作者/李易諭

赫登觀察英格蘭的哈德良長城自1600年前建城以來,外表並無太大的改變,所以認為地球所經歷的作用是相當緩慢,以幾乎不可以被察覺的形式持續著。正當科學界開始接受地球長期緩慢演化的觀點時,有些科學家仍不能這受這個觀點,因為這些細微的變化實在難以觀察到,無法當作強力佐證。最著名的代表者,莫過於師從Abraham Gottlob Werner的居維爾,受到水成學說啟發,相信地球的確會受到重大地質事件影響,進而改變岩層的樣貌,因此提出災變說,與地球緩慢變化的觀點分庭抗禮。

居維爾出生在法國的一個小鎮,自幼體弱多病,因此居維爾的母親花了相當的時間照顧他,特別督促他的課業學習。所以居維爾就讀中學時,成績始終名列前茅,尤其擅長數學、地理,和歷史。由於居維爾的父母親都是虔誠的新教徒,潛移默化之下,居維爾相信聖經內記載的史詩,而他的父母也一度想栽培居維爾成為一名牧師。

居維爾相當好學,手不釋卷,在進入中學後,因緣際會下翻到了Conrad Gesner所寫的書-動物史,開啟了居維爾對於自然科學的興趣。由於對於博物學產生興趣,居維業打聽到他的親戚家有相關藏書,便三天兩頭跑去借書,這本書是Georges-Louis Buffon的Natural History。自此之後,居維爾對於飛鳥禽獸更是如數家珍,也立定志向走向博物學的道路。經過四年的中學學習之後,居維爾突出的表現吸引了一名公爵的賞識,於是居維爾便拿著公爵的贊助,來到德國相當著名的Caroline Academy繼續學習,也就是在德國,居維爾受到水成學說代表Abraham Gottlob Werner的啟蒙,開始以災難性事件,構思地球所經歷的歷史。

自caroline academy畢業後,居維爾蟄伏了一陣子,一邊在諾曼地當家教存錢生活,一邊著手研究化石和物種的對比,因為居維爾認為比對化石和現生物種的骨頭型態,可以獲得許多有趣的訊息。幸運的是,居維爾在這段時間內仍不停參加各式各樣的研討會,結識了Henri Alexandre Tessier,Tessier再介紹居維爾給他在巴黎的同事們認識,於是居維爾開始和許多博物學家通訊來往。這些學者驚為天人,原來這個名不見經傳的毛頭小子,居然飽讀詩書,是個難得的人才。於是他們在1795年邀請居維爾到巴黎著手進行研究,成為當時解剖學大師Jean-Claude Mertrud的得意助手,這也奠定了居維爾的解剖學雄厚基礎。

隨後在1795年,法蘭西學會成立,居維爾成為科學院院士之一。成為院士之後,居維爾如魚得水,坐擁整個自然科學博物館的館藏,有豐富的素材可以研究。居維爾在研究化石的過程中,發現許多無脊椎動物化石、以及陸上的脊椎動物化石,居然沒有對照的現存物種。這些化石的型態實在與現生的物種差太多了,居維爾不得不開始思考,難道是這些形成化石的物種已經滅絕了?所以才無法找到相對應的現生物種?抑或只是科學家沒有發現這些形成化石的物種而已?

持反對滅絕觀點的科學家認為,找不到對應的現生物種,可能只是因為氣候變遷的緣故,所以這些生物遷徙到其他地方居住,所以科學家才沒有發現能和這些化石匹配的物種。例如Buffon就認為歐洲有大象化石,但卻找不到現生的大象,就只是因為地球變冷,所以這些大象轉往熱帶地區生活,也就是在印度和非洲活蹦亂跳的大象們。

因為buffon等人的疑慮確實有其道理,找不到現生物種不代表他們不存在,於是居維爾努力不懈的比對各式各樣的化石與現生物種,想要知道是否這些生物已經滅絕了,或者只是剛好沒有找到對應的物種而已。

不過在1796年,居維爾利用解剖學知識,仔細解剖歐洲的大象化石,比較現生的熱帶地區大象化石,發現他們頭骨的型態差異實在過大,根本屬於不同的物種。居維爾終於能肯定生物滅絕的理論,並非天馬行空胡亂猜想。

「目前歐洲的大象化石,其下顎骨頭的型態,和亞洲非洲現存的大象相當不同,從這點來看,歐洲的大象化石和亞洲或是非洲現存的大象確實是不同的物種,而且現在在歐洲,的確沒有大象生存。無脊椎動物就算了,像是大象這麼巨大的生物,不可能在亞洲和非洲都找不到他們的蹤跡」,居維爾不停在腦中反覆思考,化石和現生物種實在無法對應,而且像大象這麼龐大的生物,不可能找不到牠們的化石,唯一的解釋方法,就是曾經生存在歐洲的大象,已經滅絕了。

可是在當時,生物消失滅絕的概念過於新穎,人們相信上帝既然創造出這些物種,勢必有其生存的意義,沒理由讓生物滅絕。居維爾也知曉這點,意識到大眾仍難以接受生物滅絕的概念,所以不貿然發表他的想法,還需要找到足以毀滅生物力量的證據,以及更多的化石資料才能使人信服。

於是居維爾開始進行縝密的資料蒐集,與博物學家Alexandre Brongniart一同研究法國巴黎盆地的岩層。居維爾發現在這些岩層中,化石分布具有上下關係,也就是a物種在最上層,b物種在中間層,c物種在最底層。而同一時期的物種,在空間上可以水平延伸,代表牠們的生存空間,所以在巴黎盆地的各個區域如果都發現a物種,則可以說這些含有a物種的岩層,是同一個時期形成的,屬於相同的岩層。如此一來,科學家就能運用化石進行地層對比,在兩個不同的地區看到abc物種的上下分布關係,代表共同擁有a物種的岩層是相同的,以此類推。下圖為居維爾對巴黎盆地岩層的原始紀錄:

利用化石進行地層對比的原則,讓居維爾得以建構出巴黎盆地岩層的上下關係,最表層為泥和砂,這些岩層內含有許多生物遺骸,居維爾認為是最近一次大洪水事件的證據;最底層的Chalk,則是在深海沒有被擾動的環境下所形成的;中間的岩層則是在海水與淡水交替,不同的環境下形成的,在海水環境下沉積的化石,多半是貝殼類以及軟體動物。而在淡水環境下則可以發現哺乳類動物,或者是爬蟲類動物。

當時化石主要有軟體動物的硬殼、哺乳類的骨頭以及貝殼,這些物種的生存環境差異極大,但在岩層的上下關係中又是毗鄰的。因為在日常生活中,實在難以感受到地球形貌產生變化,因此居維爾不相信地球的環境是慢慢變化的,反而認為這種環境變異,從適合貝殼生長的環境,突然變成適合哺乳類生長的陸地,標誌了多起災難性事件發生。

居維爾再仔細地比對這些岩層中所含的不同的化石物種與現有生物,發現了數次的生物滅絕事件,並且在發生生物滅絕事件的岩層中,找到了關鍵性的共同點:這些岩層均含有礫石層。當生物化石發生重大改變,也就是某種生物絕種後,往往伴隨著一層顆粒特別粗的礫石層沉積。

由於居維爾認為歷史上曾經發生大洪水事件,除了形塑了地球表面的景貌,這種力量恰好正是搬運粗顆粒礫石層所需的能量;另外還有火山活動,雖然居維爾在書中表示他不清楚火山運動的機制,但他觀察到每當火山噴發之後,都會產生搖晃,而這股力量,同樣可以搬運粗顆粒的礫石層。

「這些大顆粒的礫石層如果要沉積,環境勢必得發生重大的改變,像是暴雨挾帶的大洪水、或者是火山噴發和地震的力量,才能推動這些大顆的礫石。」所以礫石層可以說明環境產生劇烈變化,無法適應該環境的物種就此滅絕,因此居維爾找不到現生物種進行對比。

到了19世紀初,正值拿破崙席捲歐亞非大陸的時期,法國從埃及帶回了約3000年前古埃及的鳥標本。於是居維爾仔細量測古埃及鳥標本,發現古代的鳥類和現在的鳥類完全相同,也代表著地球在3000多年來,對於鳥類是穩定的生存環境,所以牠們才能持續存在著。這一個重大發現,奠定了居維爾災變說的地位,因為居維爾認為:

「生物被上帝創造之後,就會以固定的形式存在,所以每個物種彼此之間的差異極大,也有特定的生存環境,而地球平時的環境是穩定不變的,所以生物能繼續存活著。但如果地球環境發生重大轉變,也就是在海洋中生存物種的化石,和在陸地生存物種的化石,彼此出現在相鄰的上下地層中,標誌著地球經歷過災難性的事件。而這個改變對於生物而言是毀滅性的,不適宜的生物就此滅絕,所以找不到現生物種和化石進行對比。」

這就是居維爾的災變說,地球的變化是源自於災難性的事件,而且在歷史中曾發生過多起的災難事件,造成生物滅絕與環境大變。如果沒有發生災難,地球平常是穩定不變的,生物也以固定的模樣,繼續在地球上生存著。

參考資料:

喬治·居維葉 - 維基百科,自由的百科全書

Georges Cuvier - Wikipedia

Extinctions: Georges Cuvier

Georges Cuvier - Biography, Facts and Pictures

Inconvenient Truth of Geologic Catastrophe Cuvier | Eiffel's Paris — an Engineers' Guide

baron Cuvier, G. (1831). A Discourse on the Revolutions of the Surface of the Globe: And the Changes There by Produced in the Animal Kingdom. Carey & Lea.

Geochronology - James Hutton’s recognition of the geologic cycle | Britannica

引起上古神獸「拉馬克 V.S. 居維葉」演化論戰的埃及木乃伊鳥 - PanSci 泛科學