破解猛犸岛之谜

破解猛犸岛之谜
圣保罗岛上的冰河期巨兽们，比大陆上的同伴多活了好几千年。

那么，它们为什么最终也灭绝了？
几千年前的一天，在白令海中央一座小岛上，一头长毛猛犸象（也称
长毛象，简称猛犸）失足掉入一个无法逃出的坑状洞穴，然后死在那里。

2003年，美国宾州大学古生物学家格雷汉姆与同事进入这个洞中，搬起
一块岩石，结果发现了一根干干净净的猛犸牙齿。

它呈长条状，表面不规整。

整个看上去，这根象牙就像是一根大面包。

格雷汉姆回忆说，“它看
上去就好像刚刚被从猛犸口中拔出来一样。

”
在自己的职业生涯里，格雷汉姆处置过数百只猛犸牙，但来自美国阿
拉斯加州圣保罗岛的这只猛犸牙却很特别。

它将让格雷汉姆及一个跨学科
专家团队踏上一次探索之旅，去重建这头猛犸的生存环境，并且破解一个
奥秘。

对于今天因气候改变而面临灭顶之灾的动物来说，这个奥秘也意味
深长。

当碳测年证明这只猛犸牙只有6500年的历史时，这个奥秘就开启了。

这只猛犸牙（或者说这头猛犸）竟然比在北美大陆上发现的任何猛犸都年
轻好几千年。

格雷汉姆不得不思考：当大陆猛犸灭绝后，风吹雨打的弹丸
之地——圣保罗岛上的猛犸却继续存活了好几千年，那么，最终是什么把
它们也赶尽杀绝？
时光回到20世纪60年代。

当时，出生于英国的生态学家保罗，从圣
保罗岛希尔湖湖底采集到一个沉积芯，其中的分层揭示这个地方的沉积物
记录至少延伸到1.4万年前。

希尔湖距离格雷汉姆发现猛犸牙的洞穴仅
400多米。

因此，对于格雷汉姆的疑问，答案或许就藏在希尔湖湖底的黑
泥中。

在发现这只猛犸牙10年后，格雷汉姆及其团队重返圣保罗岛，准备
从新提取的沉积芯中找寻线索，破解这座小岛及岛上猛犸的历史。

深入奥秘核心
圣保罗岛是白令海中央一系列火山岛中最大的一座。

天气给上岛探索
的格雷汉姆团队造成了麻烦。

他们一上岛，雨水很快就变成冰雪，他们不
得不呆在岛上唯一的小镇里。

这个小镇里住着该岛500名居民中的大多数，其中绝大多数人是阿留申人。

200多年前，他们的祖先被俄罗斯商人带到
圣保罗岛上，捕猎北方海狗。

格雷汉姆团队在镇上等待云开雾散。

这里有俄罗斯东正教教堂的洋葱
形圆顶，有色彩缤纷的房子，还有海鲜加工厂。

土生土长于这座直径65
千米岛上的北极灰狐，在格雷汉姆团队的大本营外一点也不怕人。

这个大
本营是美国海洋和大气管理局的一个研究站。

清晨，格雷汉姆团队向着希尔湖进发。

这座火山湖的边缘被冰雪覆盖。

格雷汉姆团队在30多厘米厚的冰层上钻洞。

队员们把每节1米长的多节
管子串接到取芯管上，然后让这个装置通过湖水一直伸进湖底。

几分钟后，这个装置被取回，其中包括完全按照沉积顺序保存的沉积层。

在取芯管提取的泥巴里，保存着掉进、被冲刷到或者“定居”在湖底
的物体的法医学记录。

这些物体包括真菌孢子、植物残片、古代花粉、火
山灰、小型甲壳纲动物的残留，甚至包括猛犸在湖中打滚时掉下的DNA。

格雷汉姆团队将使用这些证据构建圣保罗岛几千年来的气候变化，确定岛
上猛犸的灭绝时间。

队员们从沉积层下面开始，一米一米地取样，然后把样本放进塑料管中。

随后，这些管子被密封并放进睡袋中以避免冻结，因为冻结可能扭曲
分层的细节。

这项工作复杂、低温而又费体力。

到了一天工作结束时，泥
巴在队员们的衣服和头发上冻成了壳。

每一米芯样都让我们回到越来越遥远的从前。

当一名队员引导第六节
芯样进入一根管子时，他注意到泥巴从带有布丁纹理的柔和褐色变成色调
统一的黑色。

科学家们推测，这一变化匹配的是差不多6000～8000年前
的沉积物，而格雷汉姆发现的猛犸正是在这个时期死于洞中的。

这意味着，如果猛犸DNA只存在于这节芯样的下层而非顶层，那么这节芯样就包括圣
保罗岛猛犸灭绝的时期。

猛犸最后阵地
自从上一次冰河期即大约1.2万年前以来，圣保罗岛的无树冻原地貌
鲜有改变。

很容易想象这样的场景：猛犸站在斜坡上，用长牙清理冰雪，
寻找植被食用。

入夏，它们踩踏着冻土地带的小小野花，步履沉重迈向希
尔湖——岛上主要的淡水源头之一。

科学家曾经估计，猛犸最后是在1万～1.4万年前从北美洲消失的。

然而，如今的发现却证实它们此后在圣保罗岛上又坚守了好几千年。

在俄
罗斯北极深处的弗兰格尔岛上，猛犸存活得可能更久。

在那里，科学家发
现了只有4000年历史的猛犸牙。

也就是说，当埃及人建立起第一座大金
字塔时，弗兰格尔岛猛犸依然活着。

与弗兰格尔岛一样，圣保罗岛也是一座孤岛。

在上一次冰河期的高峰期，即大约2.1万年前，圣保罗岛是白令陆桥南部边缘的一个火山活跃地带。

猛犸、剑齿虎、短脸熊及其他巨兽漫步于北美洲与欧亚大陆之间的通道。

到了大约1.1万年前，气候开始变暖，海平面上升，海水淹没了这座
陆桥。

在大约2000年的时间里，该地区则转变成了一座岛。

猛犸被困在
了这座岛上，但正是这种与世隔绝保护了它们——至少在一段时间里是这样。

科学家对猛犸在上一次冰河期从大陆上灭绝的原因争论不休。

有人说，这是由于氣候改变。

也有人说，其实是人类把猛犸斩草除根。

就算在格雷
汉姆团队内部，人们对此也看法不一。

有人指出，猛犸灭绝的时机差不多
正好匹配人类迁徙到猛犸栖息范围内的时间，这难道纯属巧合？在北美大
陆上，人类的到来、气候剧变和猛犸灭绝发生在差不多相同时间。

然而，
在人类到来之前，猛犸挺过了几十万年的气候变化，一直徜徉在地球上。

如此看来，如果它们灭绝的原因不是人类，还能是什么？但也有人指出，
气候才是猛犸灭绝的主要原因。

虽然人类对于猛犸走向穷途末路起了推波
助澜作用，但猛犸和其他冰河期巨兽实际上本身当时已经在淡出历史长河。

不管有没有人的因素，它们的灭绝都是必然的。

因此，虽然一些猛犸在气
候转变中存活下来，但它们每一次都被伤了元气，最终的灭绝不可避免。

来自希尔湖的芯样，不可能终结有关冰河期巨兽灭绝原因的争论。

圣
保罗岛的隔绝，意味着它与其他一些地方不同，岛上猛犸没有受到人类影响。

没有证据表明：在俄罗斯商人于18世纪后期登临该岛之前，有人来
过此地。

因此，至少是在圣保罗岛上，猛犸灭绝的原因更可能是气候改变，但栖息地缩小也可能是原因：随着海平面上升，该岛可能会变得太小，不
足以支撑巨兽种群。

确定圣保罗岛猛犸的终结，并非只具有历史、古生物学和考古学意义。

全球范围内的许多物种目前正面临同样的压力：气候转变、人类侵袭、海
平面上升。

气候改变能否单独导致物种消亡？或者，气候改变的确是一个
压力因子，但与其他压力因子结合，是否更容易造成物种消失？因此，发
生在更新世末期即大约1.1万年前的大灭绝事件，对我们分析目前的物种
灭绝浪潮以及怎样让灭绝幅度降到最低来说，无疑有重要启发。

在经过4天取样（取样一度被暴风雪中断），格雷汉姆团队已经有了180千克的泥巴。

样本被装在45米长的管子里，运到美国明尼苏达州的
实验室。

这个奥秘的第二章节即将展开。

猛犸象侦探
直到2022年5月，格雷汉姆团队才在明尼阿波利斯市的明尼苏达大
学“国立拉库斯特林核心实验室”，与他们提取的希尔湖芯样重逢。

该实
验室员工已经将芯样切成两半，拍摄了高像素照片。

格雷汉姆团队将花3
天时间，使用不锈钢抹刀把芯样切割成很小的一段一段的。

他们将把成千
上万的这些微芯样分装进小塑料盒，带回分布于整个北美洲的各自的实验室。

事实上，猛犸当初在整个北美洲都有分布。

美国加州大学科学家贝斯是格雷汉姆团队成员之一。

她第一个对芯样
做检验，因为她的团队要进行的是最敏感的测试，稍不注意就会在处置样
本的过程中造成样本污染。

他们的工作是：寻找沉积层中的古猛犸DNA。

在一名研究生协助下，格雷汉姆团队的另一位专家威廉姆斯要寻找猛
犸的一种代理物——小荚孢腔菌。

这种真菌生活在大型食草动物的粪便中。

威廉姆斯还要寻找古代花粉颗粒，它们可能揭示希尔湖周围当时的植被情况。

随着芯样的划分，专家们各自散去。

他们要花超过两年时间分析和讨
论这些样本，目的是确定圣保罗岛猛犸灭绝时间和灭绝原因。

时间定了
贝斯团队率先把芯样中发现的未经分类的DNA片段与猛犸在世的最近亲——非洲象的基因组进行了对比。

两者匹配。

更让他们高兴的是，2022年，他们得以把希尔湖芯样DNA与另一个团队新近测序的猛犸DNA进行比对，结果与年代为5650年前～1.085万年前的芯样都匹配。

1.085万年前
的芯样是在圣保罗岛上采集到的最古老芯样。

为了排除随机匹配的可能性，贝斯团队把芯样DNA与二趾树懒的DNA
进行了对比。

在过去2万年中，这种树懒出现在北极圈的概率为零。

为了
进一步检测检验结果，他们还把未分类的芯样DNA与那些最可能污染样本
的动物（包括人）的DNA进行对比，结果都不匹配。

这样一来，贝斯团队
确信芯样中的DNA真的属于一头猛犸。

与此同时，威廉姆斯团队找到了他们寻找的小荚孢腔菌，还找到了另
外两种可能充当猛犸代理物、与分辨相关的真菌孢子。

在这3种孢子里，
有两种从芯样沉积层中消失，而这两个沉积层相隔不到2厘米，其代表的
时间间隔只有几十年。

古猛犸DNA消失于同一时间段。

杜安妮团队辨识了一个芯样火山灰层，它与圣保罗岛3595年前已知
的一次火山爆发匹配。

这进一步增添了他们对确定圣保罗岛古代事件时间
线索的信心。

通过上述跨学科的多方努力，科学家们最终确定圣保罗岛猛
犸灭绝事件发生在5600年前，前后误差100年。

对于史前灭绝事件来说，这可能是对时间的最精确测定。

至此，科学家们开始着手破译圣保罗岛猛
犸灭绝之谜的最后一部分：猛犸灭绝的原因是什么？
最终一击
格雷汉姆以及团队中其他多位成员首先排除了一些看似可能的原因，
例如植被变化或对猛犸不友好的因素（例如人）。

芯样中的花粉显示，圣
保罗岛上的草本植物被灌木取代，但这只是在猛犸灭绝之后。

有一种可能
是，气候转变导致岛上植物群落构成发生改变，或者，只是因为猛犸不再
踩踏地面，灌木生长不再受到压制，所以灌木才异军突起。

研究数据的确表明，圣保罗岛猛犸灭绝时期的温度比灭绝事件发生前
有些升高。

随着更新世末期冰雪融化，海面上升，圣保罗岛面积开始迅速
缩小，直到大约9000年前。

到了这个时候，圣保罗岛土地流失速度减缓。

大约6000年前，该岛达到现有面积，比美国弗朗西斯科市小一些。

岛面
积萎缩很可能导致岛上猛犸数量减少，岛上资源也变得不足。

但最终对猛犸来说的致命一击，却让人大吃一惊。

从大约7850年前
开始，芯样沉积层中硅藻和水虱种类及数量发生变化。

其变化方式表明，
湖水变得越来越浅，透明度越来越低。

希尔湖开始干涸——这并不奇怪，
就算气温上升幅度不大，也足以增加湖水蒸发。

猛犸逐渐失去了主要水源。

事实上，大象每天都需要新鲜的水，每头大象要饮水70～200升，猛犸很
可能也如此。

由于岛面积减少，气温升高，或许再加上猛犸自己导致水土流失和水
污染，圣保罗岛上的猛犸最终就因为饥渴而走向末日。

格雷汉姆团队由此
就破解了圣保罗岛猛犸死亡之谜。

但这些猛犸为什么会比北美洲其他地方
的猛犸存在得更久，這个问题更难回答。

科学家认为，圣保罗岛的隔绝能
让猛犸不受人类影响。

但这个推测很难被证明。

格雷汉姆提出，大陆植被
变化方式可能与圣保罗岛的不同。

不管是哪种原因，圣保罗岛猛犸的隔绝
最终也带来了不利的一面：当环境改变使得这座岛不那么适合栖居时，猛
犸群就无处可去，只能坐以待毙。

对于今天岛上生物种群的脆弱性来说，猛犸灭绝无疑是一个警示。

格
雷汉姆指出，通常情况下，我们不会认为这是一种重要的气候变化，但在
圣保罗岛上它却并非是不重要的。

虽然水是其中最重要的因素，但对其他
地方的其他物种来说，也有其他限制因素，例如栖居地丧失和食物变得难找。

对圣保罗岛猛犸灭绝原因的研究表明，许多岛上生物种群——不仅仅是在白令海，而且是在全球各地——都可能因为气候改变而陷于危机。