关于气候变暖问题的基础生态学理论解释

摘要：气候变暖会导致CO₂浓度升高，而气候变暖的真正原因是捕食者的繁荣。从生物学角度来说，大自然在不同营养级之间的能量传递效率只有10%—20%，所以捕食者的生命历程就是温室气体不断排放过程，变暖是捕食者爆发的结果。本文以捕食者的发展、繁荣和衰退为主线气候波动理论解释历史生物大灭绝的原因，重新定义了 CO₂与变暖，变暖和生物大爆发的逻辑关系，这对于古生物和古气候的研究具有重要意义。

前言：

当前科学界的共同认识是大气CO₂浓度升高引起气候变暖，但数据显示大气温度的峰值变化要提前于CO₂，确切地说是CO₂浓度随着大气温度而变化^1,2,3，CO₂浓度变化滞后于温度变化。表明气候变暖除了CO₂之外，还存在另一种反馈因素。事实上气候变暖是捕食者增多的缘故，捕食者过多，大气中CO₂增多的同时 CH4和 N₂O等温室气体总量也增加，气候变暖^4,5,6,7，所以气候变暖就是捕食者发展繁荣的过程，地球从8亿年前进行了动植物分家，划分了捕食者和生产者角色，从而也开启了生命进化、冷暖交替、5次生物灭绝的历程。地球在演化过程中进行过很多自我调整，包括多次生物的繁荣和衰退。每次气候变暖都是从捕食者发展繁荣开始，气候转冷都是捕食者衰退的过程。变暖是生物大爆发的结果，而不是变暖才导致生物大爆发。生物经历大灭绝事件后，多数生物灭绝、消失，只有少数对灭绝期的环境具有特殊适应能力的种群在大灭绝后残存下来，并在所空出的生态系中占据优势，开始新的发展繁荣。太阳黑子周期活动、地磁场倒转、小行星撞击、海底火山活动是气候变暖的阶段外因作用，而真正内因是生产者和捕食者数量和比例的变化。本文从捕食者和生产者动态平衡的角度阐述地球气候冷暖交替反馈机制和生物灭绝原因，就此提出了捕食者是气候变暖的真正原因。文中的捕食者是指直接或间接以光合作用的生产者为能量来源的广义消费者。文中的冷暖交替是指大的气候异常变化，尺度都在千百万年以上，而千百年的气候波动应该考虑地球某一系统的变化。

1、地球是个强大整体，会不断自我调节

从生命发展过程来看，繁荣与萧条并存，气温都是波动的存在，地球并没有走向“冷”或“暖”另一个极端。地球是具有强大自我调节功能的生命体，某种程度上“盖亚假说”是成立，地球万物都是一个强大的整体，比如山川土地、森林草原、海洋冰川、大气火山，各种生态系统都是地球自身的一部分，他们相互依存，如果某一生态系统崩溃，地球就会自我调节，小的系统出问题，可能会通过打喷嚏感冒等形式的自然灾害完成自我修复。如果大的系统出问题比如生命圈，大气圈或岩石圈等大的系统，地球就会通过更大的灾难恢复地球的“出厂设置”，比如几次生物大灭绝，所以任何生物都不是地球的主人，只是地球身上的细胞和细菌，会随着地球母亲自身的调整消亡或者进化。

2、CO₂不是造成气候变暖的真正原因

如果大气CO₂浓度增高是全球变暖的主要原因，那么人类担心的气候变暖、两极冰雪融化、海平面上升等问题在地球历史上都曾发生过，这些变化都是地球自身运动的一部分。什么原因使得地球不是一直“暖”或者“冷”下去？而是不断处于冷暖交替的变化中，目前的认知还存在很多不确定。当前科学界的共同认知是大气CO₂浓度升高引起气候变暖，事实恰恰相反，数据显示CO₂浓度的变化受控于温度的变化（图1）⁸，也就是说大气温度变化除了CO₂（温室气体）浓度升高之外，还存在另一种反馈机制。而这种反馈机制与历史上几次生物灭绝是否存在关联，还需进一步探讨。

3、地球冷暖交替反馈机制

结合地球冷暖交替与生物灭绝过程，可以推断捕食者繁荣是气候变暖的真正原因，随着捕食者发展——气候变暖、捕食者进一步繁荣——气候进一步变暖、大气CO₂浓度也随着捕食者的繁荣而增加、当捕食者繁荣接近顶点，因捕食者释放除CO₂以外温室气体也大量增加——地球温度也达到了顶点，随着捕食者繁荣顶点附近的衰退（衰退的原因，可能是竞争加剧，气候变暖导致适宜环境改变、或者细菌病毒导致的捕食者衰亡），地球开始降温，衰退初期大气CO₂浓度也达到高峰，因为衰退初期捕食者仍大量存在，同期植物也因高温频发的火灾和干旱释放大量CO₂，随着捕食者的大量衰退，温度逐渐降低，甚至部分捕食者直至灭绝，大气CO₂进一步减少，地球进入冰期，这个阶段是整体的生物衰退期。那么大气CO₂浓度为什么会滞后于温度的最低点，表明捕食者衰退末期和发展初期，生产者的灭绝程度小于捕食者，恢复程度也快于捕食者，所以捕食者复苏初期植物吸收二氧化碳量大于捕食者增加的释放量。随着大量顶级捕食者灭绝和衰亡，一些幸存个体较小或者适应环境能力更强的生物迅速发展，占领灭绝或者衰亡的生物的广阔生态位空间，地球又迎来生物大爆发和变暖期。地球冷暖交替最终是通过生产者和捕食者兴衰来完成，温度变化受控于捕食者的繁荣。植物（生产者）和动物（捕食者）是温室气体源和汇的基本单元。这种反馈机制从地球演化轨迹来看是科学合理的。

4、新理论与地球5次生物大灭绝的联系

24.5-22亿年前地球出现了大氧化事件，从而在24-21亿年前出现了地球大冰河事件，随后持续10亿年的时间形成多细胞，直到8亿年前，氧气含量进一步增加，形成早起的动植物，该阶段仍然以生产者繁荣为主，从而在7亿年左右形成“雪球事件”，随后埃迪卡拉生物群的爆发（捕食者的繁荣升温作用），地球走出“雪球事件”，转而在5.41-4.85亿年前进入寒武纪生命大爆发，一直到4.4亿年的奥陶纪，此时生物都以海洋发展为主。

关于地球的5次大灭绝综合起来就有两种说法，一种是“地内说”比如气候变化，缺氧条件、地壳运动、火山活动、冰川作用、海侵海退等多种说法，另一种是“地外说”比如行星碰撞和宇宙射线等理论，上述说法都没能提供充足证据，更多停留在假说阶段。以捕食者的发展、繁荣和衰退为主线的气候波动理论解释历史生物大灭绝的原因是科学合理的。举例，奥陶纪灭绝原因其实是捕食者爆发，气候变暖，导致海平面迅速上升，海底缺氧条件回归，海水随着温度的增高溶氧量更低，从而导致适应含氧条件的动物群灭绝⁹。同样晚泥盆纪的灭绝也应该是捕食者导致气候变暖，海平面上升，浅海台地（浅海底栖生物）生物缺氧导致的灭绝¹⁰。而后2.5亿年和2.08亿年的二叠纪三叠纪大灭绝，证据显示是变暖引起的海平面增加，从而导致深海海底缺氧，海底生物种群灭绝，海底死亡生物大于浮游生物^11,12，这次灭绝因为泛大陆生境相连，毁灭程度最大。而后的6500万年的恐龙灭绝，都是因为捕食者过度发展，地球变暖导致。虽然变暖怎么导致生物灭绝的原因还有待于进一步研究，但每次生物大灭绝过程都存在气候的剧烈波动，大规模海平面下降和上升现象^13,14。该共性特征值得关注，合理推断应该是灭绝前随着捕食者的繁荣，气候变暖，海平灭上升，随着灭绝逐步发生，气温降低，海平面会下降。所以在很多历史生物大灭绝的研究中都存在海平面的升降作用^13,14，只不过目前更多讨论的是该阶段海平面是上升还是下降的问题。对比文献中地球历史温度和CO₂浓度变化，几次生物灭绝都发生在地球温度大幅波动中^15,16，与CO₂浓度变化曲线存在高度关联，这也侧面验证了捕食者的繁荣是气候变暖的真正原因，而不是大气中的CO₂。

5、结论与讨论：

1、地球冷暖交替是通过生产者和捕食者的兴衰来完成的，温度变化受控于捕食者的繁荣。当前古生物研究应该把生产者和捕食者演化历程分开，生物灭绝如何影响生产者和捕食者，生物恢复初期那种类型发展会较快，这对于明确地球生物灭绝及气候演化背景至关重要。

2、生物大灭绝是捕食者过度繁荣的结果，如此看来，人类77亿人口的繁荣和过度依赖的养殖业，是近期气候变暖的重要原因献，最近全球发生的“COVID-19”新冠状病毒也给人类发出某种预警信号，一个顶级捕食者发展繁荣到一定程度，未知的病毒和细菌会是潜在的威胁，地球所有生物都处于相互平衡中，并不存在超自然的生命体，植物、动物、与微生物（包括病毒）是一个相互相克的循环。