物种起源 - 第38章

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例如,克雷文断层延伸超过三十英里,在这条线上地层的垂直位移从600英尺到3000英尺不等。
拉姆齐教授发表了一篇关于安格尔西岛下陷2300英尺的文章,并且他告诉我,他认为默里尼思郡有一个12000英尺的断层;然而在这种情况下,地面上没有任何东西显示出如此巨大的运动;裂缝两侧的岩石堆已经被平整地清除。
另一方面,在世界各处沉积岩层的堆积厚度令人惊叹。
在安第斯山脉,我估计一堆砾岩的厚度达到一万英尺;尽管砾岩可能比细粒沉积物更快积累,但由于它们是由磨损和圆化的鹅卵石组成,每一块都带有时间的印记,因此它们很好地显示了这个堆积过程必须是多么缓慢。
拉姆齐教授给了我英国各地不同地点连续地层的最大厚度,大部分是实际测量的结果,结果如下:— 英国古生代地层(不包括火成岩床)57,154英尺。第二纪地层13,190英尺。第三纪地层2,240英尺。即非常接近十三又四分之三英里。
其中一些在英格兰以薄层形式存在的地层,在大陆上厚度达数千英尺。
此外,根据大多数地质学家的观点,在每个连续的地层之间,我们有空白时期,其长度极为漫长。
所以,英国高耸的沉积岩层只能给我们提供关于它们累积过程中所经历时间的一个不充分的概念。
考虑到这些各种各样的事实,几乎以同样的方式给我们的头脑带来冲击,就像试图掌握永恒概念的努力一样徒劳无功。
然而这种印象部分是错误的。
克罗尔先生在一篇有趣的文章中指出,我们在形成对地质时期长度的过于大胆的概念方面并没有错,而是在用年份来估算它们时出错。
当地质学家观察大型复杂的地质现象,然后看到代表数百万年的数字时,这两种情况对我们的头脑会产生截然不同的影响,而且数字马上就被认为太小了。
关于地面侵蚀,克罗尔先生通过计算某些河流已知的每年带来的沉积量,相对于其排水区域,表明1000英尺厚的固体岩石,随着逐渐风化,将在六百万年内从整个区域的平均高度上被移除。
这似乎是一个惊人的结果,但一些考虑让我们怀疑它可能太大了,但如果减半或四分之一,仍然是非常令人惊讶的。
然而,我们中的很少有人真正知道一百万意味着什么:克罗尔先生给出了一个例子:取一条83英尺4英寸长的窄纸带,沿着大厅的墙壁伸展;然后在一端标记出十分之一英寸。这十分之一英寸代表一百年,整条纸带代表一百万年。
但请记住,对于这项工作的主题来说,一百年意味着什么,用这样一个在上述尺寸的大厅中完全微不足道的测量单位来表示。
许多著名的育种者,在一生中已经极大地改变了某些高等动物,这些动物繁殖后代的速度比大多数低等动物慢得多,以至于他们形成了值得被称为新亚种的东西。
很少有人能在一个世纪内对某一品种给予足够的关注,因此一百年代表了两个育种者的相继工作。
不应假定自然界中的物种会像家养动物在有计划的选择指导下那样快速变化。
与有意识选择的效果相比,这种比较在各方面都更为公平,即保存最有用或最美丽的动物,没有意图去改变品种;但通过这一无意识选择的过程,在两三个世纪内,各种品种已经明显改变。
然而,物种可能变化得慢得多,而且在同一国家内,同一时间只有少数物种发生变化。
这种缓慢变化的原因是同一个国家的所有居民都已经很好地适应彼此,直到发生长期间隔的物理变化,或者通过新形式的迁入,才会出现新的生态位置。
此外,适应新环境下的某些居民的变异或个体差异并不会总是立即出现。
不幸的是,我们无法根据年份标准确定改变一个物种需要多长时间;但我们必须回到时间问题。
关于古生物学收藏的贫乏。
现在让我们转向我们最丰富的博物馆,我们会看到多么可怜的展示!每个人都承认我们的收藏是不完美的。
那位杰出的古生物学家爱德华·福布斯的评论永远不应被忘记,即许多化石物种只知其名,而且是从单一甚至常常是破碎的标本,或从某一处收集的少数标本命名的。
地球表面只有很小一部分进行了地质勘探,而且没有一处足够仔细,欧洲每年的重要发现证明了这一点。
完全没有硬体的生物不能被保存。
贝壳和骨头在海底留下后会腐烂消失,如果那里没有正在沉积的沉积物。
当我们假设沉积物几乎在整个海洋底部以足够快的速度沉积,从而嵌埋和保存化石遗骸时,我们很可能对情况有完全错误的看法。
在海洋的极大部分地区,明亮的蓝色水色表明了它的纯净。
许多记录在案的例子显示了一个形成在经过漫长的间隔时间后,被另一个后来的形成物覆盖,而在此期间,底层床没有遭受任何磨损,这似乎只能用海底不时在很长一段时间内保持不变的观点来解释。
确实成为嵌埋的遗体,如果在沙子或砾石中,当床层上升时,通常会被渗透的含碳酸酸雨溶解。
似乎生活在高潮线和低潮线之间的某些种类的海滩动物很少被保存下来。
例如,Chthamalinæ(一种附着型藤壶的亚科)的几个物种在全球范围内覆盖了无数的岩石:除了地中海的一种深海栖息物种外,它们都是严格沿海的,而这种物种已经在西西里发现化石,但其他物种迄今为止尚未在任何第三纪地层中发现;然而我们知道Chthamalus属在白垩纪时期存在。
最后,许多需要漫长的时间才能积累的巨大沉积物完全没有有机遗体,而且我们无法给出任何理由:其中一个最显著的例子是Flysch地层,它由页岩和砂岩组成,厚度达数千英尺,有时甚至达六千英尺,从维也纳延伸至瑞士至少300英里;虽然这个巨大的地层已被最仔细地搜寻,但除了少量植物遗体外,没有发现任何化石。例如,直到最近,在这两个巨大的地质时期内,除了由赖尔爵士和道森博士在美国石炭纪地层中发现的一个物种外,还不知道有任何属于这两个时期的陆生贝壳;但现在在利阿斯地层中发现了陆生贝壳。至于哺乳动物化石的遗存,只需看赖尔手册中发表的历史表格,就会比许多细节更能让人深刻认识到它们保存下来的偶然性和稀少性。它们的稀少并不令人惊讶,当我们记得第三纪哺乳动物的大部分骨骼是在洞穴或湖泊沉积物中被发现的时候;而且我们知道,没有一个洞穴或真正的湖泊沉积物是属于我们第二纪或古生代地层的时代的。
但地质记录的不完整性,其原因不仅仅是上述任何一种,更重要的是,各个地层之间的时间间隔非常宽广。这个学说已经被许多地质学家和古生物学家明确承认,他们像福布斯一样,完全不相信物种会发生变化。当我们看到书面作品中的地层表格,或者当我们按照自然顺序追踪它们时,很难不认为它们是紧密连续的。但我们知道,例如,从莫奇森爵士关于俄罗斯的伟大著作中可以得知,在那个国家,叠置的地层之间存在多么大的空白;这种情况在北美和其他许多地方同样存在。即使是最有经验的地质学家,如果他的注意力只局限于这些大片区域,他也永远不会怀疑,在他本国那些空白而贫瘠的时期里,其他地方已经积累了大量充满新且特殊形式生命的沉积物。而且,如果在每一个独立的区域内,几乎无法对连续地层之间经过的时间长度形成任何概念,那么我们可以推断,这在任何地方都无法确定。
连续地层的矿物成分频繁且显著的变化,通常意味着周围陆地地理环境的重大变化,这些沉积物就是由此而来,这与各地层之间存在漫长间隔时间的观点是一致的。我认为我们可以理解为什么每个地区的地质地层几乎总是间断的,即它们并没有紧密连续地形成。当我考察南美海岸数百英里的时候,我感到最震撼的事实之一就是,最近几百年内抬升了几百英尺的地区,没有任何足够广泛的近期沉积物,足以延续到哪怕很短的地质时期。在整个西海岸,那里栖息着特有的海洋生物群,第三纪地层发育得如此之差,以至于不可能保存几个连续且特有的海洋生物群,以供遥远的未来发现。稍加思考就可以明白,为什么在南美洲西部上升的海岸沿线,无论沉积物供应量有多大,都不能找到任何包含近期或第三纪化石遗存的广泛分布地层。原因是,当陆地缓慢而逐渐上升时,沿海波浪的磨蚀作用会不断磨损刚被抬升的浅海和潮间带沉积物。我认为我们可以得出结论,沉积物必须以极其厚实、坚固或广泛的形式堆积起来,才能抵抗最初抬升时以及随后水平震荡过程中海浪的持续侵蚀,以及随后的地面风化作用。
这种厚实且广泛的沉积物可以通过两种方式形成:一是在深海底部,这种情况下的海底不会像较浅海域那样栖息着众多且多样的生命形式,因此当其抬升时,将不能完整记录在其积累期间附近的生物种类;二是在浅底持续下沉的情况下,沉积物可以在任何厚度和范围内堆积。在这种情况下,只要下沉速度和沉积物供应量大致平衡,海洋就会保持浅水状态,有利于多种多样生物的存在,从而形成足够厚的富含化石的地层,当其抬升后能够抵抗大量的剥蚀作用。我相信我们的大部分古老地层,其厚度的大部分都富含化石,都是在下沉过程中形成的。自1845年我在这一问题上发表观点以来,我一直关注地质学的发展,并惊讶地注意到,一个接一个的作者在讨论某个重要地层时,都得出了它是在下沉过程中积累而成的结论。我还想补充一点,南美洲西海岸唯一足够庞大以抵抗迄今为止遭受的侵蚀的地层,虽然它可能不会延续到遥远的地质时代,也是在下沉阶段沉积的,因此获得了相当大的厚度。
所有的地质事实清楚地告诉我们,每个区域都经历了多次缓慢的水平震荡,显然这些震荡影响了广阔的区域。因此,在下沉期间,形成了丰富化石且足够厚实和广泛以抵抗后续侵蚀的地层,但只有在沉积物供应充足,能保持海洋浅水状态并能在遗体腐烂之前将其埋藏和保存下来的地方,才会在广阔区域内形成这样的地层。另一方面,在海床保持稳定不变期间,浅水区不可能积累厚厚的沉积物,而浅水区正是最有利于生命的区域。即便是在升降交替的时期,情况也不会有所不同;或者更准确地说,那时积累的沉积物通常会在被抬升并进入海岸作用范围时被摧毁。这些评论主要适用于海滨和近岸沉积物。对于广阔的浅海,如马来群岛内的大部分区域,深度从三十到六十英寻不等,即使在一个上升期形成一个广泛分布的地层,但在其缓慢上升的过程中,也不会遭受过度侵蚀;然而,地层的厚度不会很大,因为由于上升运动,它将小于其形成时的深度;并且该沉积物不会被很好地压实,也不会被上覆地层覆盖,因此在随后的水平震荡中,它有很大概率会被大气风化和海水作用所侵蚀。然而,霍普金斯先生曾建议,如果某一区域的一部分在上升并尚未被侵蚀之前再次下沉,那么在上升过程中形成的尽管不厚的沉积物,之后可能会受到新的沉积物保护,从而得以长期保存。霍普金斯先生还表示,他认为具有相当大水平延伸范围的沉积岩层很少会完全消失。但是,除了少数相信我们现有的变质片麻岩和火成岩曾经构成地球原始核心的地质学家之外,所有地质学家都会承认,这些后来的岩石已经被剥去了覆盖层,数量极为惊人。因为这些岩石不太可能在裸露状态下固化结晶;但如果变质作用发生在深海底部,那么原来的保护性岩石层可能不会太厚。承认这一点后,我们如何解释世界上许多地方裸露且广泛的此类岩石区域,除了认为它们后来被完全剥去了所有上覆地层之外还能有什么别的理由呢?这样的广阔区域确实存在:帕里梅地区的花岗岩区被洪堡特描述为至少是瑞士面积的十九倍。亚马逊河以南,布埃用颜色标示了一片由这类岩石组成的区域,其面积相当于西班牙、法国、意大利、德国的一部分以及英国诸岛的总和。这片区域尚未被仔细探索,但从旅行者的相互证词来看,花岗岩区非常广大:冯·埃施维格给出了这些岩石从里约热内卢向内陆直线延伸260地理英里的详细剖面;我则在另一个方向旅行了150英里,沿途只见到花岗岩岩石。众多标本,从里约热内卢附近到拉普拉塔河口沿整条海岸线收集,距离达1100地理英里,均由我检查,它们全部属于这一类别。
内陆,在整个拉普拉塔河北岸,除了现代第三纪地层外,我还看到了一片稍有变质的岩石,这片岩石可能是原始花岗岩系列顶部的一部分。
转向一个众所周知的地区,即美国和加拿大地区,如H. D. 罗杰斯教授美丽的地图所示,我通过剪裁并称重纸张来估算面积,我发现变质岩(排除“半变质岩”)和花岗岩岩石的比例在19比12.5以上,超过了整个新古生代地层。
在许多地区,如果所有不符合条件沉积在变质岩和花岗岩之上的沉积层都被移除的话,那么这些变质岩和花岗岩岩石会显得更加广泛分布,而不仅仅是目前所见的样子。
因此,很可能在世界某些地方,整个地层已经完全被侵蚀殆尽,没有留下任何残余。
这里有一个值得注意的评论。
在地壳上升时期,陆地及其邻近浅海区域的面积将会扩大,并且常常会出现新的栖息地——所有这些情况都如前所述,有利于新变种和新物种的形成;但在这样的时期,地质记录中通常会出现空白。
另一方面,在地壳下沉期间,居住面积和人口数量将会减少(除了当大陆首次破碎成群岛时的海岸地带),因此,在地壳下沉期间,虽然会有大量灭绝现象发生,但很少会有新的变种或物种形成;而且正是在这些地壳下沉的时期,化石最为丰富的沉积物得以积累。
关于单个地层中不存在大量中间变种的问题。
从上述几个方面考虑,不能怀疑地质记录整体上极为不完整;但如果我们将注意力局限于某个特定地层,就很难理解为什么我们在此地层中找不到生活在其开始和结束时的亲缘物种之间的紧密连续的变种。
有多个案例显示同一物种在其上下部分的不同地层中表现出变种。
例如,特劳施霍尔德列举了多种菊石实例,而希尔登多夫描述了瑞士淡水地层中一系列渐变的多形螺十种形式,这些形式存在于地层中的连续沉积层中。
尽管每个地层无疑需要花费相当长的时间进行沉积,但可以给出几个理由说明为何每个地层通常不应包含其开始和结束时物种之间的一系列连续环节,但我无法赋予以下考虑应有的比例权重。
虽然每个地层可能标志着很长的时间跨度,但每个地层很可能相对于改变一个物种所需的时间来说较短。
我知道两位值得尊敬的古生物学家,布隆和伍德沃德,得出结论认为每个地层的平均持续时间是物种平均寿命的两倍或三倍。但在我看来,要对这一点作出公正的结论存在不可克服的困难。
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