第十二章 酸雨滂沱

中国有句谚语：城门失火，殃及池鱼。我年方十二岁的幼子彼得实实在在的体会了这句话的意义。

彼得是一位热心而饶有经验的钓鱼人。尤其是在 1979 年，我应邀携全家到中国大陆旅行讲学，他不必上学，更有足够的时间精研捕鱼之道。回到瑞士时已是秋天，彼得抓到了两条大鲈鱼，这是一个不小的收获。捕鱼人很少伤害其猎获物，而宁愿把它们作为战利品，彼得也不例外。有钓鱼癖的人都喜欢把自己捕到的马林鱼作成标本挂在起居室里作为茶余饭后的谈资。彼得另有高见，他要设法将这两条鲈鱼养起来，于是我们不得不牺牲后院的百合花池充作鱼池。

冬天来了，彼得又恳求哥哥马丁让出珍养水生植物的水族箱供他作鱼池，于是这两条鲈鱼都有了一个舒适的避难所。彼得用两位同窗好友的名字命名鲈鱼，温驯的一尾叫拉尔夫，好斗的一尾叫尼基。

喂鱼是一大难题。拉尔夫和尼基食肉，胃口奇佳，每天要吞下六条到八条蚯蚓。彼得不得不用冰镐刨地，为他的宝贝寻找食物。

春回大地，鲈鱼重返旧居。迁居的那一天，彼得往鱼池中倒了几桶热水， 以缓和温度突变的影响。临睡以前还下达了最后一分钟的指示，要我在午夜时再加一点热水，以免拉尔夫和尼基冻死。

水池要定期清理和擦洗。像鳟鱼一样，鲈鱼要有清洁而富氧的水体才能健康成长。彼得惟恐用漂白粉处理过的自来水不利于这两个宝贝，特地设计制作了一个构思精巧的集水系统，把房檐上流下的雨水引到一个塑胶容器中，后者又与一浇花的水管相连，将水引向百合花池。

那一年的春天，雨水频仍，断断续续的下了两周。一天，彼得骄傲地宣布：他的工程设计成功了，水池中的自来水已完全为雨水所取代。他拉着我去参观他的杰作，设计的确精巧。在水晶般透明的水中，拉尔夫和尼基游来游去，显得生气勃勃。

但是，好景不长。在池水全部更换后的次日，当彼得放学回家时，拉尔夫和尼基竟都鱼肚朝天，呜呼哀哉了。

究竟是怎么回事呢？难道是邻居的猎或临街的淘气孩子下的毒手？不会的。在我们的花园里既没有看到猫，也没有看到孩子。

“杀手是受污染的水。”我年轻的邻居约纳斯说。他也是一位养鱼爱好者。“但是池水并无污染哪！还有什么水能比雨水更干净呢？一池清水，杂物全无。”

的确，水是清澈透明的，但鱼却确实无疑的一命呜呼了。

为了找出鱼的死因，彼得绞尽脑汁，采取了一切措施。他取了水样，请正在大学里攻读生物学的姐姐伊丽莎白帮他分析。伊丽莎白并不会作水样分析，但她从教科书中查阅了鲈鱼的有关资料。书上说，鲈鱼不能在 pH 等于

或小于 5 的水中生活。

pH 是表示氢离子浓度的一个参数，或称溶液的酸度。中性溶液的 pH 值为 7。pH 等于 6 的溶液，其氢离子浓度要增加 10 倍，因而是酸性的。而 pH 等于 5 的溶液，其氢离子浓度为中性溶液的 100 倍，因此是极酸性的。那么， 是不是下了酸雨呢？

“哦，对了！”我的妻子克莉斯蒂说。“一个月前，市议会还在争论这个问题呢！在我们住宅下方，技术大学的锅炉房以含硫的石油为燃料。它的烟囱太低，许多污染物质散布到毗邻地区。严冬时节，所有的油炉都在运行， 情况就更糟了。”

我在《自然》杂志上读过有关酸雨的文章。斯堪的纳维亚半岛诸国的政府抱怨说，不列颠群岛工业区排放的污染物造成了酸雨。斯堪的纳维亚北部湖水的 pH 值已小于 5，鱼类因此绝迹，这对养鱼人来说真是一个悲剧。阿迪隆达克（Adirondacks）的湖泊也面临同样的问题：美国中西部的高烟囱排放的污染物吹送到中东部，直入加拿大境内。由于水体的酸度过大，阿迪隆达克百余个湖泊中，鱼已绝迹。而加拿大诺法斯科细亚（Nova Scotia）省的许多河流已经酸化到鳟鱼无法产卵的程度。

我决定打电话向我的朋友斯陶姆（Werner Stumm）请教。斯陶姆是瑞士联邦水质保护局的局长，他应当知道我们的院子里是否降了酸雨。

“啊哈，你算找对人了。”斯陶姆回答说。“我去年刚发表了一篇关于酸雨的文章，我会寄一份油印本给你。”我浏览了他的文章，终于找到了答案。我又请他告诉我苏黎世雨水的 pH 值。

斯陶姆解释说，酸雨遍及瑞士城乡，不单是苏黎世受害。在土桑、日内瓦和圣加仑州，者有酸雨。当时瑞士雨水的典型 PH 值为 4.3。酸的成分中， 50％为硫酸，30％为盐酸， 20％为硝酸。幸运的是，遍布瑞士的石灰岩层很快中和了过量的酸。但是在土桑州花岗岩区的湖泊中，由于酸雨的污染作用，其 pH 值已降到 4.5 以下。

那就是彼得想要了解的事。他的工程技术加速了酸化过程，在雨天之中完成了土桑湖二十年间才完成的业绩。我们的自来水来自拉尔夫和尼基的故居苏黎世湖，湖水的 PH 值在 8 左右，属于碱性较高的水质。彼得将鲈鱼养在酸雨的贮水池中，虽然出于好意，却是亲手杀死了他的宠物。

化学污染充任杀手？

不仅是鱼类，几乎所有的水生生物都会受到过量的酸所影响。软体动物在酸度小于 6 的水中很难存活。许多昆虫、乃至浮游生物都不能忍受小于 5 的 pH 值。如果 pH 值降至 4 以下，就几乎无生物幸存了。

酸雨也是中欧的森林发生灾难性死亡的原因。pH 值小于 4 的酸雨落在机树和云杉的叶子上，会吸收其中的有机酸和矿物酸；落到地上时，水的酸度

就更大了。这样高的酸度会溶掉土壤中的钾、钙和其他矿物盐，夺走树木生长所必需的营养。我从书上读到，这种情况会使树木生病和死亡。然而，我的女儿伊丽莎白并不同意这一观点。她认为，森林的枯萎不能完全归因于酸雨。那时，她正在撰写一篇有关这一问题的论文，而且已经读了很多书。按照她和许多专家的意见，毁灭森林的杀手是氮的氧化物（NOx）。

地球的大气层主要由氮和氧组成。在正常的大气层温度下，这些气体在化学上是惰性的，亦即它们不会与其他物质反应形成新的化合物。然而，在极高的温度下，氮将与 x 个氧原子结合成氮的氧化物 NOx。它可以是 NO、NO2 或其他氮氧化合物。在大气层中，温度高至足以形成 NOx 的情况是极为罕见的，只有在闪电的一刹那间才能出现。因此自然过程产生的 NOx 一般而言微不足道，但是工业生产和汽车引擎内部燃烧却能造成持续的极高温度。伊丽莎白告诉我，1980 年产生了三千万吨 NOx，而其中的一半是由机动车辆造成的。

NOx 最终将发生氧化而形成硝酸，硝酸是酸雨的重要成分之一。但在 NOx

转变为硝酸之前，这些气体也会严重的直接破坏森林。例如，氮的氧化物 NO 就是一种有效的落叶剂，美国人在越战中曾广泛利用这种气体。现在，我们正在不自觉的用快速行驶的汽车毁灭森林，而毫无内疚之感。

所以，NOx 污染雨水，酸雨毁灭森林，都是工业革命的副产品、人类智慧的结晶。那么，在 6500 万年前，当恐龙还是地球上最发达的动物时，是

否也有酸雨和氮的氧化物呢？我是在彼得的鲈鱼遭难数月之后，于 1981 年

的雪鸟城会议上得到这一问题的答案的。当然，化学污染的思想那时早已根植在我脑海里了。

臭氧层遭到破坏

一个兆吨级陨石下落会造成什么样的物理结果，路易斯·阿佛雷兹以物理学家的身份，迅速作了判断。撞击喷发的尘埃物质升到同温层是一种物理现象，遮天蔽日的黑暗也是。阿佛雷兹用地球的”暗无天日”作为生物大规模死亡的原因，乍看合理，但经不起推敲。时间就是必须考虑的问题。如果从灾变发生到最后一个受到毁灭性打击的种属死去，需要几万年的时间，那么生物大规模灭绝就不可能是由暂时的黑暗或其他短期效应引起的，陨星撞击作用必定引起了某种持续时间较长的后果。与阿佛雷兹相反，我对地球化学更为熟悉，而且已注意到彗星撞击作用的化学后果，而且在渥太华会议上提出过氰化物污染的设想。当时以化学污染作为生物大规模灭绝的原因这一思想，颇为引人注目。除了氰化物外，在白垩纪一第三纪界线黏土中发现的几种重金属，毒性也很大。例如，锇和钌只要到十亿分之几的浓度就已有害， 而砷、硒、锑等也是有毒元素。鉴于这些元素在界线黏土中的浓度极高，已

足以排除来自陆源的任何可能性。加拿大赫伯格研究所的费尔德曼（Paul Feld-man）指出，我们已能“得出某种共识。界线处确有彗星撞击的证据； 它把挥发性的毒物带进了地球环境。”

然而，在任何领域中，科学家解释自然现象的尝试都难以一矢中的。“毒化说”的问题在于，地外物质带来的毒物毕竟不足以引起全球性的污染。计算结果显示，一个兆吨的彗星带入海洋的氰化物、一氧化碳或有毒重金属的浓度，都达不到致命的剂量。在我前一年发表的论文中，设想有毒物质仅限于表层水，就是为了解释这一问题。既然污染是“局部”现象，有毒物质的浓度就只能引起表层水流中海洋浮游生物的选择性灭绝。这一理论较好的解释了底栖生物幸免于难的事实，因为落到深海底的地外有毒物质数量甚微。

在雪鸟城会议之前，我一直以为我的毒化物污染说找到了正确的答案， 颇为沾沾自喜。抵达雪鸟城的那天早晨，我遇见了加州理工学院的阿伦斯。他先祝贺我的聪明设想，但同时告诫我这种机制是行不通的。他十分自信地指出：“撞击作用发生后产生的高温高压，会破坏任何可能带入海洋的氰化物。”

阿伦斯可能是对的。当有毒的彗星变成几十万公尺高的火柱冉冉上升并扩张成蕈状云时，其温度将升到摄氏数十万度，足以使任何氰化物和有毒气体发生离子化。但是，这一过程同时也开创了产生新的有毒物质的可能性。亚利桑纳大学的刘易斯（John Lewis）在雪鸟城作出一个非常重要的

报告，题为《地球上重要撞击事件的化学后果》，证实了阿伦斯的结论。任何大规模撞击作用造成的火球温度那么高，绝不会有任何彗核带来的有毒分子保存下来。他的第二个论点强调地球大气层撞击增温作用的后果。根据对闪电、大型核爆炸和通古斯事件的研究，现在可以肯定，已有大量 NOx，尤其是可作为落叶剂的氧化氮产生。

刘易斯和他的合作者根据各种设想进行了计算。假设一个兆吨级的石质陨星以每秒 14 公里的速度撞击地球，产生的 NO 分子将达十亿吨。这还是一种保守的估计，彗星的运行速度要快得多。如果一个兆吨级的彗星以每秒 40 公里的速度撞击地球， NO 的产量将增加 100 倍，即 1000 亿吨氧化氮。这些化合物将很快的为同温层中的臭氧和大气层中的氧气氮化为 N02、N204 以及其他形式的 NOx。刘易斯断言，用不了一小时，地球大气层将为灾难性的NOx 所污染。

刘易斯指出，撞击产生的 NOx 将在几周之内沿纬度形成一圈，但要使有毒物质遍布全球还需要几年的时间。在这一段时间内，大气层中的水蒸汽将吸收 NO4 形成硝酸和亚硝酸，并以酸雨的形式降落下来。因此 NOx 的污染不可能是全球性的，只能限于中纬度地区。这种污染将毁坏一个呈东西向延伸，至少长达 35000 公里、宽达 2000 公里的地区，约占地球面积的 14％。白垩纪末期植物群的破坏情况，符合一个彗星落在北半球中高纬度地区

的设想。这一假说可以解释孢粉分析所揭示北美森林遭到严重破坏的事实， 以及鹰粉属植物从西伯利亚到阿拉斯加这一广大范围几乎全部灭绝的情况。

虽然对植物的直接破坏可能沿纬度形成一个东西带，但对动物的长期影响可能是全球性的。最严重的后果是同温层中臭氧在与 NOx 的反应过程中发生的损耗。图恩与其合作者研究了通古斯事件的化学后果。根据计算，他们预测在同温层中产生 3000 万吨氮的氧化物，将会使北半球消耗掉 35—40％ 的臭氧。他们把计算结果，与威尔逊山（Mount Wilson）史密斯天文物理观测站搜集的通古斯爆炸后若干年内的资料进行了对比。在那颗陨石下落以后的头四年中，臭氧确实减少了 30％。但这种破坏作用可以自行修补恢复， 因为臭氧减少后，将有更多的太阳紫外线穿入大气层，而紫外线辐射作用的增强反过来将增加氧（O2）转变为臭氧（O3）的速度。然而破坏的规模愈大， 恢复所需的时间也愈长。图恩计算了兆吨级陨星撞击作用的最小影响。撞击后第一年内，全球臭氧减少量将超过 90％，几年之后仍将维持在 50％以上。奥基夫和阿伦斯的估计更为惊人。他们认为，至少在十年内，臭氧层会遭到彻底的破坏。勾勒出大致情景地球臭氧层的功能，是保护生物免遭强烈的太阳紫外线辐射的致命影响、这种强烈的紫外线辐射也称为紫外线带（UV— B） 。1975 年，美国科学院的一个委员会的生物学家研究了大规模核战的后果。他们得出惊人的结论：核弹爆炸对臭氧层的破坏所造成的影响，要比辐射尘大得多。现代紫外线带的强度几乎已达到生物所能容忍的最高限度；强烈的紫外线辐射能破坏皮肤，曝晒时间长了就会引起皮肤癌。在紫外线带的辐射之下，癌细胞将增殖，生殖细胞将发生变异，甚至被全部杀死。异常的生殖细胞又能引起不孕、流产、死胎、先天不足乃至有害的甚至致命的染色体遗传变异。1985 年 9 月，美国科学院宣布了一项惊人的发现。在针对大规模核战后果“核子冬天”的研究项目中，布朗大学的两位内科医生发现，在同温层中的臭氧因为与 NOx 反应而大量减少后，动物若暴露在强烈的紫外线之下，会破坏免疫系统中的 T 细胞（thymus-derivedcells）。紫外线辐射， 就像爱滋病毒 HTL- 3 一样，将导致免疫能力减弱，从而使动物失去对疾病的抵抗力。

很可能是因为强烈阳光的杀伤作用，引起白垩纪末期的生物灭绝。幸存

者是那些能够忍受异常高强度紫外线的生物，或是躲在深水或洞穴中，或是因夜行而受到保护的生物。在这些幸存者中，少数个体会发生某些有益的变异，因而提高其分化的速率。当然，这并不是白垩纪末期事件的全部过程。无论是全球黑暗也好，空气污染也好，臭氧耗损也好，来得快，去得也

快。尘埃下落，污染物的消失，大概用不了一年的时间；臭氧层复原大概需要十年的时间。幸存生物理应迅速恢复繁盛，但其实却不然。相反，许多种属还在减少，并逐步走向灭绝，原因可能是当时的水体已遭污染。十亿吨氮的氧化物虽然从空气中消失了，但更多的硝酸却落到了土壤中和海洋里。

最初，我曾设想酸雨对陆生动植物的破坏作用要比对海洋生物的破坏作用强得多，因为污染物质将集中在池塘和局部的流域盆地中。不难想象，在一个酸化程度很高的小湖中，所有的动物将像彼得的鱼那样惨遭厄运。而海洋是那么巨大，兆吨的硝酸也不会引起化学成分的巨大变化。即使如 NOx 专家刘易斯所设想的，所有的硝酸都集中在大洋表层 75 公尺的水体中，其 pH 值也只会有半个单位的变化，也就是酸度仅增加三倍。这种变化虽不能说对生物绝无伤害，但不致引起大量生物的死亡。从古生物纪录看来，尽管海洋浮游生物在第三纪最早期的岁月中几乎全部灭绝，但淡水动物和陆生植物发生的变化却很少。如果酸雨是凶手，那么为什么海洋生物受害最深呢？

一种答案是，虽然小生境比大洋般的巨大环境更易遭受污染，但恢复也快。在拉尔夫和尼基丧生百合花池之后，我们将酸雨排出，重又换上了自来水以迎新客。可以想象，在陆相环境中也有同样的情形。有的森林可能已完全落叶，有些湖泊和河流可能已遭严重污染，并将引起生物的大规模灭绝。但无论是否酸雨，降雨都将净化空气。从净化空气中降下的淡水，将把污水赶到大洋。陆地、湖泊和河流在初期可能受了严重污染，但不久又可重新成为生意盎然的环境。一些从污染较轻的环境，如受灾较轻的大湖中迁出的难民，将在新环境中繁殖生长。

第二种答案可能更切中要害。从生物的进化过程考虑，对于那些几乎没有后代或者因为生命短促而未及发育后代的个体来说，不会有机会形成有害的遗传特征。某些一度有用的特征，在环境改变时也不见得有机会保存下去，成为依然有用的特征。例如，北美糜鹿要度过相当长的寒冷时日后才能受孕。这是一种非常奇妙的适应性：在糜鹿的故乡，糜鹿若太早受精，产仔时气候过冷，草料不足以养育幼鹿，因此形成了这种奇妙的适应性。而在英格兰，几个世纪以来，贵族费尽心机在他们的庭园里豢养糜鹿以供欣赏，但糜鹿却根本不能生育，因为那里没有足够的冷天使它受孕。如果气候逐渐发生变化，每一代中会有一定数量个体的生物钟微有调整，只需较少的寒冷天气便能受孕，整个族群会逐渐转变而采用新的繁殖时间，我们便说它们适应了新的气候。但是，如果糜鹿在其故乡也经受如此急剧的环境变化，它们就会灭绝。

浮游生物可以很良好的适应现在的海洋温度和环境条件，但是任何曾经从事养殖浮游生物的研究人员都会说，它们的生育能力极易遭到破坏。在我的研究生时代，一位同窗选择在实验室研究养殖有孔虫的环境因素作为论文题目。一年后，他不得不终止研究，因为这些有孔虫都不能繁殖。他能抓到活的有孔虫标本，也能在实验室里养活它们，但就是不会生育；那已是三十年前的事了。三十年来，一些专家在实验室里繁殖某些海洋浮游生物，已经略有成就。但即使对于这些生物，温度也必须刚刚好，人工海水的化学成分必须与天然海水毫无二致，浮游生物的养殖仍然是一种艺术。成功的饲养者只与其友人共享机密，就像大厨师缄口不谈最新发明佳肴的烹调技术一样。

当水的 pH 值降到 7.5 以下时，某些现代超微浮游生物将停止繁殖。现代海水只有在 1000 公尺以下，或者说在浮游生物生长带之下，才能达到这样的酸度。白垩纪末期事件发生以前的情况可能也是如此。有孔虫对化学变化也很敏感，硝酸盐多了或者酸多了，都会影响其繁殖。

说到此处，我们可以大致描绘一下当时的情景了。首先，地球转入黑暗， 生物大规模死亡。待大地重光之日，因为没有大量浮游生物消耗溶解的二氧化碳，导致碳酸的异常聚集，加上酸雨和陆地激流带来了兆吨的硝酸，大洋的 PH 值降到 7.5 以下。除了最强壮的种属外，大多数浮游生物都失去了繁殖能力。这种经过剧烈变化的海水化学条件似乎持续了几千年；因为浮游生物的生产力一直很低，而且海水又发生上下的均匀化，终于形成死劫海洋， 溶蚀能力很强的底水与表层水混为一体。

海洋最终只能靠自己的自然过程来净化。石灰质是酸的中和剂；当年人们开采莱伊尔领地上的白垩并在市场上销售，用来中和英格兰北部沼泽地区的酸性土壤。只要是酸性土壤，就会经常使用石灰中和。陆地上石灰岩的侵蚀作用和海底碳酸钙骨骼的溶解作用，最终将提供足够的石灰质，中和死劫海洋里过量的酸。几千年或几万年之后，表层海水又会回复正常，重新有利于浮游生物的生长。但破坏已经造成。即使是休眠的胞囊也不可能维持再生能力达几千年之久。超微生物和有孔虫的大规模灭绝看来是化学污染不可避免的结果。

有趣的是，分泌矽质骨骼的矽藻可以在 pH 值接近 6.4 的海中成倍的繁殖，所以没有遭受像有孔虫和超微生物一样的大规模灭绝。

如果我们能像了解浮游生物一样了解恐龙，那么我们就会对当时的环境变化作一断语，究竟是恐龙的生育能力遭到了破坏呢，还是如埃尔本研究恐龙蛋时所指出的那样，其繁殖能力发生了某种病理学变化。遗憾的是，它们并未留下后裔，无法在实验室里加以饲养。因此，最好的办法是去寻找最明显的、人人津津乐道的原因——气候。三阶段温度变化大规模陨星撞击地球之后的温度变化极为复杂，艾密连涅及其同事提出了一个三阶段的图案。

陨星撞击作用的直接效应将一如德·劳本菲尔斯生动的描述过的一样。不过需要略加更正的部分是他想象的全球性热波。在撞击区，应该是像圣经中“所多玛”和“蛾摩拉”所遇见的现象：一个巨大的火球冲天而起，渐成一个烟柱，过热的空气形成巨大的蕈状云。如果撞击作用发生在陆地，必定会有干燥的热风和无法控制的森林大火。但是这种温度波动将是暂时的，受影响的地域也有限。

随后发生的寒潮就不同了。第二阶段的特点将类似于众所周知的核子冬天。美国、苏联、德国和其他国家的物理学家，近年来正在研究核战引起寒潮的可能后果。如果许多核弹落到地球上，由蕈状云带到同温层的烟尘将形成一厚层悬浮颗粒。在几个月内，太阳辐射能受到遮挡，全球温度将下降几十度。茫茫大地和地表水域将是一片冰霜。没有作物生长，大多数幸存者将

会冻饿而死。上世纪几次大规模火山喷发之后，人类已经略微领略过尘埃引起温度下降的滋味。

大规模陨星撞击之后长达数月之久的同温层尘埃，将夺走地球上的夏季。图恩在雪鸟会议上报告说，地球上某些地区的气温可下降达摄氏 40 度之巨，而且必定已在零度以下。而在人为的冬天恰与自然的冬天偶合的地区，生物的灭绝要比那些仍处于夏季的地区稍轻一些。习惯于在热带阳光下取暖的动物即使得以幸存，也不得不在寒风中苦熬岁月。

核子冬天的持续时间不会太长。喷发尘埃下落后，重现的日光将再次把温暖撒向大地，因此我们并不期望在地质纪录中发现这一短暂事件的证据。然而，我们从南大西洋取回岩芯的氧同位素资料，却真的指示出铱异常事件之后，有一个几百年之久的冷期。虽然它并不是“核子冬天”本身，但此一持续的冷期可能是它的后果。设若陨星撞击作用发生在海洋，那么首先将是滂沱大雨，日降水量达 3000 公厘（约 200 英寸）的降水过程将持续几周。联想当时气温的急速下降，这场难以想象的降水将不会是雨水，而是在昏昏寒夜里从天而降的鹅毛大雪。一英寸雨水相当于十英寸霜雪。大地重光之日，地球已成为一个巨大的雪球。美国气象局的科学家注意到，降雪较早的话，那年冬天会比平常冷，因为雪地的反射作用折回太空的太阳能要比无雪的陆地所反射的强得多。提前降雪产生的效应只能在那一个冬天起作用，但是由于冰雪覆盖地球非常广大地区而引起的热损失就不能同日而语了。因为在寒冷气候下，冰雪的融化极其缓慢，可能会持续几百年。我们的资料似乎己足以说明这一推理。

夏克尔顿在 1978 年的报告中已经明确提出最后全球变暖的气候变化。

他的资料显示，就连洋底的温度也升高达摄氏 5 度。而在大西洋的样品中，

我们发现的升温值为 8 度。

艾密连涅用温室效应解释变暖的趋势。大气层中的 CO2 就好比温室的玻璃，阳光可以穿透玻璃和气体，但地球表面反射到太空中的热量却不能传出，因此可以将热量捕集在温室中使室内增温。同理，大气层中捕获的热量也会使全球温度上升。通常，大气层中的二气化碳变化大小，不会引起太大的影响。但是，气象学家业已注意到，在过去的一个世纪中，因为人类用石化燃料作为能源，大气层中二氧化碳的含量已增加了 20％。这一趋势现在还在继续，而且在近几十年中是以指数函数在增长。在不远的将来，大气层中的二氧化碳将增加一倍，引起全球气温或许升高摄氏 2 度。最后，温室效应捕集的热量将会使两极冰雪融化，引起海平面上升，以致全世界的沿海城市淹没在海水之下。

灭绝原因各异

诚然，在恐龙时代既无高烟囱、也无排气管。在工业社会以前的几千万

年中，是由浮游生物控制着大气层中二氧化碳的数量。浮游生物在海洋中消耗的二氧化碳愈多，返回大气层中的气泡就愈少。反之，消耗二氧化碳的浮游生物愈少，那么大气层中的二氧化碳就愈多。在第三纪最早期的几千年中，可以确定浮游生物寥寥无几。布罗克估计，由于浮游生物的大规模死亡和生产力的持续下降，可能会使大气层中的二氧化碳增加三倍。根据各种电脑估算结果，二氧化碳含量增加三倍，将会使全球的温度增加摄氏二度至五度。只有当海洋逐渐重新变为肥沃可栖、浮游生物的幸存后代得以重新繁殖，才有可能再次回到正常的气温。我们的岩芯样品证明，从白垩纪末期惨遭摧残的残余种属转变到第三纪正常的蓬勃生长的生物种群，在约需要 5 万年的时间。

突然的温度变化也会严重损害陆生动物。在大冰期之后的千年间，北美有三分之一的哺乳动物灭绝，虽然我们还不能肯定温度升高是不是惟一的凶手。麦克林总是念念不忘增温是恐龙灭绝的决定性因素，他讨论了异常高温对生物生殖细胞的影响。空气温度升高几度并不会杀死恐龙，却会造成许多不育的个体。大规模死亡未必是恐龙灭绝的直接原因，但大规模的不育却是可怕的杀手。研究爬虫类蛋孵化过程的动物学家指出了一种更为有趣的可能：许多爬虫类的性别并非取决于其染色体，孵化温度才是关键。可以想象， 如果最后的恐龙都属同一性别，它们将因没有后代而趋于灭绝。遗憾的是， 我们永远都无法确知此说正确与否。

我们可以提出许多设想来探讨浮游生物对环境的影响，或者环境对浮游生物的影响，因为我们已相当了解浮游生物的活体。至于菊石、厚壳蛤、恐龙和巨型爬虫类，情况就不同了。自从 18、19 世纪发现其化石至今，它们一直是灭绝的标志。这些生物皆无后代，我们无法查询，也无法测试它们对于冷、热、酸度或污染的承受能力，更无法探查可能导致它们消失的微妙相互作用。

1985 年 6 月，我参加了柏林的达莱姆（Dahlem）会议，与一群生态学家和古生物学家一道讨论生物的大规模灭绝。在讨论过程中，大家的意见去芜存菁后，同意必须从两个不同的层次观察问题。生物的灭绝有其直接原因， 每一个生物种的原因都可能是独一无二的，而终极原因则可能造成众多生物种的灭绝。科学家必须提高警惕，切忌陷入直接原因的迷宫而不能自拔。最近，报载乌鸦吞食了几年才产卵一次的两个加利福尼亚秃鹰的蛋。诚然，乌鸦有可能使秃鹰渐趋灭绝，不过是栖息地的破坏而非乌鸦的食欲，才是秃鹰和其他现代生物面临危机的终极原因。根据他们对现代灭绝种属的研究，柏林的生态学家认为：栖息地的破坏和其他导致数量减少、遗传变异能力减弱或生殖能力破坏的因素，才是生物灭绝的终极原因。

终极原因并不一定能解释直接原因。众所周知，北美候鸽正由于捕杀过量，面临灭绝的厄运，但它们确有其特殊的弱点。群居是它们求爱的必要条件，造成为数不多的幸存者不能保持适当的繁殖率。此外，大凡园丁都知道，

某些树木对污染的抵抗能力很低，甚至在城市里都无法生长。而另一些植物不仅能忍受污染，而且能排除诸如一氧化碳、甲醛蒸汽和香烟废气之类的有毒物质。陨星落地后，栖息地遭受严重而长期的破坏，是白垩纪灭绝的终极原因。但除非了解生物的特殊弱点，否则不能解释各个种群的厄运。

人类的倒行逆施

所以，菊石可能是食物链遭到破坏的牺牲品，但也可能因为化学污染而不能生育。热带生物礁的建造者——珊瑚和厚壳蛤——可能在紧接短期黑暗之后的漫长寒冬中突然死去，或者由于浅水缺氧，慢慢的窒息而死。腕足动物可能是中毒身亡，也可能是因为居住地换了“地毯”，即清洁的白垩质栖息地变为泥质海底后，无法适应而一命呜呼。

各种灭绝方案我们都想遍了，但找不出一种方案适合于全体恐龙族。恐龙就和现代哺乳动物一样，成员个别差异极大。研究某一种恐龙的科学家可能会发现，它们的蛋壳太脆或者并未受精，因而认为高温对繁殖能力的破坏是灭绝的原因。但是一些研究不同恐龙类群的科学家却发现，有些恐龙并不下蛋，无论是在白垩纪末期还是其他时期，都未见这些恐龙有蛋保存，因此推测它们是胎生的。要解释一种恐龙的灭绝，我们必须了解恐龙生理学和生活习性方面不胜枚举的事实。因为我们并不知道它们弱点何在，任何无知的推测都是毫无乐趣的。虽然我们并不了解恐龙灭绝的细节，不过也并非全然令人泄气。短短几年以前，任何有关恐龙灭绝的可能情况都嫌理由不足。一些设想看似合理，但都不能解释大量其他生物何以与恐龙同时灭绝。只有全球环境遭到出乎科学想象的扰乱这种说法，才能解释相关的事实。

对于生物的大规模灭绝，我们现已有了更深刻的认识和更明确的观点。严格地说，这些认识是从人类自己对生态环境的破坏中累积起来的。人类与捕杀过量的其他生物、森林的破坏、环境的酸化和破坏、烟尘对臭氧层的威胁，人类自己建立起来的温室效应，乃至人类用自己的发明去制造核子冬天等，为我们提供了思考全球灾难可能景象的基础。而前人却一定忽略了这些层面。

在追逐竞争权的斗争中，我们已经把人类赖以生存的星球推到了危险的边缘。人们以为，这种进展反映了人类的天然优越性，这是从适者生存这一自然规律中推演出来的一种信念。然而，在人类之前，生物发生灭绝的根本原因各不相同。大规模生物灭绝是剧烈自然变化的结果，这种变化并不是任何生物造成的。

至此，我们不得不问一下这个故事的结论，也就是我在本书开篇提出的一个问题：达尔文主义是科学吗？鉴于我们肯定了天外飞来横祸的意义，那么，我们新的理解是否否定了社会达尔文主义的有效性，并使我们有理由把它扔进旧纸堆呢？