猛犸象大灭绝的数学揭秘

汪涛/文

在大约一万多年前，美洲大陆发生过一次蹊跷的大灭绝事件。原本在美洲大陆上生活着数以百万计的猛犸、剑齿虎、美洲骆驼和美洲马等约35种大型哺乳动物，但最后都突然消失了。

让古生物学家们感到难以理解的是，这个大灭绝几乎是瞬间完成，只在短短几年的时间之内，以上大型哺乳动物就从数以百万计算的数量突然减少为零。这次灭绝事件如此蹊跷，使其成为进化史上一个悬案。

关于这次灭绝事件的原因有多种假设的解释，有人认为它们可能是一次彗星撞击地球的结果，这次1.29万年前发生的环境突变在考古上被称为“新仙女木事件”。但这个观点难以解释的是同期的其他大型动物如麋鹿和熊等似乎未受任何影响，也没有证据表明这个时期的气候有足以产生这些灭绝事件的影响。这次灭绝的全是大型哺乳动物，这些物种似乎是精确地、有针对性灭绝掉的。

另一个观点是亚利桑那大学著名地球学家P.S.马丁所发展起来的克洛维斯人过度捕猎假说。直到晚年马丁还出版了专著《猛犸象的黄昏》一书介绍这次事件。这个假说也得到亚利桑那大学著名考古学和地质学家凡斯·海因斯的支持。考古证据表明，欧亚大陆的克洛维斯人通过冰封的白令海峡抵达北美的时间也正好发生在一万多年前，这是最早期的北美人。克洛维斯人仅仅凭借石器工具，竟然就在短短的时间内把北美大陆的数百万大型哺乳动物一扫而空。

最近的历史也支持这一理论。在毛里求斯，荷兰殖民者的到来，造成了渡渡鸟的灭绝。在新西兰，第一批白人移民杀光了当地的恐鸟。

但迄今为止，这一问题很大程度上在学术界还是一个谜案。

渡渡鸟，印度洋毛里求斯岛上一种不会飞的鸟，在被人类发现后仅仅200年的时间里，便由于人类的捕杀和其他活动的影响彻底绝灭，堪称是除恐龙之外最著名的已灭绝动物之一 。

事实上，我们也可以从另一个角度看待这个问题。它充分证明了可能工具的人类如果不知道自我约束的话，其对生态系统的破坏能量是何等之强。事实上，这个灭绝过程完全符合循环因果的数学规律。

克洛维斯人到达北美的事件事实上提供了一个相当理想的人类进化和人口学的实验环境——在最初食物很丰富的无更早期人类干扰的环境里，新进入的人口从有限数量一直发展到最大极限，并最终伴随生存环境一起崩溃的实验过程。

最初这些北美大型哺乳动物没有天敌，它们数量如此丰富，从欧亚大陆迁徙过来的克洛维斯人兴奋地发现后将消息传回，刺激更多人向这个地区迁徙。这是第一次美洲梦。这些突然获得丰富食物的原始人类如同当今的暴发户，很快就不会再去关注更多的动物作为食物来源，从而只把目标锁定在这些最大型的动物身上。

1 万多年前，克洛维斯人通过冰封的白令海峡到达北美

克洛维斯矛头

设想一下，某个克洛维斯人族群的两组男人出去打猎。一组男人打回来的全是兔子等小动物，另一组男人则打回一头猛犸象。毫无疑问，打回猛犸象的那一组男人会得到族人英雄般的欢迎，受到族群里女人们的爱戴，她们可以因为这组男人分到多得多的食物。时间一长，克洛维斯人的食物就很快全锁定在了猛犸象等大型哺乳动物身上。这很好地解释了为什么灭绝的正好全都是这些大型的哺乳动物。

克洛维斯人来到北美大陆时，不像近代的欧洲人乘坐五月花号到达北美，他们没有历史记录，因此我们几乎不可能精确知道真正第一批数量很少的克洛维斯人是哪一天到达美洲的。今天的考古发掘能够找到他们的遗迹，就说明他们的数量已经达到一定程度。由于初期食物丰富，我们假设他们的族群数量按马尔萨斯人口论中所发现的2.81%年增长率增长。

如果在考古发现能够找到他们的遗迹所处的最早年代里，他们的数量仅为5000人。这个数量的克洛维斯人要吃掉数百万头大型哺乳动物显然是不可能的。但是，25年后，克洛维斯人变成了1万，50年后，2万，好像还是不够多。但不用操心，150年后，就是32万！32万人吃掉几百万头大型哺乳动物就不是不可想象了。如果人们还是感觉不够，到175年后，会有64万，200年后，128万人！此时还有谁会感觉吃掉几百万头大型哺乳动物是不可想象的？在人们感觉难以想象的数量时，这些哺乳动物还大量存在。而当克洛维斯人数量发展到可以把全部美洲大陆的这些动物吃光的时候，吃光它们也就是短短几年之内的事情。

《生态社会人口论》一书用离散循环因果的分析方法建立了精确的数学模型，以解释这种情况是如何发生的。

假设猛犸象初始数量为500万头，通过这一模型，我们发现：直到第167年，猛犸象的数量依然是500万头，但从第168年开始，猛犸象数量开始下降。刚开始下降缓慢，克洛维斯人不会产生任何大祸临头的感觉。经过仅仅14年，到第181年，猛犸象数量下降到245万头，不过表面上还是维持了一个200万头以上的庞大数量。但此后仅仅过了不到4年时间，猛犸象数量就从245万头突然下降到0！

有意思的是，猛犸象自我恢复能力越强，最后从200万头下降到零的时间越短。我们计算了猛犸象初始量从200万到1000万头之间的各种不同假设，以及克洛维斯人的初始量从500人到50000人之间的各种不同假设，以上从猛玛象数量开始减少到灭绝的时间长度基本上都是18年！也就是说模型得到结论是与参数无关的！（详细分析见《生态社会人口论》第一章）

当食物来源突然间消失时，克洛维斯人完全无法面对如此剧烈的变化。在最后的短短几年时间里，他们之间会为争夺残存的猛犸象而相互竞争，甚至相互战争。但在最后一头猛犸象被吃掉后，他们必然面对突然到来的大饥荒，大批克洛维斯人会饿死。只有少数散布在不同地方的克洛维斯人，各自转向其他不同食物来源时，才有可能活下来。而因为他们所处地方不同，互相无足够通讯联系，其转向的新食物来源不再集中到极少数相同的物种身上，这才可避免同样的过程再次发生在其他物种身上。

这一数学模型不仅完美地解释了为什么那些数以百万计的大型哺乳动物会在短短几年之内突然灭绝，而且很好地解释了克洛维斯文明的崩溃，并分散转向的原因。这些计算结果都与考古证据完美地相一致。从该模型分析中可得出如下结论：

1.只要捕杀猛犸象的数量不超过其自我恢复能力，就几乎不对其生态平衡产生影响。

2.只要捕杀猛犸象的数量增大到超过其自我恢复能力，就必然打破其平衡。

3.一旦因人类作用导致猛犸象数量开始明显下降，就会在极短时间内使其完全灭绝。

4.只有当发现猛犸象数量最初开始下降时就立即采取措施，改变饮食结构，减少对猛犸象的消耗，使其减少到猛犸象的自我恢复能力之内，才有可能阻止其灭绝。

以上结论是令人非常担忧的。它意味着大量我们已经观察到陷入数量明显下降的物种离灭绝的时间可能都已经非常接近，如果不立即采取强有力的措施，都很难再扭转其灭绝的命运！

今天的人类智能程度远比克洛维斯人高得多，工具也强大得多。甚至根本用不着卫星定位和直升机等很高科技的东西，只要一些在今天看来很简陋的工具和猎人及采挖者的丰富经验，捕光和采光深山老林里的任何一种野生动植物都不是难事。把穿山甲、山龟吃光后肯定能很快找到下一个可以吃的动物是什么，如果这个过程不受到抑制，很快会发展到把全世界可以吃的动物吃光为止。

在过去30余年间，中国穿山甲的数量已经减少了90%，而这90%基本上成为了国人的盘中餐

其实，只要人类科学认真地控制自己的活动，以上问题完全可以有更好的解决途径。中国人的食物来源广泛本身并非绝对是坏事，这可能也意味着食物的总量空间可以更有效地扩大。问题只是我们一定需要控制对每一种野生动物和植物的影响总量，使其不要突破其生态平衡的量。而要做到这一点，就不能使人类对野味的兴趣处于自由发挥的状态。人类所拥有的更多，不能仅仅体现在对自然的征服和索取，而且也必须同时体现在对自己行为的明智约束上。

本文改编摘自《生态社会人口论》，人民出版社2015年6月版。