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地球:從美麗到滄桑
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  • 地球:從美麗到滄桑

  • 作者:Stanley A. Rice
  • 出版社:商周出版
  • 出版日期:2011-10-10
  • 定價:360元
  • 優惠價:79折 284元
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內容簡介

《創世紀》的科學版,如《盲眼鐘錶匠》般迷人,如《深奧的簡潔》般恢弘! 冶地球科學、演化生物學、宗教於一爐,一本不熟悉科學的人也能捧讀的科普佳作。 且看一位寫詩又寫小說的生物學家,如何揭露地球的真實身世,以及生物演化的繽紛樣貌。 她已46億歲,滿身充盈著共生、性擇與利他;她美麗又蒼涼,有個名字叫蓋婭,是人類的母親:她是──地球。在浩瀚宇宙的銀河系裡,廣袤無垠的太陽系中,水和大氣在這裡誕生了。這座行星得天獨厚,擁有千萬年難得一見的面貌,因著生物演化與創新,顯得繽紛而亮眼。但人類行為的改變,將使她不勝負荷,沒入灰暗? 地球的生物多樣性是如何達成的?不像多數探討地球生成歷史的書籍,採編年方式一個階段接一個階段地,數出這座行星的成長歷程;史坦利.萊斯透過地球上重要的生物演化發展,從生物共生關係、性擇與互利關係,探討地球繽然紛呈的多樣面貌。 ◎共生:當單細胞生物開始相互合作,就拉開了複雜生物體的演化序曲。顯花植物藉由昆蟲和鳥類傳遞花粉及散播種子,就是最顯著的例子之一。 ◎性擇:複雜行為及令人目眩的諸多生命形式由此而生。人類有構造精密的大腦,得以主導這個世界,也是因為歷經了此一過程。 ◎互利:當物種學會了相互協助,多樣性與複雜性於焉展開。早期的人類社會,因為互利,社交圈逐漸擴大,文化因之蔓延開展。 不要忘了光合作用,那讓生命得以萌發及延續;不要忘了地球浩劫,那讓生命從此絕跡的強大威脅;也不要輕忽宗教的重要性,那讓重要價值得以傳續。最後,科學對人類發展的關鍵性,能讓地球獲得重生的契機。 萊斯以溫煦的口吻、深廣的觀點,給人類如何與自然共處、如何與地球休戚與共這個課題,一個不可多得的回饋。

目錄

◎出版緣起 開創科學新視野
◎推薦序
◎氣候變遷-二十一世紀人類的環境災難與挑戰

◎導論  堪薩斯州中部的石座

◎第一章 見見大地之母
◎第二章 不可避免的演化
◎第三章 創新
◎第四章 互利共生
◎第五章 性
◎第六章 利他主義
◎第七章 宗教
◎第八章 科學
◎第九章 光合作用的保證與承諾

◎註釋 NOTES

內文試閱

一個飽受壓力的美麗行星


  地球是由細胞和有機體構成的生命網絡的家園。不僅是生物,連這網絡本身,都是有生命的。這個網絡改變了地球的大氣、水和地殼組成,足以和沒有生命存在前的地球形成明顯的分野。尤其是那些將陽光當作能量來源的光合生物,他們以此生產食物,同時讓大氣層中含有大量氧氣。氧的活性很高,要是沒有光合作用不斷補充的話,大氣中的所有氧氣早就與其他分子迅速反應,消耗殆盡。生命網絡以及其將地球轉型的方式,就是本書所謂地球是一個活生生的星球的意思。

  地球正處於風華絕代的中年,不只是因為其上的山脈、瀑布等非生物組成,也是因為這片生命網絡。正是因為有這樣的生命線路網,尤其是樹木和其他植物,才為這個世界增添美麗色彩,使得每個地方獨具特色。要是沒有植物,剛果看起來跟加拿大差不多,而巴西則像是巴基斯坦的俾路支省。

■壯麗的妄想■

  人類這個地球上的物種,總是將自己想像成整個宇宙的中心與目的。在傳統的基督教中,人類是上帝最為寵貴的創造。西方基督教之所以如此相信,一個原因是宗教教義使然。另一個原因則是,當我們仰望天空時,太陽、月亮和星星似乎就繞著我們旋轉。地球是創造中心的想法,不僅是基督教的觀點,也是希臘數學家托勒密接受的科學觀點,他當時提出了「地心說」這一世界模型。

  但是,後來的天文學家發現天體的運動並不如地心模式所預期的,特別是行星(在希臘文中有「流浪者」之意),其運動方式相當混亂。天文學家構想出一套複雜的行星運動,好讓它們吻合托勒密模型。但情勢日益明朗,唯一明智的解釋都指向所有的行星,包括地球在內,皆是繞著太陽運轉。波蘭天文學家哥白尼提出了「日心說」的模型,之後由義大利的天文學家伽利略證實了此一理論。

  日心說將人類從宇宙中心降級下來,這與宗教觀點相牴觸,也因此威脅到教會領袖的政治權力。如果地球僅僅是距離太陽的第三顆行星,我們人類怎麼會是上帝目光的焦點?

  人類的位階不僅從宇宙中心被降下來,就連萬物之靈的地位也不保了。從十九世紀英國偉大的博物學家達爾文以來,科學家以及一般人開始明白,人類只是眾多物種中的一種。這是創造論者仍然攻擊演化學的原因之一。令他們不開心的,與其說是演化過程,不如說是演化推翻了人類是世間萬物領主的想法。

  也許讓人類最感卑微的資訊,來自於 DNA 的研究。DNA 不僅編碼生命的指令(基因),同時也記錄下過去發生的事情。你的細胞中不僅含有用於製造人體的遺傳指令,還有演化過程中你的祖先使用的舊基因。這些老舊指令夾雜在你的染色體中,就像存放在閣樓裡的陳年紀念冊一樣。科學家同時利用這些新的和舊的 DNA 資料,重溯所有生命形式的演化路徑。事實證明,幾乎所有的遺傳多樣性都來自於細菌、古生菌和原生生物。真菌、植物與所有我們稱之為「高等」或「高級」生命形式的動物,其實只是原生生物這一群中很小的一個變異組。

  古老的以色列牧羊人、同時也是國王的大衛,在抬頭仰望天際時,他的感受和大多數的我們一樣。他在詩篇(Psalms)第八篇中記錄下他的印象,其中談到上帝:「我觀看你手所造的天,和你所安放的月球和星星,便說:人算甚麼?」上帝何以眷顧微不足道的人類?若是大衛王知道宇宙有多麼大,我們和多少動物一起共享地球,他肯定會更謙卑。但無論是大衛,還是數十億閱讀過他詩篇的人,都不滿足於將人類定位在如此卑微的處境。我們另外想像出一個天使的國度,人類和他們只有咫尺之遙。套用大衛的話來說,這是一個「光榮和榮耀」,是類星體、冰河或恐龍不可能享有的。大衛接著宣布我們是萬物的統治者,這無異是核發了千百年來任由人類踐踏一切的許可證。

■人類:邊緣而強大■

  天文學和生物學證明人類處於宇宙和生命的邊緣,而不是中心。但不論我們是多麼地邊緣化,事實證明我們已經成為改變地球的一股力量。正如本書之後的章節將解釋的,人類對地球產生壓倒性的影響,從溫室效應到性擇、利他主義、智能乃至於演化本身。我們這個物種,特別是在上個世紀​​,已經對物種網絡和維持這顆星球生命的系統造成壓力。

  若地球有知,她會看著我們,看到個體繼續進行利他行為,但利他主義難與強大的科技相抗衡。個人可能想要創造和平,但是政府往往希望戰爭。個人可能希望無私,但無私的個人卻為大型企業所打敗。個人可能想要減少人類對地球的破壞,但他們的努力卻為集體的貪婪和浪費所淹沒。若地球真能意識到我們,她可能像是一個中年母親,因為違法亂紀的青少年孩子而飽受壓力,這些孩子可能會深深地傷害她。他們吃她的、用她的,還把她弄得渾身髒兮兮,肯定讓她倍感壓力。

  她還是風采依舊,明豔動人,就跟過去四十億年來一樣美。而且我們也殺不​​死她,她會活得比我們更久,任憑我們自我毀滅,而不會出手搭救。不過,我們的作為可以讓她永久殘廢。地球的風采來自於其上許多的物種,但她寧願以多數物種無法生存的氣候,冒著青春不再的風險,步入晚年。

為什麼有性?


■性與演化革命■

  性,無所不在――這的確相當令人百思不得其解,因為對生命而言,沒有性反而輕鬆些。如果地球上所有植物都能像蒲公英一樣製造無性種子,而所有動物都成為可以自體受精的雌雄同體,一切將顯得簡單許多。有性生殖的物種因為需要兩個個體才能繁衍,相對於無性生殖(或單性生殖)的物種而言,後代數量自然較少。性的存在將生殖產量減半,單就這個理由,為了增加遺傳多樣性而採取有性生殖策略,似乎不大值得。或至少物種應該演化為同時具備這兩項能力,能夠在不同時機選擇採取有性生殖或無性(單性)自體繁殖。

  演化永遠沒有完結篇,其原因在於儘管物種完美適應了居住環境的一切物理條件,依舊必須跟上寄生者的瞬息萬變。某些物種在外觀部分也許沒有明顯的演化跡象,但體內的防禦性化學物質卻不停更新,彷彿《鏡中奇緣》(Through the Looking Glass)中路易斯.卡洛爾筆下的紅皇后般,奔跑只是為了能待在原地。生物學家以此命名提出了「紅皇后假說」(Red Queen Hypothesis),解釋生物為何需要有性生殖所提供的大量遺傳變異--那是為了在演化戰場中存活下來。

  俗諺云:「凡有規則就有例外。」基因研究證據已顯示,蛭形輪蟲(bdelloid rotifers,一種微型水生動物)以單性生殖方式存活了至少三千萬年之久。為什麼牠們不需依賴有性基因重組,卻趕得上寄生者的演化速度呢?難道牠們沒有寄生者的威脅嗎?其實當環境潮濕時,其寄生者(真菌)於數天內就可以將整個族群的蛭形輪蟲消滅,然而蛭形輪蟲對抗寄生者的方式並非加速演化,而是以自體脫水、遁入風中的招式擺脫牠們。脫水後的蛭形輪蟲可隨風旅行至新棲地,並在潮濕之處甦醒,這時身邊不再有真菌糾纏,算是名符其實的「飛逃策略」了。

■雄性為何而戰?■

  交配行為同時開啟了性擇最初的模式:公魚藉由交配不僅確保其精子到達預定的目的地,也能確保到達目的地的必定是自己的(而非別人的)精子。這時,精子大戰正式宣告展開,體型大的公魚可以將體型小的公魚趕出自己的地盤,且當強勢的公魚在領土內擁有成群的母魚時(理由是精子數量多,一隻公魚即可使多隻母魚受孕,而卵子相對而言是物以稀為貴),弱勢的公魚便被趕到邊緣地帶,睜眼看著單身的日子一天天過去。雄性個體相互競爭的劇碼,由海洋的魚類、甫登陸的兩棲類、隨後的爬蟲類、鳥類,一路演到高等哺乳類的大猩猩身上。為了這場精子大戰,雄性大猩猩的體型已演化為雌性大猩猩體型的兩倍。

  性擇偏好體型大且「好鬥的」雄性個體,導致其後許多新的演化型態,都是為了因應雄性間的「同性競爭」,雄偉多叉的鹿角即為一例。雄鹿鹿角唯一的用處在於同性個體之間不斷地相互抵撞、推擠,直到其中一方投降為止。而同性競爭的結果,往往是某個雄性個體周圍妻妾成群,其他較弱的雄性則因受武力威脅而難以接近異性。其他如海豹等動物的雄性「肉搏戰」更是血腥。因此在動物界裡,絕大多數的雄性都較為殘暴――牠們是性擇的產物。

■雌性的選擇■

  性擇的演化革新尚未結束。在前段敘述中,性擇似乎是由雄性主導,雌性只能順從地接受命運安排,然而事實上,故事只說了一半。雌性心裡可是相當清楚雄性的追求,以及雄性搶著使牠們受精,因此,性擇方程式還需要加上「雌性的選擇」才能完整。動物界的許多雌性並非來者不拒,而是由眾多追求者中挑選合適的對象,達爾文在說明雄性同性競爭時也曾提出這個理論,不過維多利亞時期的讀者們顯然難以接受。

  那麼「雌性的選擇」如何運作呢?在多數實例中,雄性必須向雌性展示牠們除了精子之外還能提供其他價值,包括資源、保護能力以及優良的遺傳基因。這一切是由於雌性為製造珍貴卵子的一方,且通常必須扛起撫育後代的責任。而雌性也因此創造了動物界許多新的演化型態,以及各式各樣獨特的美感。

  雄性說服雌性的方式之一為擁有並捍衛廣大的領土,因為這不僅向雌性證明了牠們是健康的個體,同時也證明了牠們有本事提供雌性資源及保護。以地域性昆蟲為例,雄蜻蜓的領土邊界劃分得十分清楚,並會不時在地盤內巡邏。我對此事有親身體驗。某天坐在陽臺時,我觀察到一隻蜻蜓在我們家的車道上來回地飛巡,四周沒有任何水源,而雌蜻蜓通常在水中產卵,因此這裡對雄蜻蜓來說顯然不是塊好領土。另外,脊椎動物一般也具有地域性,最常見的例子就是鳥類,公鳥不但會捍衛地盤,還會高踞在明顯的枝頭歌唱以宣示領土。而所占領土愈大、位置愈佳的公鳥,便有較多機會與母鳥交配、繁衍自己的後代。

延伸內容

氣候變遷 — 二十一世紀人類的環境災難與挑戰


  二十一世紀的人類面臨很多環境議題的挑戰,其中最嚴重的,當然是氣候變遷所帶來的潛在災難。這種因為人類的行為,造成大氣層二氧化碳等溫室氣體過多,過度的溫室效應導致全球暖化、氣候極端化,對地球上人類的永續發展,形成威脅。在美國好萊塢電影「明天過後」中,我們看到它的恐怖,雖然,也許有點(或許應該用「很」)誇張,但是,環境的改變絕對是未來的趨勢。世界各國注意到這個問題的嚴重性,已開始進行研究、研擬減輕衝擊對策,並著手執行。

  不過,人類對抗氣候變遷的努力,仍有許多的障礙。以美國為例、美國民眾相信有氣候變遷的比例,不到百分之五十,許多的政治人物為了自身短期的利益,選擇不承認有氣候變遷,甚至鼓吹氣候變遷是假議題、不存在的議題,在政策上,採取不支持作法,造成溫室氣體持續高量地排放。美國是目前地球上溫室氣體排放非常多的國家(僅次於中國),但是美國的共和黨反對推動改善氣候變遷的各項政策,因為眼前的近利,比較重要。在美國的無作為下,雖然有其他地區的努力,整體的問題仍然存在。

  本書可以說是一位生物學家對於我們所面臨的環境問題的反省,也許這麼說有點偏頗,事實上,作者的觸角還包括互利共生、利他主義、有性生殖、人類的宗教和科學等課題。作者從演化的觀點,談發生在地球的生命世界,介紹生命的起源(第一章),從單細胞生物演化到多細胞生物,從一株植物到一片森林,生物多樣性在演化中逐漸複雜化,互相關聯。在這過程中,看起來「生命並沒有固定的演化方向」(第二章),但是藉由不斷地「軍備競賽」,產生分化,適應成功的生物留存下來,演化成多樣化的生命世界。演化無法被阻止,在生命裡,一切都不可避免地進行演化。演化中許多創新又成功的例子,不僅增加生命結構的複雜度,也增加了生物間的新型態和交互作用(第三章)。在演化下,地球上各類型生物的逐漸出現,由簡到繁,形成今日繽紛的生命,地球也因為擁有牠們,變成美麗的新世界。而要演化成功,當然有其必要條件,生物間的互惠合作(或稱共生關係),就是生物演化成功的一個主要因素之一(第四章)。此外,有性生殖更讓讓演化走上驚人的新方向(第五章),生物藉由這種生殖方式,交換遺傳組成,製造更多適合環境挑戰的個體。利他主義(第六章)更為生物帶來全新的適應機會,簡言之,利他主義是動物演化出和種內其他成員間的合作方式,藉由幫助其他的個體,而得到實質的「好處」。

  不可免俗地,作者將在生物世界的觀察,用來說明人類社會的行為。第七章的宗教和第八章的科學,都是作者對於人類社會的仔細觀察。演化賦予人類兩種特殊的能力:宗教和科學,這是其他物種沒有的,這些能力使得人類獲得爆炸性的成功,但也使我們成為環境問題肇事者,使地球不勝負荷。對人類而言,宗教是一種同時混合「遺傳」及「文化模仿」的特殊適應能力(第七章),所有的生物中,只有人類發展出宗教;宗教可說是隨著大腦的演化而誕生,人類能主宰地球,宗教的貢獻很大。今日,宗教仍是許多團體或政權的基礎,西方宗教的信眾相信《聖經.創世紀》的內容—賦予人類主宰地球的權利,因此,可以將森林改造為充滿教堂的城市。

  在科學的討論中(第八章),作者認為人類的科學對於地球上生物的發展,影響甚大。科學是「系統化的常識」,科學改善了人類的生活,但是,也因此影響了地球上的生命;科學的進步,讓人類擁有破壞地球的力量。要如何與地球共存,也必須仰賴科學。雖然科學不足以協助人類對抗各種災難,拯救所有地球的生命,但是,少了科學,面臨未來的天災或人禍,人類將束手無策。

  對於一般大眾來說,生物學是一個大學問,除非有很高的興趣,不會深入了解。本書挑出地球上生命演化的課題,從介紹地球上生物演化的故事,談到目前人類所面臨的挑戰—氣候變遷。最後,以植物進行光合作用的方式,提出可行的改善方案(第九章)。光合作用約出現於三十五億年前,它賦予地球生命、能量和美麗的樣貌,並促成共生作用、利他主義與性的演化。對於地球的生物來說,植物必需不受打擾地持續運作,否則生物系統將會垮台,這是一項事實,很可惜也常被忽視。藉由吸收二氧化碳,光合作用為我們提供改善氣候變遷的保證。因此,人類應將土地和植物的保育納入經濟系統中,避免無止境的開發,讓植物有機會為人類修復環境。

  對人類而言,氣候變遷不會殺死我們,但會使我們「破產」,人類真正會面臨的危機不是生存,而是文明和經濟體系的崩解。氣候變遷使得大城市因海平面上升,而遭到洪水威脅,也有可能造成區域性的饑荒、食物價格的飆漲,許多國家可能為了爭奪資源或土地相互攻伐,戰爭將難以避免。

  在氣候變遷的壓力下,火災或暴風雨等天災將造成生態干擾現象,受到干擾的地區,將可以見到那些生長快速、繁殖力強的物種,很不幸的,這些物種很可能是野草和害蟲,不是我們所樂見的種類。因此,未來地球到處都可能被現今的野草和害蟲演化後代所佔領。相對的,繁殖效率差的大型動物和千年老樹,將失去生存的優勢。可以預見的,我們的生活品質(Quality of Life)會變差!

  若想要避免氣候變遷對地球上的生命和人類造成不可彌補的損害,人類必須改變自我中心的態度。本書的重點之一,就是要打開人的眼界,見到更真實、更廣闊的一面。我們必須善用智慧,將利他主義發揮到淋漓盡致,妥善地保護地球,讓未來的生活品質掌握在我們的手中。

  也許您不一定贊成作者在本書中的一些觀點,不過,氣候變遷的問題確實存在,也需要我們努力去改善。目前,對人類永續發展最具有威脅性的環境問題,當然就是過度的溫室效應所導致的全球變遷,可惜的是,我們沒有改善這個問題的萬能丹。從美國人對待氣候變遷的態度來看,許多的個人可能想要減少對地球的破壞,但是這些努力卻被集體的貪婪和浪費所淹沒。目前,沒有單一的手段可以快速解決地氣候變遷的課題,但是從人類過去改善南極臭氧層破洞的努力來看,相信可以改善這個危機。對抗氣候變遷,需要利用科學技術、由小處著手和大家參與。

  地球是美麗的,但是,由於人類的興盛,對地球產生壓倒性的影響,使得地球成為一個飽受威脅的星球。現在的許多未來預測都認為氣候變遷的衝擊,將在數十年後達到巔峰,也許我們這一代不會經歷非常嚴重的挑戰,然而等到問題嚴重了才處理,不僅不吻合世代正義,而且,下一代所需付出的成本,將會更高,甚至無法挽救。因此,我們不應選擇拖延,現在開始努力,才是比較合理的解決之道。做一個有責任的地球人吧!

作者資料

Stanley A. Rice

美國東南奧克拉荷馬州立大學(Southeastern Oklahoma State University)生物科學系教授,撰寫的書籍主題涵括植物、演化與自然環境,作品兼具知性、權威性與易讀性,著作包括Green Planet: How Plants Keep the Earth Alive, The Encyclopedia of Evolution(本書榮獲國際學校圖書館員協會榮譽選書〔Society of School Librarians International Honor Book〕), The Encyclopedia of Science and Technology, The Encyclopedia of Biodiversity(即將出版)。

基本資料

作者:Stanley A. Rice 譯者:王惟芬楊仕音 出版社:商周出版 書系:科學新視野系列 出版日期:2011-10-10 ISBN:9789862720370 城邦書號:BU0100 規格:膠裝 / 單色 / 352頁 / 15cm×21cm
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