上)

2002年11月,笔者随侯先光教授登上了帽天山。这一带化石之丰富让人难以想象。在侯教授的指导下,笔者随手敲下的第一块石片,上面就有完整的“金碧虫”印痕,再敲开一些石片,又发现不少其他生物的踪迹,甚至其中一块化石痕迹,连亲手采集过上万块化石的侯教授本人,都似乎从没有见过,当场细察很久,后决定带回鉴定。走访帽天山,一个令人痛心的忧虑就是大量珍贵化石被盗采而流失。侯教授对笔者说,到欧洲一个大学博物馆里,居然见到了几块清楚标明“中国云南澄江动物化石”的标本。他还说,澄江动物化石群与澳大利亚的埃迪卡拉动物群(Ediacara fauna)、加拿大布尔吉斯页岩动物群(Burgess Shale fauna)被并称为地球早期生命起源和演化实例的“世界三大奇迹”,堪称国宝,无论从哪个角度讲,都不能让其流到国外。几位美国学者到帽天山参观时,也说道,在欧美一些国家的文物市场及博物馆,曾看到来自中国云南澄江的动物化石,有的甚至还注明经中国某学院专家鉴定。丁子江摄

亲访挑战进化论的动物大爆炸之地(上)

图上是一位曾为侯教授工作过,十年来一直担任巡卫员的女士。她告诉笔者,自己就有好几次因阻止盗采化石而被殴打。闲暇时在昆明的大街上行走,经过一些小摊子,笔者就多次看到澄江动物群的化石,尽管其中有假冒品,但也不乏真货。1997年12月25日,云南省政府曾发文规定,未经批准,任何单位和个人不得在保护区内采集化石标本,不得收购、买卖化石标本等,但仍有越来越多的化石流入市场。经查,一部分是少数人打着科研的幌子,采集标本后带走;一部分则为少数不法商贩收购和贩卖的标本。由于对澄江动物群的保护,省、市、县三级权利责任交叉,并不能有效地协调和统筹,这造成了管理的困难,给盗挖化石者留下了可钻的空子。谈起此事,侯教授痛心地说,就连在他们雇用的民工中,也有少数人在取得某种鉴定知识和经验后,于挖掘中私藏珍贵化石,然后倒卖。某次,一个民工甚至对他说,朋友有一块罕见的完整化石,要价1万元,问他要不要,但实际上,这个民工监守自盗的可能性极大。说着,侯教授面露惋惜,因为他相信,那很可能是一块罕见的化石,甚至是一块从未发现过的化石。看得出来,侯教授十分为难:若买下,会助长偷盗风;若不买,则必将造成流失。“你说,应该怎么办?”侯教授无奈的问道。“是的,该怎么办呢?”笔者自问。沉默,很久的沉默。答案,就是没有“答案”!丁子江摄

亲访挑战进化论的动物大爆炸之地(上)

纳罗虫化石被发现的时候,帽天山区还是一片原始生态。忆起当年,侯教授的脸上,不仅仅有重温意外发现的陶醉,更有对当年那山那景的怀恋。我们在侯教授的带领下,来到澄江动物化石群保护区时,眼前却完全是另一番景象:本应是油油绿绿的山,一片灰蒙;原始植被已不见踪影;盘山公路坑坑洼洼,汽车过处,尘土飞扬;原本郁郁葱葱的云南松、橡胶林和路边农民种的作物,被满天的废气腐蚀着,被厚厚的尘埃遮盖着,褐黄褐黄,不见半点儿绿色,乍看去,倒似成片成片的枯柴;大山深处,推土机劲头十足地轰鸣着,已少有绿色的山包在机器手的作用下,无奈地露出大片大片红红的泥土……。丁子江摄

亲访挑战进化论的动物大爆炸之地(上)

这难道就是国家地质公园吗?听我问,侯教授只无奈地笑笑,说,这是全县的龙头经济,磷矿储量全国第二。虽然建成后效益并不像想象的那么好,但投入了,总得产出,上与下,两难啊。其实,这情景并不是一两天造成的。由于帽天山地区富含磷矿,因此成了澄江这个山区县致富的捷径。丁子江摄

亲访挑战进化论的动物大爆炸之地(上)

1985年,也就是侯教授发现化石的半年之后,澄江县磷化工公司便在帽天山上破土动工了,它建成十多年,周围环境一天不如一天。可说是多元化、全方位的破坏和污染,从空气、水源,到绿色植被。到笔者去时,方圆1.2平方公里的核心保护区部分边缘已遭到疯狂的蚕食,到处是坑坑洼洼、残残缺缺,在环绕核心保护区、缓冲区、实验区的四周,满目皆是残留着黑色磷矿层的断崖和剖面……。丁子江摄

亲访挑战进化论的动物大爆炸之地(上)

站在山头,侯教授终于忍不住叹道:不出几年,这些松树和植物恐怕都会死掉,帽天山将会像人们所预料的那样改名为“和尚山”。那位在保护区当了10多年巡卫员的女士开了个凄楚的玩笑:这里是她的家乡,就像她本人一样,原本美丽,而现在却越来越变丑了。在展览馆工作的一位老研究员对笔者说,他来到帽天山有一段时间了,原以为像世外桃源,既能修身养性,又可享受研究的乐趣,但如此严重的环境破坏和污染,粉碎了美好的想象。丁子江摄

亲访挑战进化论的动物大爆炸之地(上)

图为化石群发现地邻近的村庄。据保护区管理人员说,这几年,在三级保护区边缘,他们已制止过好几起开磷矿挖山体的事件,在核心区边缘,一个断崖竟长达40多米,责令其停止开采后,承包人竟还向保护区要求赔偿损失。更可气的是,据当地人士反映,化石采集区一带的某村,居住着一位“父母官”的“太爷”,阻挠科研人员在其村边进行化石考察,还说破坏了其祖坟的风水,而对附近的采矿却似乎不加阻拦,据说可在“经济效益”得到回扣。丁子江摄

亲访挑战进化论的动物大爆炸之地(上)

澄江地质公园大门。本来,所谓“地质公园”,是指以具有特殊科学意义、稀有自然属性、优雅美学观赏价值、相当规模和分布范围的地质遗址景观为主体,融合自然景观与人文景观,并具考古、生态、历史和文化价值,以地质遗迹景观保护支持当地经济、文化和环境可持续发展为宗旨,为人们提供具有较高科学品位的观光游览、度假休闲、保健疗养、科学教育、文化娱乐的场所的地质遗迹和生态环境的重点保护区,同时也是地质科学研究与普及基地。然而,澄江国家地质公园似乎并没有达到上述的美好构想,而其前景更是不容乐观。值得庆幸的是,2004年,在候教授等学者以及媒体的呼吁下,温家宝总理亲自责成当地停办了磷矿的开采(见本文后记)丁子江摄

亲访挑战进化论的动物大爆炸之地(上)

澄江动物群复原图。“澄江动物群”发现的意义不可估量,是因为那些保有动物软体组织的化石展现了5.3亿年前(即寒武纪早期)海洋动物世界的活生生的场景。这些动物软体组织的遗痕相当全面而细腻地揭示了当时古生物繁杂多样的细节。人类自身的演化历史大约经历了200万年。哺乳动物、爬行动物和鱼类分别最初出现在大约2亿年、3亿年和4亿年前,而作为海洋动物的澄江动物群则是出现在5.3亿年前。这个动物群记录了这个星球上最为原始的贝壳生命,而类似的动物遗痕在更古老的地层中还从未采集到,亦即说,在那片化石中,侯先光敲击的是人类所触及的最古老的动物生命。

在人类认识史的整条长河中,最奥秘的悬疑之一就是“生命的起源”。目前,在欧美的一些天文学家正在争议一个问题,即生命是否源出火星而非地球。他们甚至提出一个假说:我们这个星球上的生命也许是由天外陨石带来的。芬兰科学家毛里维尔托嫩数年前曾向美国天文学会提交了一份报告,他指出,由于最新天文观察和实验结果,有关科学家们愈来愈肯定,地球人类的祖先极可能是火星来客。不难看出,在探索生命起源中,澄江动物群的发现和研究成果为什么意义如此重大。
  
澄江动物群化石多被裹在极细的泥岩中,不仅仅动物的骨骼、软体附近肢构造等保存完好,甚至还呈立体保存。那么,是什么原因使动物极易腐烂的软组织能够成为化石呢?这是一个令人费解的难题。通常情况下,若无特殊的埋葬条件,任何动物在死后都会很快腐烂,其硬壳在海床上停留若干年后则会被沉积物掩埋。动物中只有极少数部分在非常有限情况下才会岩化成为化石而得以保存,其中还多是残片,能够完整保存个体就是奇迹。对此,科学家们各抒己见,但莫衷一是。一些学者则用“特异埋葬说”来破译澄江动物群软体组织得以化石化的密码,即动物在某种特定的突发灾变中,瞬间被埋葬、密封,而与氧气和细菌骤然分隔,故使软体构造得以完好保存。据此,科学家们又推出种种假说:当时某一特大风暴将海底的泥沙搅滚,使海水成为富泥沙混浊体,各种动物体被卷夹着沉积到海底深处,最终形成某种地层;或者,当时某一特大风暴突发将古陆地的大量泥沙刮至海中,于是动物在瞬间遭遇裹挟而埋葬海底。不过,研究认为,澄江动物群生活在一个浅水环境,代表了一个原地埋葬环境或一个搬运距离微不足道的埋葬环境,但上述假说,却不能很好地解说这种埋葬环境特征。于是,火山灰沉积的发现,又使科学家们猜想,澄江动物群化石的形成,可能与火山爆发有关。

亲访挑战进化论的动物大爆炸之地(上)

帽天山上的澄江动物化石群博物馆。丁子江摄。

对于澄江动物群,一种较为普遍的看法认为,不容易留下任何化石记录的软躯体动物得以保留是因为很偶然地得益于某种特殊自然条件下大风暴产生的泥流过程,也就是说,暴风雨使陆地的泥流沿着倾斜的海底向更低处流动,一路上不断吞没遇到的生物,就像一场场以集体活埋形式进行的种族大屠杀。然后,在岩层漫长的挤压下,逐渐形成状如薄片的化石。5亿多年中,无数场泥流所造成的沉积,在云南中部的广大地区产生了重重叠叠的沉积页岩层,尤其是包括马龙、澄江、长虫山、岷山、海口、武定在内的整个昆明地区,方圆2000多平方公里的广大地域上,都分布有出露地表的寒武纪沉积页岩层。近十多年中,科学家在上述地点集中进行了有计划地挖掘和研究,虽然这在整个昆明地区众多群山中只是极有限的一些小小角落,但却找到了几乎所有现存动物祖先的痕迹,甚至还包括许多早已绝灭的生物种类。动物群化石的发展,为科学家们研究地球生命演化过程提供了极宝贵的物证资料,但上述种种推测或假说,却不能为澄江动物群化石的形成给出一个圆满的解释系统。浩长的地球生命进化史,小小的神秘化石,你的背后,到底藏匿着怎样的未知信息呢?破译与解读,等待着科学家们。

澄江动物群是人类迄今为止发现的惟一保存最好、种类最多、年代最古久的动物群。澄江动物群在地质年代划分中属于寒武纪早期,是寒武纪大爆发的产物。研究证实:澄江动物群包含了17个生物类别的约100多属种。植物界的藻类,无脊椎动物中的海绵动物类、节肢动物、多孔动物、栉水母类、鳃曳动物、叶足类、软体动物、腕足类,从低级海绵动物到高等脊索动物、半脊索动物,几乎都有代表。因而构成了一个完整的最古老的海洋生态群落图,使人们得以了解到地球生物在5.3亿年前的总面貌、总体发育水平、食物链构成、生存竞争、自然选择趋向以及目前大多数生物类型的原始祖先等内容。澄江动物群化石的多样性表明现代各动物门类后生动物在寒武纪早期已经开始出现,为寒武纪生命“大爆发”学说奠定的科学依据。也因此,澄江动物群的发现震撼世界。也就是说,目前地球上生活的几乎所有动物门类都同时出现在寒武纪早期,目前地球上形形色色的现存动物的基本躯体造型由“寒武纪大爆发”造就的可能性极大。

对地球科学和生命科学而言,澄江动物群的发现不可避免而又全方位地突破了人类长期的困惑和迷思。一个明显的例子就是,依达尔文的进化论,生物演化是一个长期而又缓慢的渐变过程,生物存在共同的原始祖先,经漫长的由简单到复杂,由低等到高等,通过生存竞争、自然选择、优胜劣汰、适者生存而发展和演化。然而,澄江动物群所展示的地球早期生命的突发性、多样性及统一性无疑对达尔文的进化论提出了质疑和挑战。

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