【基础科研】【战略】恐龙的起源_风闻

一般人在少年期，对恐龙会有或多或少的兴趣。但是像我这一代人，在40年前的那个人生阶段，如果问起恐龙的起源，是无法得到确切解答的。当时的科普文章对这件事支支吾吾、语焉不详，倒不是因为在互联网出现之前，没有人愿意传播这种知识，而是因为当时的古生物学界真的不知道答案。

那时的理解，是在Triassic Period（三迭纪，251.9 - 201.3Mya）开始不久，最早的恐龙就演化出来，但是远远不是陆上大型动物（Major Terrestrial Fauna）中的主角；最大和最普遍的的草食动物和肉食动物，都是更“原始”的爬虫类（Reptiles），或是哺乳类（Mammals）和其先祖（Proto-mammals）。可是在三迭纪结束之前，恐龙早已成为地球陆地的王者。

这样的叙事，对接触过古生物学的人来说，是很奇怪的。演化的过程，并不是持续的缓慢演进，而是在长期的稳定之后，会突然发生短暂的巨变。这是因为，基因的突变固然是随时间慢慢持续纍积，但是如果环境的变动缓慢，那么每一个生态界的活动角色（Ecological Niche）都很难换手，既有的角色占有者早已为其优化，不容许新的竞争者进入。所以这些基因突变一般就只能在次要的、隐藏的功能上做小小的改进，像是外形反而不动如山。只有在地球环境本身有了突然的改变，空出了活动角色的空间（Niche），后续的基因突变才有动力推动外形的变化，以占领新的生活空间。

自从多细胞生物在地球上扩展开来，并开始留下化石之后，在生态史上有过6次最大规模的物种灭绝（第6次是人类造成的，正在进行之中）。而古生物/地质学（地质学关心环境变化对地壳岩石的影响，古生物学则研究环境变化对古生物的影响；地质学可以追溯更早远，所以这些定义其实来自地质学）所说的“纪”（“Period”）或者“代”（“Era”，比纪高一级，每个代含3-6个纪）的边界一般就对应这这些大灭绝事件。例如三迭纪的起源是Permian-Triassic（P-T） Extinction Event（二迭纪-三迭纪灭绝事件），又叫做Great Dying（大死亡），因爲它是物种灭绝最彻底的一次，96%的海洋物种和70%的陆上物种灭绝了，并且因而推翻了原本陆上的霸主：两栖类。三迭纪的结束，则是Triassic-Jurassic Extinction Event（三迭纪-侏罗纪灭绝事件），同样名列6大灭绝事件之一。

现在读者可以理解前述的谜题：新一类的生物大规模取代原始物种，应该是在一个纪刚开始的阶段，那么恐龙取代爬虫类和哺乳类，为什么是反其道而行呢？这个问题的答案，一直到最近20年，随著一系列新的研究结果，才逐渐揭晓。

首先，环境的改变，来源可以有很多种，例如陨石撞地、火山爆发、新生物功能的演化（例如叶绿素的演化，为大气层带来氧气）、大型露天煤床的燃烧、板块漂移等等。它们的影响，有大有小，并不是只有超大型一级。所以地质学在Era之上，还有Eon（宙）；而在每一个Period之下，又分Epoch（世）；Epoch之下，还分了Age（期）。但是请注意，定义这些世代的，是地质学家，他们根据的是岩石结构的变化。这些世代通常和古生物的演化过程有很好的对应，但是也有例外。

如果恐龙的掘起，发生在两个Epoch的交界处，古生物学界或许早就有结论了。如果是发生在两个Age交界处，大概也不会拖到21世纪才搞清楚。偏偏它是前述的，地质世代不对应着古生物演化节奏的最重要例子。

这个在地壳岩石里没有留下很大痕迹，却对古生物有极大影响的气候变化，叫做Carnian Pluvial Event（CPE，Carnian期多雨事件）。Carnian期是三迭纪中7个期的第五个，对应着237-227Mya（Million Years Ago，百万年前）。CPE发生在230Mya前后，持续了大约200万年。

顾名思义，CPE指的是降雨量的大幅增加，在很多地方高达三倍。三迭纪本身是地球历史上最乾燥的时期之一；这是因为当时所有的陆地板块刚好都撞到一起，形成一个超级大洲，叫做Pangaea（盘古大陆）。雨云一般不能深入几千公里的内陆，所以除了海岸线附近之外，当时的生态环境以沙漠和干燥草原为主（我说“草原”，但是其实青草还没有演化出来，这里指的是占据同一个Niche的原始植物）。Pangaea的分裂，是一个缓慢逐渐的过程，和CPE没有决定性的关系。

目前的猜测，是当时因为地质（刚好同时，阿拉斯加有火山运动）原因，有了大量的二氧化碳排放，经过严重的全球暖化之后，大气包容水汽的能力也大幅增加，使得雨云能深入内陆。

我以前曾经提过，恐龙的生理机制，比起哺乳类和爬虫类有几个优势。其中之一是它们的呼吸系统不是死巷子，而是一个圆环，效率很高。但是CPE并没有减低大气的含氧量，所以这不像是恐龙掘起的决定因素。另一个优势是它们蛋白质代谢的最终产物，毒性较低，不需要大量的水来稀释成为尿。这应该在干燥环境下很重要；CPE是短暂（从地质学的观点来看）的多雨期，或许其他动物在适应了潮湿环境后，一旦CPE结束，就由奢入俭难。

但是还有另一个可能，CPE期间的雨量，容许新的、更高的植物（不是现代意义的树木）演化出来；恐龙的体内有气囊，所以单位重量密度低，强度却没有下降，容易长大长高（这也是爲什么后世的恐龙能演化到比大象大得多的程度），所以可以很快适应新食物，独占新的生存空间。恐龙对食物的分解，除了牙齿之外，还应用胃石（Gastrolith）来研磨，效率高，吸收比率好，也是另一个小小的优势。

不论细节为何，CPE在短短的200万年里，先是变得很潮湿，然后又变回干燥，强迫着所有的陆上大型动物做出两次同步起跑点的公平新竞赛，也就给予了恐龙掘起的极佳机遇。恐龙从CPE之前佔陆上大型动物的5%，一下上升到其后的90%。它的霸主地位，延续过了前面提到的三迭纪-侏罗纪灭绝事件，一直到66Mya的Cretaceous-Teriary （K-T）Extinction Event（白垩纪－第三纪灭绝事件），才让位给哺乳类。

古生物学，算是一个很纯的科学，也就是说，它基本没有经济上的实用价值。本文前面的讨论，似乎有关于全球暖化的效应，可以用来借镜，但是实际上古气候学是独立于古生物学的。这里是后者应用前者的结论，并不能代表后者有了什么应用。而且当前全球暖化的速度，比CPE高1000倍左右，所需的研究精度也相对更高，原本就有其他更可靠、更精确的研究手段（例如计算机模拟），不能说古气候学有什么重要的应用价值。然而我仍然喜欢研究瞭解这些议题，因爲它们扩展我的视野、提升我的思考层次。我在前文《漫谈两个假说（一）》里面曾经提到，从人类整体的观点来看，纯科学是满足求真的自然欲望；但是从个人的角度来看，对纯科学的涉猎，其意义就在于扩展视野和提升思考层次。希望我的科普系列文章，对读者也有这方面的帮助。

【后注】我想了想，觉得本文的引申意义，还是写得太隐晦了，应该点明比较好。如果读者在第一次閲读的时候，没有想到下面所提的对比（亦即两栖类=英国，爬虫类=美国，恐龙=中国），我建议你重读全文一次。

我说“扩展视野和提升思考层次”，一个直接的例子，就是文中的第三段，有关既有生态地位，一般是相对稳定的，没有背景环境变化的助力，就不容易被取代；这对当前的国际情势，也是适用的。中国如果以为美国会像英国一样和平让位，就完全忽略了一战和二战那种历史性的外来环境因素，自然是会被打脸的。