环境造就了鱼：一种章鱼“七十二变”
神话中的孙悟空会七十二变，现实中的章鱼也可以。最近，英国和澳大利亚两国的科学家就发现了一种会变成其他动物的章鱼。
这种奇特的章鱼生活在印度尼西亚苏拉威西岛和巴厘岛的河流入海处，身长约60厘米，触角很长，全身呈棕色。章鱼可以改变身体的形状和颜色，模仿许多海洋有毒动物的外形，使自己的天敌不敢轻举妄动。
这种章鱼经常模仿的动物包括鞋底鱼、狮鱼和海蛇。它可以通过喷气使自己达到一定速度，然后收紧全部触角，使身体变得像一片树叶一样，远远望去，就是一条随波逐流的鞋底鱼。如果它伸直所有触角，借此模仿狮鱼和它有毒的鳍，再加上颜色的变化，变成的狮鱼能以假乱真。章鱼通过改变身体颜色，模仿海蛇身上的黄黑条纹，同时收紧六条触角，只留剩下的两条在水中挥舞，就像两条真的海蛇在游泳一样。更为厉害的是，章鱼可以根据附近的敌人来决定“变”成哪种动物。例如，当它被小热带鱼袭击时，就会模仿敌人最大的天敌——带条纹的有毒海蛇来吓走攻击者。
研究人员认为，章鱼的这种神奇本领都是恶劣的环境锻炼出来的。英国利兹大学的布朗教授分析说：“最令人激动的动物行为只有在恶劣的自然环境中才能见到。章鱼最初可能是因为捕食而从珊瑚礁搬到河流入海口处的泥滩上。可泥滩地形单调，使得章鱼无处藏身，因此很容易遭到梭鱼、鲨鱼和鲶鱼的捕食，而那些长得像鞋底鱼、狮鱼或海蛇的章鱼则得以生存。所以，这种特殊的生存方式经过自然选择被保留了下来。”
科学研究发现人类远祖没有青春期
经常可以听到有孩子处在青春期的父母抱怨，“我家儿子怎么越来越不听话呢……要是他们能够跨过这个时期，直接长大成人该有多好呀！”社会上也经常用“愣头青”、“青苹果”这样的字眼儿来形容青少年，或者把青春期称为“别别扭扭的年代”。但最近科学家通过研究却发现，青春期是人类特有的“专利”，我们的原始人祖先要比我们“早熟”得多。
众所周知，人类需要18年至20年才能长大成人，而其他灵长类动物如黑猩猩或大猩猩在十一二岁时就“成家立业”了，这种生长发育上的区别主要表现在人类有了青春期。但是在人类的进化过程中，青春期到底首次出现在哪个历史阶段呢？这个问题一直困扰着考古学家和古人类学家。近期出版的《自然》杂志上刊登的一篇论文指出，人类青春期的出现要比此前科学界所认为的晚得多。
早期人类的进化经历了能人、直立人、智人等几个阶段，它们分别生活在160万～220万、80万～200万以及4万～30万年前。由于直立人在身体外形上与现代人类比较接近，只不过脑容量较小，科学界猜测直立人的发育过程可能与人类相似，也就是说科学家们原以为80万年前的人类祖先已经有青春期了。但这篇由英美几所大学研究人员共同完成的报告却认为，青春期的出现在人类进化史上是相当“近代”的事，很可能首次出现于生活在30万年前的尼安德特人身上。而直立人更像类人猿一样发育成长，他们跳过青春期，从儿童直接到成年，在十四岁左右就完全成熟了。一位古人类学家开玩笑说，那时候当父母比现在容易多了。
世界瞪大眼睛看中国古生物界
2001年初，一幅中国科学家正在发掘古生物化石的照片，构成了美国《科学》周刊的封面。这期杂志以9页篇幅盛赞中国近年来在古生物学研究领域取得的成就。这家杂志新闻部副主编杰弗里·梅尔维斯说：“这是《科学》第一次辟出如此多的版面就中国科学的某个专门领域进行如此深入的报道。”
10个月之后，中国古生物科学家看到自己的成果被国际学术界更加隆重地推荐：另外一本享有极高学术地位的国际学术期刊——《自然》杂志与美国芝加哥大学出版社合作，收集了15篇首次报道中国一系列古生物学新发现的原始文章和《自然》杂志对这些文章的评论，汇编成名为《腾飞之龙》的英文专集。紧接着，《自然》杂志又与中国国家自然科学基金委员会联合出版了该书的中文版。
今年10月10日，一批国内外知名的地质古生物学家会聚北京，参加在这里举行的“中国古生物学研究十五年回顾与展望国际研讨会”。前来参加会议的二十多位国外科学家都是古生物学各领域的国际权威专家和学科带头人，他们中有国际古生物学会副主席、英国皇家学会会员、美国科学院院士、瑞典科学院院士等。
科学家告诉我们，现在生活在地球上的生物约有300万种，但曾在地球出现过而最终灭绝了的生物则远超此数。过去40亿年来，生物是经过不断演化、繁衍，才形成今天千姿百态、种属繁多的生物界。在地球生活过的古代生物，一部分在死后被沙泥迅速埋藏，尸体得以在沉积的沙泥中保存下来，经过千百万年的石化作用，生物的遗骸终于变成了化石。
要了解生物，包括人类自身的进化过程，最可靠的证据就是从地层出土的古生物化石。也正是由于足以提供证据的化石的缺少，科学界对于包括达尔文的进化论在内的一系列论断一直存有争议。寻找并分析化石正是古生物学研究的最重要内容。
近百年来，我国的地质古生物学研究积累了大量的资料，研究工作已经覆盖了从东海到青藏高原、从南海到塔里木盆地的广阔地域。然而真正令世界刮目相看，引起世界学术界极大关注的是：近15年来，我国古生物学家获得了一系列珍贵的古生物化石标本，它们跨越了近7亿年的地质历史。其中有贵州翁安磷块岩中保存精美的胚胎化石，为研究6.7亿年前动物提供了直接化石证据；在20世纪90年代中期，科学家掌握的古脊椎动物化石年纪最远为距今4.75亿年，但是，过去几年中国科学家在云南澄江发现的寒武纪化石群落，将脊椎动物的出现提前到了5.3亿年前；中生代的辽西生物群展示出地质历史中又一生物繁茂的壮观景象，其中孔子鸟和几种长羽毛的恐龙化石，使鸟类起源于恐龙的假说及鸟类飞行起源找到了直接化石证据；浙江煤山等地发现的记录2.5亿年前生物大绝灭过程的地层，证明中国掌握着探讨地球早期生命演化的金钥匙。
“百年磨一剑”的艰辛
近15年来，中国古生物学界的一系列发现因态势迅猛、出人意料而使国际科学界大为震惊。但是，中国在古生物学领域里的显著地位绝不是在一夜之间就轻易得来的。近百年来，许多富有献身精神的中国科学家，在困难的条件下默默无闻地艰辛探索和勤奋研究，才赢得了今天世界范围内对中国古生物学的敬重。
例如，中国东北辽宁省中生代热河生物群早在其产生世界影响之前就因长羽毛的恐龙、鸟、哺乳动物、开花被子植物和喜花昆虫等精美化石而为人们所了解。该动物群及其基本地层早在1928年就由中国古生物学奠基人之一葛利普所描述。在20世纪50年代，大部分热河生物群的化石已经被描述，其生物地层层序也已建立。在20世纪80年代，热河生物群因其特有而又丰富的鱼类、节肢动物、多种多样的昆虫以及原始角龙类的代表鹦鹉嘴龙已为广大地质学家所熟知。这些化石分布广泛，曾被用于中国北部和东部至亚洲中部陆相沉积的生物地层对比。
脊椎动物化石发现的新高潮始于1987年中国鸟化石的发现，继之是中国科学院古脊椎动物与古人类研究所研究员周忠和于1990年在波罗赤化石点发现的几种新的鸟化石，以及1993年发现的孔子鸟和哺乳动物张和兽。这些化石成为以后几年更加令人注目的化石发现的先导。
由中国地质科学院研究员季强和中国地质博物馆研究员姬书安研究的中华龙鸟和原始祖鸟——两种长羽毛状结构和羽毛的恐龙，是中国古脊椎动物科学研究史上的极为重要的新起点。此后的短短几年里，丰富多彩且数量惊人的重要化石在辽宁北票四合屯及其邻近地区出土。长羽毛恐龙为兽脚类恐龙与鸟类之间密切的亲缘关系提供了生动的证据，因此全世界的科学刊物和新闻媒体均配以醒目的大标题加以报道。这一成果是经数十年研究和探索后才达到巅峰的。
中国西南地区前寒武纪和早寒武世生物群的研究也有与热河生物群研究十分相似的历史过程。早在20世纪40年代，地质学家们就在华南前寒武纪和早寒武世地层中开发磷块岩，这些成果远在这些地层因发现罕见的保存软体的化石而闻名遐迩之前。
中国云南早寒武世澄江动物群被学术界认为可以与加拿大著名的中寒武世布尔吉斯页岩的动物群相媲美。云南大学教授侯先光1984年发现的丰富的软体保存的化石最先展示了这个重要动物群的面貌。随后，南京地质古生物研究所的科学家们很快发表了大批有关澄江动物群的研究成果。中国一流古生物学学术刊物《古生物学报》在1987年第3期中一次便刊载了6篇报道澄江新发现的保存软体的化石的论文。该刊物在1988年至1990年又发表了8篇有关澄江动物群中新发现的生物化石的论文。
北京大学已故的张昀教授最早发表了有关贵州瓮安前寒武纪陡山沱组化石系统研究的论文，然后是南京地质古生物研究所研究员薛耀松等人也发表了相关论文。中国科学院地质研究所研究员陈孟莪和其他许多科学家也研究了在长江三峡地区广泛出露的陡山沱组的生物群。
这些早期的描述性文章大多数注重于藻类的小壳化石，而且是用中文发表的。尽管这些动物群已为中国学者所熟知，但其对元古代——寒武纪过渡时期生命演化的深远意义，当时尚未引起国外学者的广泛了解和重视。直到20世纪90年代初，这些丰富多彩的生物群的系统分类和地层资料才通过用英文发表的评论性和综述性文章被广泛介绍和传播到国际学术领域。
美国匹兹堡卡耐基自然历史博物馆专家、美籍华人科学家罗哲西评论说，中国古生物学研究近年来的巨大成功不是平地惊雷和空穴来风，它是一部科学史剧，经过漫长的序幕之后才出现高潮。
成功奥秘：身在中国与改革开放
在几天前刚刚结束的“中国古生物学研究十五年回顾与展望国际研讨会”上，学者们在慨叹中国科学家的艰苦奋斗精神的同时，也指出了中国古生物学界取得成功的两大法宝：一是身在中国；二是我国的改革开放政策。
在世界上，我国被称为“古生物王国”，我国大陆保留的化石记录比其他大陆更为丰富，尤其近十几年新发现的化石十分奇特罕见。它们完整的保存状态和丰富多彩使得许多曾经因化石不完整而吃尽苦头的古生物学者如获至宝——5.7亿年前的生物个体发育过程栩栩如生地存留下来；十几具保存完美的恐龙的骨骼居然还披覆华丽的羽毛；成千件的孔子鸟化石，相当于以前一百五十余年全世界收集到的中生代鸟类化石总和的50倍。
中国在世界古生物学领域脱颖而出与其精彩化石是分不开的。但是，仅有精彩化石是远远不够的。中国古生物学近期的成就与1979年以来中国进行社会、政治和经济改革密不可分。
改革开放带来的一个重要变化就是各个科研机构之间出现的竞争，这不但有助于科研水平的提高，也促进了我国科学家在国际学术期刊上发表更多的科学论文。最富有戏剧性的实例是：由于争相取得重要研究成果，长羽毛恐龙“中华龙鸟”的正型标本分成了正、副模，同一化石的两半各自被不同的研究单位所收藏。
另一个变化是改革开放政策极大地鼓励了国际科研合作，促成了科学信息更有效地向全世界传播。最近收入《腾飞之龙》一书中的科学论文和相关的评论文章，出自中国6所科研机构的25名科学家以及其他6个国家18所科研机构的20名国际合作者。这不但是中国古生物学家与国外同行卓有成效的合作标志，也有力地说明了科学是超越国界的。正因为有自由通畅的科学交流和古生物学界的国际合作，我国发现的奇妙化石及其科研成果才能够以很快的步伐走向世界。
《腾飞之龙》一书英文版主编、《自然》杂志高级编辑亨利·基在评论中国古生物领域的巨大成绩时说，当世界古生物学界“像中世纪的地图绘制师面对地图上巨大的空白区，只好根据道听途说填补地图上的空白”时，中国科学家的成果改变了他们的处境，他们转而“寄希望于龙的故乡——中国”。由于对中国的改革开放国策和中国的发展充满信心，亨利·基又预言：中国古生物领域今后一段时期“将会充满惊奇”。事实上，据国家自然科学基金委员会副主任马福臣透露，经过中国科学家的大量艰苦发掘，近年来又有很多完美的化石标本正在研究之中。不久的将来，古生物领域会有更多更精彩的新发现公布于世。
中国生态环境状况
中国生态环境的基本状况是：总体在恶化，局部在改善，治理能力远远赶不上破坏速度，生态赤字逐渐扩大。主要表现为：
水土流失严重。建国初期，全国水土流失面积为116万平方千米。据1992年卫星遥感测算，中国水土流失面积为179.4万平方千米，占全国国土面积的18.7%。中国水土流失特别严重的地区（从北到南）主要有：西辽河上游、黄土高原地区、嘉陵江中上游、金沙江下游、横断山脉地区，以及部分南方山地丘陵区。
沙漠化发展迅速。中国是世界上沙漠化受害最深的国家之一。北方地区沙漠、戈壁、沙漠化土地已超过149万平方千米，约占国土面积的15.5%。20世纪80年代，沙漠化土地以年均增长2100平方千米的速度扩展。近25年共丧失土地3.9万平方千米。目前约有5900万亩农田，7400万亩草场，2000多千米铁路以及许多城镇、工矿、乡村受到沙漠化威胁。
草原退化加剧。20世纪70年代，草场面积退化率为15%，20世纪80年代中期已达30%以上。全国草原退化面积达10亿亩，目前仍以每年2000多万亩退化速度在扩大。由于草原退化，牧畜过载，牧草产量持续下降。
森林资源锐减。中国许多主要林区，森林面积大幅度减少，昔日郁郁葱葱的林海已一去不复返。全国森林采伐量和消耗量远远超过林木生长量。若按目前的消耗水平，绝大多数国营森工企业将面临无成熟林可采的局面。森林赤字是最典型的生态赤字，当代人已经过早过多地消耗了后代人应享用的森林资源。
生物物种加速灭绝。据估计，中国的植物物种中约15%～20%处于濒危状态，仅高等植物中濒危植物就高达4000种～5000种。近30多年来的资料表明，高鼻羚羊、白鳍豚、野象、熊猫、东北虎等珍贵野生动物分布区显著缩小，种群数量锐减。属于中国特有的物种和国家规定重点保护的珍贵、濒危野生动物有312个种类，正式列入国家濒危植物名录的第一批植物有354种。
地下水位下降，湖泊面积缩小。多年来，由于过分开采地下水，在北方地区形成8个总面积达1.5万平方千米的超产区，导致华北地区地下水位每年平均下降12厘米。1949年以来，中国湖泊减少了五百多个，面积缩小约1.86万平方千米，占现有面积的26.3%，湖泊蓄水量减少513亿立方米，其中淡水量减少340亿立方米。
水体污染明显加重。据1987年典型城市监测调查，有42%的城市饮用水源地受到严重污染；63%的城市受到不同程度的污染。在调查的532条河流中，有82%的河流受到不同程度的污染。全国约有7亿人口饮用大肠杆菌超标水，约有1.7亿人饮用受有机物污染的水。
大气污染严重。中国大气污染属于煤烟型污染，北方重于南方；中小城市污染势头甚于大城市；产煤区重于非产煤区；冬季重于夏季；早晚重于中午。目前中国能源消耗以煤为主，约占能源消费总量的3/4.煤是一种肮脏能源，燃烧产生大量的粉尘、二氧化碳等污染物，是中国大气污染日益严重的主要原因。近年来，被称为“空中死神”的酸雨不断蔓延，不仅影响中国大陆，而且影响港澳地区和邻近国家。
废渣存放量过大，垃圾包围城市。中国废渣年产生量已超过5亿吨，处理能力赶不上排放量。1988年全国积存量为66亿吨，人均6吨废渣。据统计，全国城市生活垃圾为6000万吨/年，比10年前增加了一倍。在380个城市中，至少有三分之二的城市处在垃圾包围之中。仅北京三环、四环路之间就有50米以上的垃圾山4500多座，占地超过7000亩。
环境污染向农村蔓延。乡镇企业迅速发展成为农村工业化的重要方向，以及二元经济结构向现代经济结构转变的中介。与此同时，也给农村带来生态环境更大范围的污染，对农业资源、矿产资源造成更为严重的浪费。1978年以前，农村环境污染主要是化肥、农药等，1978年以后乡镇企业成为农村主要污染源。
环境是一种特殊资产。生态破坏、环境污染本身就构成经济损失和财富流失。生态指标恶化已经直接而明显地影响了现期经济指标和预期经济趋势。
造成目前中国生态环境不断恶化的原因是多方面的，也是复杂的。它主要来自于三大压力：
人口压力。中国现代人口数量异常迅猛增长，既成为中国现代化进程的最大障碍，又成为中国生态环境的最大压力。迫于生存，人们毁林开荒，围湖造田，乱采滥挖，破坏植被，众多人口的不合理活动超过了大自然许多支持系统的支付能力、输出能力和承载力。
工业化压力。中国发动工业化时间晚，发展起点低，又面临赶超发达国家的繁重任务，不仅以资本高投入支持经济高速增长，而且以资源高消费、环境高代价换取经济繁荣，重视近利，失之远谋。重视经济，忽视生态，短期性经济行为为中国生态环境带来长期性、积累性后果。
市场压力。中国正处在市场经济转型过程中。市场经济本身会产生许多外部经济效应或者外部不经济效应，环境污染就是最明显的例子。环境作为一种公共财产，这种公共财产的提供（例如清洁水、良好的大气环境），对所有人都有好处且多一些人享受它的好处并不会加大总成本。但是如果没有公共财产，所有人的利益都会受损。公共财产或者公共财产受到破坏（例如污染水、污染大气等）的特点决定了个人或市场都不会提供控制环境污染的费用和服务，只有政府是公共财产的提供者。来自市场经济的压力愈大，政府对防治环境污染、整治国土资源的责任就愈大。
为了改变中国日益恶化的环境形势，应当采取刻不容缓的行动，否则，日益扩大的生态赤字将使其他领域所获得的成绩不是大打折扣，就是黯然失色。
太阳系外行星探测的新发现
科学家使用哈勃望远镜观测到了一颗太阳系外的行星，了解了它的大气层化学成分，这为寻找类似于地球的行星提供了新的希望。
“宇宙是无限大的，其中的各个世界是无数的。”布鲁诺写下这句话之后很长一段时间里，人们对这种说法怀有认同感，但是却拿不出实际的观测证据。在宇宙中有数不清的恒星，按说理应存在为数不少的行星。但是观测行星比观测恒星困难得多。行星比恒星的体积小很多，更关键的是，行星不发光，常规的观测手段——主要是光学波段的观测——很难奏效。事实上，即使是最大口径的天文望远镜也不能直接拍摄到太阳系以外行星的照片。而地外文明——倘若存在的话——只可能生活在行星上，而不是炽热的恒星表面。那么，怎样才能找到太阳系之外的世界？
捕捉行星的影子
太阳系外的行星总会露出点蛛丝马迹。直接观测不行，还有间接的手段。我们知道行星绕恒星运转是因为引力的作用。在地球上我们能感觉到太阳和地球之间的引力作用的效果，也就是地球每年绕太阳运转一周。但是我们很少注意到地球对太阳的作用。严格地说“地球绕太阳运转”是一种粗略的说法。正确的说法应该是，地球——以及太阳系所有天体——绕太阳系的质心运动。一个更清楚的例子是双星。人们在描述双星的时候更倾向于说两颗子星绕共同的质心运转，而不是把哪一颗作为占主导地位的恒星。
这一观念有时候会帮天文学家的大忙。人们曾经认为天狼星没有伴星，当时的观测手段也无法拍摄到天狼星伴星的照片。但是科学家发现，天狼星在星空背景上以波浪线的方式移动。一种解释就是，天狼星有一个质量不算太小的“隐形”伙伴，它们相互绕行，因此天狼星的运动轨迹才会如此古怪。后来，借助于威力更大的望远镜，人们终于拍摄到了天狼星伴星的照片——那是一颗发着微弱光的白矮星。
1995年，几位科学家借助于这个概念寻找褐矮星（一类质量相当小、几乎不发光的恒星），他们观测遥远恒星的光谱。如果恒星拥有褐矮星的伙伴，在地球上的科学家看来，恒星会微微地“晃动”。表现在光谱上，由于多普勒效应，恒星的光谱会发生周期性的红移和蓝移。这样，他们发现了恒星飞马座51可能拥有褐矮星，然而经过仔细计算，他们发现了一件不可思议的事情：那颗褐矮星的质量实在太小了——大约只有木星的一半。最终的结论是，飞马座51拥有的不是一颗恒星伙伴，而是一颗行星。这个不同寻常的发现调动了人们的热情，仅仅过去了6年时间，已经有超过70颗行星被这样揪了出来。
三天半，就是一年
这种间接的手段尽管有效，但是并不令人满意。我们只能知道那里有一颗行星，它的轨道参数大致是多少，是什么性质的恒星（迄今发现的绝大部分是类似于木星的气态行星）。
1999年，科学家发现在飞马座的一颗叫做HD209458的恒星拥有一颗行星。这颗行星的质量大约是木星的70%，以每3.5天绕恒星运转一周的疯狂速度运行着（不消说，它距离恒星非常近，以至于表面温度达到了1000℃以上，这是后话）。这颗行星有一个性质，那就是从地球观察者的角度看来，每3.5天它都会飞临HD209458的表面，这被称做“凌日”现象。
我们知道，当一个连续光谱（比如太阳光就是连续光谱，即在一定范围内包含了频率连续的电磁波）穿过较冷的气体的时候，气体中的元素会吸收掉一部分特定频率的光。每一种元素可以吸收的光都不同。使用光谱仪拍摄这种光谱的照片，可以看到，原本连续的光谱上出现了黑色的条纹——即所谓的吸收线。
行星经过HD209458的时候，它的大气层也会吸收一部分光线，形成吸收光谱。去年4月和5月，科学家借助哈勃太空望远镜的成像光谱仪（STIS）拍摄了这颗行星凌日时的光谱照片。2001年11月25日，美国宇航局的科学家公布了他们的研究结果：这一光谱照片揭示了环绕HD209458运行的行星大气层的化学成分。这颗行星的大气中含有大量的钠元素，但是要比科学家预计的要少（早些时候科学家已经确定这颗行星类似于木星，表面相当热），这可能是因为行星大气高层的云挡住了部分光线导致的误差。
或许有点儿让人失望，这颗行星并不适宜生命的存在，它的表面温度高达1000℃。但是这种探测遥远行星大气层的方法非常有用。科学家认为，找到类似于地球这样的行星并不是非常困难的。借助于这项技术，科学家就有可能分析出有哪些“地球”大气的化学成分，从而推断那里是否存在生命。
迄今为止，地球是唯一拥有生命的星球。然而，由于有了这项技术，我们也许很快就能知道地球以外的生命在哪里。
