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中国国家地理
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为了理解进化论 我来到了加拉帕戈斯群岛

www.dili360.com 2013-12-16 17:45 《中国国家地理》2013年12月  撰文/单之蔷
克隆群岛(加拉帕戈斯群岛)位置图

  这里能看到正在进行的“进化”

  加拉帕戈斯群岛,属于南美洲的厄瓜多尔所?#23567;?#36825;是浩瀚太平洋东部的一片群岛。1535年,人类发现了这个群岛,一直到1832年才有人定居群岛中某个岛上。

  我曾问岛上的达尔文动植物研究保护站的副站长利昂(他是生物学家):“群岛上既有淡水,又有植被和大量的动物,近岸的海水中还有丰富的鱼类,为什么迟至19世纪这里才有人定居?”

  “这是一个谜。”利昂给我这样的回答。

  赤道正?#20040;?#36234;这个群岛,但强大的秘鲁洋流却是从寒冷无人的南极海域而来,因此造就了这里“?#21364;?#20013;的寒岛”的景象。洋流把南极的企鹅漂来了(这里有地球上唯一生活在?#21364;?#22320;区的企鹅),却没给群岛送来人类。

  人类迟至19世纪才在群岛中个别岛屿定居下来,这里的动植物是在没有人类的状态下生长和演化着的。

  群岛距南?#26469;舐接?70多公里,大陆的动植物除非极特殊的情况,很难到达这里。群岛又是由新生代以来海底的火山喷发造就的,从?#20174;?#22823;陆连在一起,因此岛上的生物大多是本地种。有人说这里是生物进化最好的舞台和试验地。

  其实进化在世界各地都在进行,进化的模式也大同小异,加拉帕戈斯群岛的独特之处不在于此,而在于这里的生物进化的速度快,研?#30475;?#23572;文雀的普林斯顿大学的生物学家?#35828;隆?#26684;兰特夫妇在加拉帕戈斯群岛上用了几十年的时间便看到了物种间发生的改变,他们通过一系列的计算,精确地得出在环境相对稳定的交替变化中,200年的时间就能完成一个物种到另一个物种的演化,好像就发生在眼皮底下一样,可以说这里是能看到进化活生生地进行的地方。

  “地球上还有这样的地方吗?”我问。

  “没有了,这是地球上唯一能看到进化的地方。”利昂说。

  这个唯一的地方恰巧被达尔文碰上了。1835年,乘坐英国海军“小猎犬号”进行环球考察的达尔文登上加拉帕戈斯群岛,开始了长达五个星期的考察。后来的达尔文研究者一致认为这个群岛上的动植物,给了达尔文以灵感,启发了他的进化论思想的形成。

  群岛有着怎样的动植物,它们是怎样促成了进化论思想的诞生?

  我是怀着朝拜圣地一样的心情来到加拉帕戈斯群岛的。

  我带来了三本书:一本是达尔文进化论的奠基之作《物种起源》;另一本书也是达尔文的——《乘小猎犬号环球航?#23567;罰?#36825;是年轻的达尔文乘“小猎犬号”考察时的旅行记,我想看看他是怎样描述加拉帕戈斯群岛上的考察生活的;剩下的一本书是《地球上最伟大的表演:进化的证据》,作者是英国牛津大学的教授、生物学家理查?#38534;?#36947;金斯。他被称为“达尔文猎犬?#20445;?#19968;位坚定的进化论捍卫者。他在书中盛赞加拉帕戈斯群岛。我感到他似乎已经总结出一种进化的“加拉帕戈斯模式?#20445;?#29992;以解释地球上各地发生的动植物的产生和分布的现象。

  

  

    【动物才是加拉帕戈斯群岛的主人】:加拉帕戈斯群岛隶属于厄瓜多尔,官方名称是科隆群岛,位于横跨赤道的东太平洋上,大大小小数十个岛屿散布在7500多平方公里的海面上,岛与岛之间的距离并不远(上图)。1978年这座群岛入选了世界自然遗产,至今绝大多数小岛仍然保持着原始的自然状态。岛上没?#34892;?#29467;的食肉动物,所有的动物都能和平共处,而且几乎所有的动物都不惧怕人类。在我们一行人打算乘着橡皮艇离开圣玛丽亚岛时,一只小海狮一直昂头看着我们,它知道,这里是它的家园,而我们,仅仅是过客。摄影/单之蔷

  这里的动物对人不?#23478;还?/strong>

  我们去加拉帕戈斯群岛时,飞机?#30830;?#21040;群岛中的一个岛屿——巴尔特拉岛,这是整个群岛的枢纽。在机场的大厅里,我看到了大名鼎鼎的达尔文雀。这种雀根本就不怕人,在人群中飞来飞去,寻找它的食物——人丢下的食物碎屑。后来我们在各个岛上一再与达尔文雀相遇。有时在餐桌上进餐,达尔文?#23500;?#33853;到饭桌上,啄食盘子里的饭粒。一次我看到邻桌有一位当地人进餐完毕,悠闲地抽着烟,看着4只达尔文雀在啄食他盘子里的食物。

  达尔文雀不怕人,这也是达尔文的?#20197;耍?#36825;样捕捉标本就很容易了。要不他怎么能在采集众多动植物标本时,不经意间就把群岛上的达尔文雀(13种)基本都捉到了呢?据说达尔文来到群岛时,达尔文?#21103;?#22320;都是。

  并不只是达尔文雀不怕人,岛上的动物都对人不?#23478;还恕?#22312;我们的住处,海狮躺在酒吧的吧台前,对围着它拍照的人视而不见;我们去码头登船,母海狮带着小海狮躺在栈道上,我们只?#20040;?#23427;们身边绕过;在山上,巨大的陆龟径直朝我们爬来,我们只好给它让路。

  这里的动物不怕人,给达尔文留下了深刻的印象,他在旅行记中写道:“这些鸟经常同人靠得这么近……有时,我拿帽子就能罩住它们……”

  

  

    【达尔文雀:自然选择在起作用的例证】加拉帕戈斯群岛给达尔文灵感的是岛上成群结队的达尔文雀,它们都是?#26082;?#20174;南美洲飞抵这里的?#29228;?#21697;?#31561;改?#30340;后代。这些同一祖先的达尔文雀,因为?#35270;?#19981;同的生活环境而分化?#19978;?#23545;独立的14个种,加拉帕戈斯群岛上有13种,另外一种生活在600公里以外的可可岛上。各个种之间最明显的区别是喙部的形状和大小不同,这些差异是因取食不同的食物而发生的?#35270;?#24615;变化。?#34892;?#38592;具有典型的食籽喙,?#34892;?#21017;以仙人掌植物为食而形成长而尖的喙,还有一些以昆虫为主食拥有小乳头状的喙,还有的雀因为?#28304;?#22823;的植物种子而拥有较粗壮的喙,而有的雀因为吃小的草?#30740;?#25104;小而短的喙。14种达尔文雀可分为3个类群:地雀、树雀和类莺雀。地雀共6种,以地面上的种子为食,生活在干燥的沿岸地带。树雀也有6种,主要捕食树上的昆虫,生活在岛上的森林中。另外一个类群包括可可岛雀和莺雀两种。达尔文雀是加拉帕戈斯群岛最丰富的物种,在岛与岛之间,不同种的达尔文雀存在特定的区域性分布,在同一个岛上,不同种的达尔文雀因为取食方式上有所区别也能和平共处。左页图为我们展示了不同岛屿上不同种的达尔文雀(摄影/姚立宇 方薏)。

  重新认识岛屿和群岛的意义

  下面内容中的某些观点,来自我带到岛上的道金斯的那本书,我择其精华并转述为我的语言,还加入了一些个人在岛上得到的体验。

  大家都知道什么?#23567;?#23707;屿”和“群岛”。岛屿就是“四面是水的一块陆地?#20445;?#32676;岛就是“彼此距离很近的一些岛屿”。

  这是从人的角度出发而得出的定义。但是对一条淡水湖中的鱼而言,它所生活其中的湖就是一个岛屿;对于青藏高原上的“藏獒”而言,高原就是岛屿。对生物而言,群岛也就是被隔离开来的一个个能够生存的区域,对于在高海拔地区生存的旱獭而言,邻近的一座座山峰就是一个个被山谷分隔开来的群岛……岛屿的本质是“隔离?#20445;?#32676;岛的本质是被“适度”的距离隔离的一群岛屿。

  “岛屿”和“群岛”对于生物进化的意义,是我这次来加拉帕戈斯才体会到的。假如没有这种生物学意义上的“岛屿?#20445;?#19990;界将变得极其单一乏味,因为没有岛屿,应该说没有群岛,地球上就没有生物多样性,生命就没有今天这样无数美妙神奇的?#38382;健?/p>

  按照进化论的学说,一个新物种的诞生是由原始的物种分成了两个亚群,这时它们一模一样,并可以愉快地与对方杂交。假如它们不被隔离开来,就不可能产生和积累差异(为什么有的差异能存在并?#19968;?#32047;起来,有的则不能,这就靠自然选择或者说是适者生存的机制在起作用,?#35270;?#29615;境的、对生存有利的差异通过繁衍后代得到遗传和积累),也就永远不会形成新种。因为两个基因库将不断地涌入彼此的基因,任何差异都将被消灭在萌芽状态。

  这时如果出现了一?#30452;?#21270;,将它们隔离开来,最有可能的就是一种地理隔离。比如海平面上涨,把陆上的一个个山丘,变成了岛屿,或者一道河流的出现将其分割在河流两岸。这样分隔了足够久的时间,当它们再聚?#23383;?#26102;,发?#30452;?#27492;差异太大,以至于再也无法杂交生育后代了,这时新种就诞生了(这就是新种的定义:产生了“生殖隔离”)。

  因此说:地理的隔离是新物?#20540;?#29983;的序幕。

  

  

    ?#23621;?#36798;尔文雀不期而遇?#30475;?#23572;文在加拉帕戈斯群岛上发现的体型很小、羽色暗淡的雀鸟,给予他以启发,最终促成了他在生物进化领域的成就,这些雀鸟也因为人们对达尔文的纪念而被统称为达尔文雀。达尔文雀是加拉帕戈斯群岛的主人,其主人的姿态在我们刚刚登上这片群岛之时就立刻表现出来。在巴尔特拉岛机场,刚刚走下飞机,我们便与达尔文雀不期而遇,它们并不惧怕人类,欣然地接受人们近距离地为其拍照。摄影/单之蔷

  并不是所有的岛屿和群岛都是生物进化的舞台

  我们知道在地理学中岛屿分“大陆岛”和?#26114;?#27915;岛”。过去我对这两种岛屿的理解很肤?#24120;?#21482;是?#32622;?#30340;意思,即大陆岛曾经是大陆的一部分,后来因为海平面上升或者陆地?#40065;粒?#20351;得原来的一片山丘或山峰成了大海中的岛屿或者群岛,这种大陆岛离大陆往往距离很近。?#29420;?#22823;陆的海洋岛则不同了,海洋岛从来就不是大陆的一部分,而是由海底的火山喷发形成——火山岛,或者由珊瑚虫建造而成——珊瑚岛。

  大陆岛对进化的意义不大,很难产生新物种,因为离大陆太近,不能产生隔离;海洋岛中?#29420;?#22823;陆的火山岛就不同了(珊瑚岛除外),对陆生生物而言,它们是真正的岛屿,但还应该是群岛才好,这有利于分化出更多的新物种。

  因为?#29420;?#22823;陆,避免了大陆物种的不断侵入,彼此距离适中的群岛,正好适合物种的分化与隔离,因此?#29420;?#22823;陆的火山群岛是产生新物种的大工厂。当然这是对陆生生物而言,对海洋生物来说,这些岛屿并不产生隔离,因此算不上“岛屿”。

  

  

    【加拉帕戈斯的名字来源于陆龟】在加拉帕戈斯群岛上,陆龟是名副其实的大块头,它们最大能长到1.5米长,接近半?#31181;亍?#26368;早到达这里的西班牙航海家把这里的巨龟称作“加拉帕戈斯?#20445;?#21518;来干脆把整片群岛也用这个名字称呼。陆龟有粗壮的四肢,为的是能够支撑起十分?#26519;?#30340;身体,它们的动作异常缓慢,经常走几步就要停下来休息,但它们从来不会为走得慢而发脾气。陆龟是天生的好脾气,达尔文在他的游记中写道,他经常骑到龟背上玩,陆龟却对此无动于衷,温顺之极。摄影/方薏

  达尔文的宠物?#29786;?#34597;和陆龟

  从圣克鲁斯岛出发,经过两个多小时的航程后,我们登上了圣玛丽亚岛,到这里来,是为了看岛上特有的陆鬣蜥。达尔文曾经把岛上的陆鬣蜥描绘成“长得很丑,有着一种特别愚蠢的相貌,行动起来一副懒洋洋的、半麻木的样?#21360;薄?#20294;他还是蛮喜爱这种很丑的生物。他像孩子对待宠物一样,跟陆鬣蜥开玩笑:“我曾长时间地观察它们挖洞。等它前半身进了洞后,我拽它的尾巴,它大为震惊,立刻转过身来看看是怎么回?#38534;?#23427;凝视着我的?#24120;?#22909;像在说:为什么要拽我的尾巴?”

  遗憾的是我们再也不能像达尔文一样和岛上的鬣蜥们玩耍了。因为尽管鬣蜥们仍旧不怕人,但我们被向?#23478;?#27714;,离开鬣蜥一定的距离,不准触碰鬣蜥。

  在达尔文登岛时,这种陆鬣蜥在群岛中央的几个岛上还是很多的,以至于达尔文说:“当我们逗留在岛上时,用了很长时间才找到一块没有陆鬣蜥出没的地方来搭一个帐篷。”

  现在陆鬣蜥显然数量大大减少了。在岛上走了一段路,我看到了一些海狮躲在灌丛中乘凉,甚至还看到了一只加拉帕戈斯鹰,但还是没看到陆鬣蜥。直到我们已经忘记了它,才在一棵巨大的仙人掌树下,看到了一条陆鬣蜥。它趴在岩石上,一动不动,即使我?#24378;?#36817;。它与海鬣蜥最鲜明的不同是其体色是土黄色,不像海鬣蜥幼时是黑色,长大后变成彩色。

  海鬣蜥是这里的独有生物,它?#27604;?#28023;水中,以吃海底礁石上的海藻为生。陆鬣蜥在世界其他地方倒是能见到,据此我?#24378;?#20197;推断海鬣蜥是由陆鬣蜥演化出来的。应该是南?#26469;?#38470;的一种陆鬣蜥由于一种?#26082;?#30340;因素,例如伏在一根漂流木上,来到了群岛中的某一个岛,后来岛上的鬣蜥又漂流到某一个岛上,被海水隔离开来,最后在岛上获得某种海洋习性,成为一?#20013;?#30340;物种。

  我们知道群岛上非常有名的?#34103;?#22823;的加拉帕戈斯陆龟。

  在伊莎贝拉、圣克鲁斯等岛上我们都看到了陆龟,但是我们不能区分它们的不同,在达尔文动植物研究保护站我们看到墙上有一张图表,列出了群岛上陆龟共有12个不同的亚种。达尔文在书中对陆龟的描述尤为详尽:“几只大陆龟,需要6个或8个男人才能把陆龟从地上抬起来……”

  达尔文也与陆龟开玩笑:“陆龟本来安详地走路,我一超过它,它立刻把头与脚缩回去,深深?#31350;?#27668;,趴在地上装死。此时,我常踩到它的背上去,在龟壳后部跺上两?#29275;?#23427;就会又抬起身子来朝前走了……”

  达尔文登岛时,可能岛上的陆龟很多,他还没有意识到陆龟的灭绝问题。

  如今各岛上的陆龟已经濒临灭绝,不得不靠?#26031;?#39282;养来恢复种群。

  达尔文的一?#20301;埃?#26159;破解动植物分布规律的金钥匙

  达尔文在加拉帕戈斯群岛上发现了一些体型很小、羽色暗淡的雀鸟,开始时它们并没有引起达尔文的关注,后来他把采集的标本交给了著名的鸟类分类学家约翰·古德,请他分类。约翰·古德的结论是这些小鸟是一些新物种,但它们在羽色、鸣?#23567;?#36896;巢等方面的行为极为相似,它们最大的分化是在喙形上。他按照喙形竟把这些小雀分成了14种。古德的研究结果让达尔文顿悟,认识到了这些小鸟之间的差异具有的重要意义。他把他的顿悟写成了一?#20301;埃?#21457;表在了《物种起源》的第二版里。

  这?#20301;?#23601;是:“看了这些体型小而密切相关的鸟类在构造上的级进和多样性之后,人们确实会推想,后来由外边引进了一个物种,然后这个物种为了各?#26893;?#21516;的目的,发生了变异。”

  14种达尔文雀各自形态上的微小变化,或者用达尔文的话说:在构造上的级进和多样性,很容易让人们想到它们由一种原始的鸣雀演变而来。这种想法的产生,得益于达尔文丰富的博物学知识和他在南?#26469;?#38470;的考察经历,因为他知道南?#26469;?#38470;只有一?#20013;?#40479;属于这种雀?#25991;俊?#20294;是他在加拉帕戈斯群岛的几个岛上却捉到了十几种这种雀?#25991;?#30340;小鸟,而且每种之间?#21152;?#24046;异。他非常敏锐地意识到南?#26469;?#38470;的雀?#25991;?#23567;鸟在这里已经进化成十几?#32622;?#38592;,进而他推断出世界上所有的鸣雀都来自一个共同的祖先,因为它们非常相似。达尔文按照这种推理方式,最终推论,地球上所有的生物?#21152;?#19968;个共同的祖先。这就是进化论的重要理论:共同由来理论。

  达尔文雀对达尔文的启发意义非凡。道金斯把达尔文在《物种起源》中的那?#20301;埃?#25552;炼成一把可以解开地球上各种动植物分布之谜的金钥?#20303;?#36947;金斯说达尔文的这?#20301;?#26159;“理解动植物分布的不二法门”。

  譬如,如何解释澳大利亚的森林主要?#35774;?#23646;的树木构成,桉树超过700种这一现象呢?

  我?#24378;?#20197;把达尔文对加拉帕戈斯群岛的达尔文雀说的那?#20301;?#25442;一下主语用到这里,问题就解决了:“看到了这些高大而密切相关的桉树在构造上的级进和多样性后,人们确实会推想,后来由外边引进了一个物种,然后这个物种为了各?#26893;?#21516;的目的,发生了变异。”

  在世界各地特定区域分布的动植物群,我们都可以用达尔文的这?#20301;?#26469;加以解释。

  

  

    【海鬣蜥】加拉帕戈斯群岛是地球上唯一能看到海鬣蜥的地方,它与陆鬣蜥具有?#33258;?#20851;系,是陆鬣蜥的同源物种逐渐?#35270;?#20102;?#26114;?#38470;两栖”的生活进化而成的。它们虽然具备了在海里生存的本领,但还是有大段的时间会待在陆地上,?#21051;?#26089;晨,海鬣蜥会成群结队地趴在海岸的礁石上晒太阳,在?#27604;?#33707;尔岛,摄影师记录下了这一场面。海鬣蜥也会经常来到海滩上散步,和游人相安无事地共处。摄影/方薏

  如此靠近的小岛竟能使类似的生物发生差异,实在惊人

  就我看到的资料而言,并不仅仅是达尔文雀启发了达尔文发现进化论,岛上的各种动物,如陆龟和鬣蜥,还有各种植物都给了达尔文启示,尤其是这些动植物的种类?#21152;?#36798;尔文雀一样,丰富而有相互关联的差异,都像从一个原始的种进化而来。

  群岛上这些动植物构成了群体效应,叩击着达尔文的心灵。达尔文在《乘小猎犬号环球航?#23567;?#20013;这样写道:“加拉帕戈斯群岛上的生物分布,如果是一个岛上有一个属而另一个岛上是别的很不同的属,?#34103;?#19981;足为奇了(这种情?#31283;?#26131;让人相信物种是上帝创造的)……而正是目前这种状况:数个岛屿各有自己特殊?#20998;?#30340;陆龟、鸫鸟、金翅雀与无数的植物,这些不同的?#20998;侄加?#20849;同的生活属性,有类似的生活环境,这才使我震惊。”

  达尔文这里使用的词是“震惊”。震惊之余他提出了“适当的地理隔绝是物种进化的必要条件”这一思想(佐证这个结论的引文太长,不得不省略)。最后达尔文充满激情地总结道:“回顾上述事实,人们必然对显现在这些荒芜的岩石小岛上的创造力(如果能用这个词)之伟大,深感惊?#21462;?#23588;有甚者,此种创造力在如此靠近的小岛上竟能使类似的生物产生差异,实在惊人。”

  在《物种起源》的最后段落里,达尔文表达了类似的意思,?#36824;?#35828;得更深刻,更精湛,更充满激情:“生命以?#26031;?#20043;,何其?#21507;眨?#26368;初生命的几丝力量被?#31561;?#20102;几种(或一种)生命的形态之中;同时这颗行星依照固有的万有引力运转不停,从这样一个简单的开?#32781;?#28436;化出了无穷无尽的,最美丽和最奇异的生命?#38382;劍?#24182;且这一过程仍在继续。”

  加拉帕戈斯群岛上的生命进化,只是这个宏大的壮观的进化过程的一个分支。但是这一个分支却最先呈现在一个伟大的智者面前,由此他洞察了整个进程的奥秘。

  这就是浩瀚太平洋东部一片小岛的意义。(选自《中国国家地理》2013年第12期卷?#23376;?撰文/单之蔷)

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