雖然大尺度環境擾動短期而言對于大部分生命是壞消息,但長期來看,它對生命復雜性的增加卻可能是有益的。
很多人認為,大尺度的行星級擾動事件——比如氣候變化,或資源枯竭,總是會讓生命的演化走上絕路,它們會讓環境惡化,甚至自我毀滅。但有一種與之相反的假說認為,地球本身就像一個能夠自我延續的生命體,生物與非生物的相互影響,能夠維持甚至改善地球的生存環境。這就是所謂的“蓋亞假說”。
一批來自英國埃克塞特大學的科學家在《英國皇家天文學會月刊》上刊文認為,大尺度的環境擾動,實際上是“蓋亞”提升自身復雜性的機制。
研究人員認為,隨著生物多樣性和數量的增加,生物本身也在變得更加復雜。而這種復雜性有一些來自大尺度的環境擾動。例如在距今約25億年前的“大氧化事件”期間,由于大氣含氧量突增,大部分厭氧生物滅絕,但這給動物帶來了機遇。
通過計算機模型,研究人員模擬了行星物種的演化。在這些虛擬的行星上,物種之間的命運和地球上的生命一樣是緊密相連的。研究人員可以通過下調行星的負載能力和各種參數,來模擬行星環境受到的擾動。大量的模擬結果表明,盡管擾動有可能滅絕大部分生命,但是假如幸存下來的生命能夠堅持足夠多代,它們的多樣性和豐富性就會變得更高。
研究人員稱,幸存者總會變得更強。這是因為大尺度滅絕事件發生時,生命通常不會全部消失。它們會在局部環境中保留下來。例如在“大氧化事件”后,厭氧生物依然存在,只是它們的棲息地縮小了,只能在類似深水的低氧環境中生存。
行星生命系統越復雜,物種之間的相互影響也越復雜。這也會使生態系統中出現的空位在迭代之后產生更加復雜的聯系。
也有科學家并不同意這個觀點。有人認為,自我毀滅是生命的一種固有特征。在地球的演化史上,生命是大尺度滅絕發生的原因,而不是結果?!按笱趸录敝詴l生,正是因為演化出了一種能夠進行光合作用的單細胞生物。這種巨大的擾動,會導致生命退化,因為正是它們自己導致了環境的惡化。地球的生態系統只有在長期穩定的狀態下,才能夠發展出多樣性。
但是新研究的主持者認為,正是氧氣的出現,使得生命能夠變得更加復雜。對于被“大氧化事件”淘汰的生命而言,這當然不是個好消息,但是這一事件卻給整個生命群體增加了復雜性,讓生命發生了某種巨大的飛躍。從統計學角度看,生物圈會增加其復雜性,而不是傾向于自我毀滅。
研究人員認為,他們的研究對于尋找外星生命可能也有幫助。例如可以將尋找的目標鎖定在那些位于宜居帶邊緣的行星身上。在這些地方,行星的氣候和環境可能會受到更多的擾動,因而也有更大的可能演化出復雜生命。軌道遷徙和小行星撞擊也有相似效果。只是以當前的技術手段,還觀測不到相關參數。
參考
Planetary Perturbations May Strengthen Gaia
https://eos.org/articles/planetary-perturbations-may-strengthen-gaia
What does not kill Gaia makes her stronger: impacts of external perturbations on biosphere evolution
https://academic.oup.com/mnras/article/533/2/2379/7737677
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