如果你从澳大利亚西部重镇珀斯（Perth）出发，沿着1号公路向北开800公里，便会到达鲨鱼湾（Shark Bay）。这是澳大利亚本土的最西端，早在1991年便被联合国教科文组织列入世界自然遗产名录，是整个西澳地区第一个列入该名录的自然保护区。这地方人烟稀少，仅有一座拥有800居民的小镇，以及一个私人度假村。3月份是鲨鱼湾的旅游淡季，每天仅有一班飞机往返于珀斯。我因为时间有限，只能选择乘飞机前往，这架载客33人的萨伯（SAAB）340型双螺旋桨小飞机居然都没有坐满。
从空中俯瞰，鲨鱼湾很像英文字母W，开口向北直通印度洋，中间一座长条形的半岛把鲨鱼湾分成了东西两个部分。东边那个海湾名叫哈姆林池（Hamelin Pool），是叠层石（Stromatolites）的所在地。叠层石是鲨鱼湾被列入世界自然遗产名录的主要原因，也是我来鲨鱼湾的首要目的。没想到官方为游客修建的一座专门用来观赏叠层石的栈桥被飓风吹断了，导致整个景区都被封了起来，我只能站在很远的地方遥望。
即使桥没断，相信大部分游客也不会觉得叠层石有多好看。这是位于浅海区的一群直径约为1米的圆形物体，涨潮时隐身水下，好似蘑菇头，退潮时露出水面，看上去和普通的黑色礁石没什么两样。不过，看到叠层石的那一刻我格外激动，因为我知道它们不但是活的生物体，而且它们的祖先至少已经在地球上生活了35亿年，是迄今为止存活时间最长的生物。事实上，叠层石很可能是地球生命最初的样子，如今所有的细菌、真菌、动物和植物都是它的后代，包括我们人类在内。
风景之美在于想象，想象的力量源自知识的积累。如果没有足够的知识，我们连自己的老祖宗都认不出来。
我不满足于遥望，便联系了之前的采访对象，在他们的帮助下找到了一位常驻鲨鱼湾的叠层石专家特蕾莎·莫里斯（Therese Morris）博士。她原本是一名地质学家，目前是西澳大利亚生物多样性保护机构（DBCA）的世界遗产项目负责人。第二天，DBCA的新闻官安排我加入了由莫里斯博士领导的一个巡视小组，去叠层石保护区做了一次例行检查。叠层石非常脆弱，这个保护区管理严格，一般人是进不去的。
第二天，我们一行人乘坐两辆吉普车从设在小镇中心的DBCA办公室出发，穿过一大片干旱而又贫瘠的土地，来到一个专供科研用的叠层石保护区。这里的叠层石虽然不如旅游景点的那群叠层石规整，但胜在种类更加多样。因为有保护区工作人员在场，我们可以不用走栈桥，而是沿着沙滩直接走到叠层石跟前，甚至可以用手触摸它们。原来这东西虽然看上去和石头无异，但表面有一层湿滑的黏膜，浸入水下时甚至能看到有气泡冒出，确实是一种活着的生物。
“澳大利亚西部蕴藏着丰富的石油，这里曾经到处都是石油勘探员。1950年代中期，有一群石油勘探人员来到哈姆林池，意外地发现了这个叠层石群。”莫里斯博士对我说，“这是地质学家们第一次把活的叠层石和之前发现的叠层石化石联系在一起，此前大家都认为叠层石化石是一种来自远古时期的东西，现在已经没有了。”
据她介绍，考古学家们早在19世纪时就发现了叠层石化石，最古老的样本距今已有35亿年的历史了。顾名思义，这种石头的横切面是分层的，而且纹路相当规整。此前大部分地质学家都认为这些纹路是沉积物堆积挤压而形成的，只有少数人猜测它们和微生物有关，直到1956年在鲨鱼湾发现了活的叠层石之后，大家这才意识到至少有一部分叠层石是由微生物垫（Microbial Mats）组成的。
“微生物垫是由上千种不同种类的细菌、真菌、古细菌和病毒聚集在一起形成的薄膜，是早期生命自发组成的一个生态网络。比如，自养细菌和异养细菌的营养需求正好相反，前者的废料是后者的营养，反之亦然。它们如果共同生活在一起的话，正好可以互相帮助，这对双方都是有利的。”莫里斯博士介绍说，“这些微生物分泌的黏性物质把环境中的沉积物和颗粒物粘在一起，构成了微生物垫的基本结构。其中一些微生物的新陈代谢过程会导致碳酸钙晶体的形成，而这些晶体和沉积物一起加固了微生物垫的三维结构，这就是叠层石的来源。随着时间的流逝，沉积物和碳酸钙晶体越积越多，阻挡了光线的透入，于是微生物垫中占据主导地位的光合细菌就会在外表形成一层新的微生物垫，重复一遍上述过程，叠层石就是这样一层一层地堆积出来的。”
莫里斯博士从背包里拿出一张电镜照片给我看，照片拍的是活微生物垫的内部结构。只见一个个细菌被一根根不同长短的丝线连接在一起，看上去很像是一个充斥着电线和网线的杂乱无章的贫民窟。“微生物垫相当于一次自下而上的自组织过程，微生物将周围环境中的颗粒物和沉积物组合到一起，并用这种方式直接改变了地球表面的样貌，这是生命史上第一次发生这样的事情，叠层石很可能是地球上出现的第一个生态系统。”莫里斯博士补充道，“我相信达尔文是第一个意识到生物具备这种能力的科学家，他的第一篇论文研究的就是珊瑚环礁的成因。”
我曾经为三联书店写过《物种起源》的起源，对这段历史非常熟悉。年轻时的达尔文对地质学更感兴趣，他在那次环球航行的过程中花了大量时间研究环礁的成因，最终给出了一个令人满意的解释。这个解释涉及他对时间的理解，他是最早意识到地球历史极其漫长的学者之一，很多看似不可思议的事情，只要把时间变量引入公式，一切疑问就都迎刃而解了。
说话间，我俩走到一处新的观察点。这里不但有黑色的叠层石，还有一大片黄色的块状物，看上去像是发霉的豆腐块。我在莫里斯博士及其巡视员们的授意下用手摸了摸，发现它极富弹性，仿佛下面不是松软的沙子，而是一块橡皮。“豆腐块”旁边还有一大片灰白色的东西，摸上去就像是一个瑜伽垫，手感和周围的沙子明显不同。“微生物垫有很多不同的种类，这一方面取决于生活在其中的微生物，另一方面也和周围的环境有关系。微生物非常善于就地取材，它们会根据周围环境的不同选择不同的建筑材料，组成不同质地的'垫子’，而周围环境中的水流速度和方向等外界因素也会对微生物垫的形状产生影响。所有这些因素加在一起，便形成了我们今天看到的圆锥形、圆柱形、分叉形和直线形等不同形状的叠层石。甚至还有一种血栓岩（Thrombolites），其内部结构不是分层的，而是分块的，就像是一个个血块。”莫里斯博士对我说，“鲨鱼湾是地球上极少的几个拥有活的叠层石的地方，而这里的叠层石的多样性则是所有地点当中最高的，我们可以在这里看到前寒武纪时期的微生物垫的生长状态，这就是高等生物出现之前地球的样子。鲨鱼湾不但为我们研究地球早期生态系统提供了一个极其珍贵的露天实验室，也可以帮助我们了解其他星球上可能存在的生命的形态。”
我盯着这群奇异的生命，恍惚间感觉自己穿越回了40亿年前的太古时代。年轻的地球刚刚过完自己5亿岁的生日，剧烈的火山活动终于渐渐平息了下来，主要由玄武岩构成的地壳也基本定型了，原本以蒸气形式存在的水以一场持续了数十万年的大雨的方式沉降至地面，把地球变成了一个水球。
关于地球上的水的来源，目前存在很多不同的理论。一种比较流行的假说认为水是彗星带来的，最新的假说则认为水在地球形成之时就存在了。但不管怎样，地球是一个不缺水的星球。早期的地球表面几乎全被海洋覆盖，只有少数几座岛屿时不时地露出水面。这些岛屿是由质地较轻的花岗岩组成的，它们浮在玄武岩地壳之上，是所有大陆的前身。
今天只有在南非、加拿大、格陵兰岛和澳大利亚等少数几个地区仍然能够找到这些原始岛屿的遗迹，这几个硕果仅存的“微大陆”为我们保留了地球太古时代的样子。前文提到的距今35亿年的叠层石化石就是在澳大利亚西部被发现的，而迄今为止最古老的微生物化石则是在格陵兰岛上被发现的，距今已有37亿年的历史了。考虑到当时地质活动的剧烈程度，以及微生物化石留存下来的难度，生命的诞生时间应该要比这个更早，甚至早个几亿年都有可能。
早期的微生物肯定全都生活在幽暗的深海之中，因为阳光中的紫外线是所有生命的终极杀手。大部分深海微生物依靠海底热液喷口产生的化学能生活，也有少部分微生物进化出了光合作用的能力，能够利用热液喷口和荧光生物发出的微光生活，这就是绿硫细菌和紫硫细菌。这些细菌在进行光合作用时分解的不是水，而是硫化氢，所以它们光合作用的副产品不是氧气，而是硫单质。
虽然深海的光线很弱，但因为惧怕紫外线，这些细菌不敢去浅海生活，浪费了大好的阳光。在30亿至35亿年前，蓝细菌（Cyanobacteria）横空出世，一举解决了这个问题。这种细菌能够分泌一种黏液，挡住了大部分有害的紫外线，因此它们终于可以在阳光充足的浅海生活了。充足的光能让蓝细菌具备了分解水分子的能力，因此蓝细菌的光合作用的副产品不再是硫单质，而是氧气。
表层海水唯一的缺点就是缺乏营养物质，这个困难是依靠微生物垫来解决的。“垫子”的最外层是蓝细菌，它们利用阳光将二氧化碳转化为糖，同时负责分泌“防晒霜”，保护生活在下层的厌氧菌。这些厌氧菌负责将死去的蓝细菌消化分解，释放出其中的氮和磷等营养元素，供上层蓝细菌使用。就这样，蓝细菌通过和各式各样的厌氧细菌结盟，形成了一个小型的食物链。只不过这个食物链没有高低之分，而是一个所有成员地位平等的内循环。大家各取所需，互相帮助，高效地解决了浅海区的营养短缺问题。
那个时期整个地球的浅海区和今天的哈姆林池非常相似，全都遍布着叠层石。这些石头以每年1厘米的速度向外扩张，迅速占领了地球上所有的浅海海滩，这样的景象一直维持了将近30亿年！换句话说，地球生命史的绝大部分时期都是被叠层石统治的，它们才是地球生命的王者。假如外星人曾经访问过地球的话，他有三分之二的概率看到的是一个布满叠层石的世界。
之所以会有这个结果，主要原因在于当时的细菌没有天敌。生命在进化出来之后，有将近20亿年的时间维持在原核生物的状态。原核生物的细胞没有细胞核，也缺乏细胞器，无法发展出复杂的内部结构，只能以最简单的细菌方式存活于世。虽然细菌的种类成千上万，但它们的大小都差不多，谁也无法做到一家独大，大家只能和平共处，共同进化。
说到生物进化，不少人相信你死我活的生存竞争才是王道。但其实在生命最初的30亿年时间里，来自外部环境的生存压力远比物种之间的竞争压力要大得多，所以合作才是生物进化的主旋律。蓝细菌虽然进化出了高效利用阳光的绝招，但它们也必须依靠其他细菌的帮助才能存活，叠层石就是这种合作的结果。
有意思的是，大自然似乎并不喜欢任何形式的一家独大。叠层石的疯狂扩张便为自身的覆灭埋下了伏笔，掘墓人就是蓝细菌光合作用的副产品——氧气。早年间的地球大气层中充满了甲烷、氢气、硫化氢、水蒸气和二氧化碳等常见气体，唯独没有氧气，因为氧气是一种化学性质极为活泼的气体，很容易和多种矿物质进行化学反应，通常情况下是不太可能在大气层中累积下来的。蓝细菌虽然工作效率很高，但也花费了至少5亿年的时间才终于让氧气在大气层中稳定了下来，从而彻底改变了地球大气的构成。
氧气的出现对于生命来说喜忧参半。喜的是氧气在高空中形成了一层臭氧层，挡住了太阳光中的大部分紫外线，从此地球表面安全了许多，生命不但不再需要躲进深海了，甚至可以登上陆地。忧的是，当时地球上生活的绝大部分细菌早已适应了无氧环境，氧气对于它们来说就是毒药，于是它们只能继续待在海底，只有那里才能找到无氧的环境。
但是，也有一部分细菌进化出了利用氧气的能力，并迅速成为地表生物圈的主宰。大约在20亿年前，一个古细菌吞下了一个好氧细菌，后者没有死，而是在前者身体里安顿下来，成为这个古细菌的寄生虫，这一现象被称为“内共生”（Symbiogenesis）。此后，这个好氧细菌逐渐把自己的大部分DNA丢给了宿主，自己则摇身一变，成为专门为宿主提供能量的线粒体。而宿主则因为有了能量的保证，逐渐进化出了细胞核和复杂的细胞器，变成了一个真核细胞，这就是如今所有复杂生物的前身。
又过了数亿年，其中的一个真核细胞吞下了一个蓝细菌，后者同样摇身一变，把自己变成了叶绿体，帮助宿主进行光合作用，这就是植物的前身。再后来，一个真核细胞进化成了多细胞生物，靠吞吃其他有机体为生，这就是动物的前身。从此，地球生命变得多姿多彩，地表环境也发生了根本性的变化，终于成为今天这个样子。
由此看来，早期生命从简单到复杂的进化过程的主要推动力就是分工合作。最初的分工合作属于“外共生”，即不同的独立个体自发组成一个互助联盟，其结果就是统治地球长达30亿年的叠层石。之后的分工合作源于前文提到的细菌“内共生”，从中诞生了线粒体和叶绿体这两个关键的细胞器。这一变化标志着生命的分工合作从无意识的自发行为变成了在细胞核统一领导下的自觉行动，合作的效率大大提高，进化速度明显加快，最终的结果自然远比叠层石要精彩得多了。
氧气在空气中的积累极大地提升了好氧生物的新陈代谢效率，为多细胞生物的出现提供了能量基础，这就相当于引入了竞争机制，生物进化再次得以提速。于是，自前寒武纪末期的埃迪卡拉纪（距今5.8亿年）开始，地球上首次出现了结构复杂的动物和植物，不同物种之间的体形差异也迅速拉大了，这让捕食成为常态。比如这一时期出现的各种软体动物开始以遍布全球的微生物垫为食，这使得叠层石的数量很快下降到只有鼎盛时期的五分之一，不再一家独大了。
到了距今5.4亿至4.8亿年的寒武纪时期，地球生命迎来了一次多样性的飞跃，如今绝大多数动物“门”都是在这一时期首次出现的，这就是著名的寒武纪物种大爆发（Cambrian Explosion）。很多人没有意识到的一点是，这次大爆发所诞生的新物种全都生活在海洋里，而当时的陆地乏善可陈，仅有一些真菌和藻类存在，没有任何肉眼可见的生物能够在陆地上生活。
不过，这次寒武纪物种大爆发却为后来的物种大规模登陆打下了基础，比如在云南滇池旁边一个名叫海口的小镇上发现了几百只小虫子的化石，它们的背部长有脊索，头部出现了原始的大脑，属于无脊椎动物向脊椎动物过渡的中间型。如果你是一个喜欢祭拜祖先的人，那么你应该在家里挂一张海口虫（Haikouella）的照片，因为它是当今世界所有脊椎动物的祖先，因此也是我们人类的祖先。
人类的祖先是一条鱼，这已是科学界的共识了。美国著名古生物学家尼尔·舒宾（Neil Shubin）写过一本名为《你身体里的鱼》（Your Inner Fish）的科普书，列举了很多这方面的证据。比如我们的身体结构和鱼类非常相似，都可以分成头、身体和尾巴这三部分，只不过为了方便直立行走，我们的尾巴骨退化了；再比如，我们的手部结构也和鱼鳍很相似，只不过我们的指骨上长出的不是鳞片，而是灵活的手指，方便我们操作工具；甚至我们身体上的一些奇怪的小毛病也源自曾经的水中生活，比如打嗝就来自那些既有鳃又有肺的两栖动物，它们为了防止水进入肺部，会在游泳时下意识地关闭声门，这个动作和打嗝是一样的。
这些例子说明，海洋和陆地是两个完全不同的生态环境。作为陆地动物，我们如果不去认真研究一下两者的差异，就无法真正理解海洋生物的诸多“奇怪”特征，保护海洋生物多样性也就成了一句空话。
举例来说，2000年3月15日，有16头柯氏喙鲸（Goose-beaked Whale）在巴哈马群岛北部搁浅，不久后便全部死亡，此后多年该海域便再也没有见到过这种鲸鱼了。解剖显示死亡鲸鱼的脑内有出血现象，但原因不明，直到调查人员发现同一天美国海军正好在附近海域试验一种新型的主动声呐设备，这才意识到很可能是这套设备发出的高频噪声弄伤了鲸鱼的耳朵，导致它们因惊恐而不顾一切地迅速上浮，最终死于潜水病。
无独有偶，2008年在马达加斯加发生了一起更加严重的鲸鱼搁浅事件，有将近200头瓜头鲸（Melon-headed Whales）沿河逆流而上，深入内陆60多公里，似乎在逃避某种可怕的东西。营救人员一开始以为是食物中毒，但一直找不到证据，后来发现美孚石油公司那段时间刚好在附近海域进行油气资源勘探，用的是一套工业级回声探测装置。这玩意儿俗称“气枪”（Air Gun），被勘探船拖着在海面上组成了一个阵列，每隔十几秒钟就爆炸一次，发出的声音极其响亮，瓜头鲸很可能就是因为受不了这种噪声而四散奔逃。
这两个案子都拖了很久才了结，因为大部分人都没有意识到海洋生物对噪声的忍耐力非常有限。学过中学物理的人都知道，水是比空气好得多的声音传输介质，声音在海水中的传播速度约为空气中的4倍，衰减速度也要慢得多，所以海洋动物全都练就了一副好耳朵，不但种群成员之间的信息交流主要靠声波，就连捕猎靠的也是水下回声定位系统。因此，海洋动物对声音信号极为敏感。同等级别的噪声，陆地动物可能只会觉得稍有不适，但对海洋动物来说却是无法忍受的折磨。
不幸的是，工业革命开始之后，人类活动给海洋带来了大量噪声污染。海军声呐和石油勘探其实还不算最严重的，大型远洋运输船才是海底噪声的主要来源。据统计，如今在任何时间点上都至少有6000艘大型运输船在全球的海洋上航行，螺旋桨产生的气泡在破裂时会发出很大的噪声，科学术语叫作“空蚀”（Cavitation）。研究显示，每当有轮船在附近经过时，露脊鲸之间相互交流的频率会下降80%，因为空蚀噪声盖过了鲸鱼发出的声音信号。
缺乏交流会给鲸鱼带来极大的精神压力，导致它们生理紊乱。曾经有科学家分析过北大西洋露脊鲸的粪便，发现其中应激激素的含量在2001年的9月11日之后有个明显的下降，最好的解释就是“9·11”事件带来的全球停航迅速减少了海洋噪声，鲸鱼们的日子舒服多了。同理，南半球的露脊鲸种群之所以比北半球的亲戚们要健康得多，很可能也是因为南半球的远洋运输船的数量比北半球要少很多。
和声波得到的待遇相比，电磁波在海水里就不怎么受待见了。水是一种对电磁波非常不友好的介质，所以水下通信严重受限，所有的深海探测器都必须拖一根电线才能和母船保持沟通，非常不方便。同理，很多陆地上常用的基于电磁波的探测手段也都没法在水下使用，比如卫星成像技术就无法应用于深海。再加上海洋航行困难以及深海压力大等原因，海洋研究的难度要比陆地研究大好几个数量级，海洋科学家们严重缺乏数据，这给海洋生态环境的保护带来了很多难以克服的困难。
光也是电磁波的一种，太阳光进入水中后会迅速衰减，所以只有生活在表层海水中的生物才能进行光合作用，这里也因此而成为几乎所有海洋生物争夺的焦点。很多小鱼小虾白天躲在幽暗的深海，天黑了之后才敢浮上来觅食，甚至连浮游生物也进化出了轮班机制，它们会根据每天光照条件的变化分时段浮上来进行光合作用，然后再沉入深海去吸收养分。海洋生物的这种垂直迁徙的规模堪称世界之最，远比非洲草原的动物大迁徙要壮观得多，而且受光照条件的影响很大。根据英国普利茅斯大学的科学家在2022年所做的一项调查研究，海滨城市、远洋风场和石油钻井平台等近海人类活动导致的光污染对海洋生物的垂直迁徙形成了致命的干扰，影响面积高达200万平方公里，几乎相当于墨西哥的国土面积了。
不过，对表层海水的光照条件影响最大的人类行为还得说是废水排放，因为工农业废水中含有大量颗粒物，它们会吸收太阳光，导致浅海的海水颜色加深，降低了光合作用的效率。另外，光合作用除了需要阳光、水和二氧化碳之外，还需要一些微量元素，比如氮、磷、钾和铁等。自然条件下，这些微量元素只能通过海水的上下对流来补充。热带浅层海水的上下对流很弱，所以营养物质奇缺，影响了藻类的生长。人类活动排放的废水当中含有大量的营养物质，很容易导致海水富营养化，这就打破了大自然原有的平衡，引发表层藻类的过度生长，进一步遮挡了宝贵的阳光，使得珊瑚和海草这些具备极高生态价值的浅水物种因为缺乏阳光而大批死亡。
提到海藻过度生长，很多人都会想到青岛海滩上曾经出现过好几次的浒苔爆发事件。但全世界最厉害的海藻爆发还得算是马尾藻（Sargassum）。这是一种生长在大西洋海域的棕色海藻的统称，其外表有点像葡萄枝，每一个曾经在大西洋上航行过的人都会经常看到它们。自1980年代开始，随着北美和欧洲等地的工农业废水的大量排放，马尾藻的生长开始加速。根据2023年初的卫星数据，大西洋上的马尾藻已经形成了一条宽达8500公里的海藻带，无论覆盖面积还是整体质量均为历史最高。
马尾藻会为一小部分海洋动物提供食物和栖息场所，但如此大规模的爆发对大西洋整体生态环境的影响一定是负面的，对人类生活的影响甚至更加糟糕。冲上海滩的马尾藻腐烂后会释放出大量硫化氢气体，不但闻起来像臭鸡蛋，而且有一定的毒性，会给滨海旅游业带来致命打击。这东西也没法当肥料使用，因为它含有大量的砷，会毒害农作物。
目前这条海藻带正在东北季风的影响下缓缓向西移动，预计将在2023年7月的旅游旺季时抵达美国的佛罗里达海岸。据报道，这个海藻带刚刚经过了加勒比海上的巴巴多斯，并在当地海滩上堆积成了一层厚达一米多的海藻垃圾带，当地人每天都需要动用1600辆大卡车来清理这些死海藻，否则的话整个海滩将无法立足。
藻类的过度生长除了能影响表层海水的光照条件之外，还会导致下层海水缺氧，这一点也是我们这些陆上生物很难想象的。照理说，藻类在进行光合作用时会释放出更多的氧气，可惜海水溶解氧气的能力有限，这些氧气大都被排放到大气中去了。但当这些藻类死亡并沉入海底之后，会被那里的异养微生物分解，这个过程是消耗氧气的，所以溶解在水中的氧气会迅速减少。当某块海域的氧气含量低于每升2毫克时，就会被视为海洋死区（Marine Dead Zones）。北美、西欧和东亚沿海地区是海洋死区的高发地带，每年都有大量鱼类因此死亡。相比之下，水母对于缺氧的忍耐力往往比鱼类要高，所以很多传统渔场已经被生态价值和商业价值都极低的水母占据了，渔民们怨声载道。
更糟糕的是，缺氧往往最先发生在海洋的中层带，即海平面以下200～1000米的区域，因为这里通常是海藻分解的地方，而光合作用却又微乎其微，也没有来自空气的补充。但是，大多数商业捕捞目标鱼种的栖息地也正好处于中层带，所以人类随意排放污水的直接受害者恰恰是人类自己。
值得一提的是，一个健康的海洋其实能够容忍一定程度的废水污染，因为海洋中生活着大量滤食性生物，比如各种虾蟹、蛤蜊和一部分鱼类等。一只健康的成年牡蛎平均每天可以过滤200升海水，并将其中的单细胞藻类全部吃掉。这么做一来可以防止海藻疯长，让海水重新变得清澈，二来可以防止这些藻类沉入海底，避免它们被细菌消化掉，从而减少氧气的消耗。可惜的是，这些带壳动物也是渔民们重点捕捞的对象，它们的数量已经越来越少了，这就进一步加剧了海洋缺氧的情况。
还有一件事能够影响这些带壳类海洋生物的生存，这就是海水酸化。海洋生物的壳（包括珊瑚礁体）的主要成分是碳酸钙，如果海水酸度太高的话，碳酸钙会被溶解，这些动物自然也就活不成了。海洋鱼类虽然没有坚硬的外壳，但鱼的耳小骨也是由碳酸钙组成的，海水酸化会影响鱼类的听觉系统，后果同样很严重。
海水酸化还会影响硅藻的生存。硅藻很可能是目前地球上最重要的物种，没有之一，因为它们占到海洋初级生产力的40%以上，同时生产了地球上20%～30%的氧气。如果硅藻全部死亡的话，包括人类在内的很多物种都将灭绝。硅藻的细胞壁由二氧化硅组成，受海水酸化的影响非常大。2022年发表在《自然》（Nature）杂志上的一篇论文显示，如果目前的海水酸化速度持续下去的话，到2100年时海洋中的硅藻数量将下降13%～26%，这可真不是闹着玩的。
海水酸化的一个次要原因是藻类的分解，但主要原因无疑是人类活动导致的二氧化碳过量排放。工业革命开始前地球大气二氧化碳平均浓度约为280ppm（百万分之一），2023年达到了418ppm，提高了大约50%。新增二氧化碳当中有大约30%是被海洋吸收的，这种气体溶于水后会变成碳酸，使得海洋的pH值从工业革命前的8.2降到了现在的8.1。这个降幅看上去似乎很小，但因为pH值不是线性的，而是对数值，所以这0.1的下降相当于海洋比过去酸了26%，这是个相当大的变化。根据权威机构的预测，如果人类再不努力减排的话，到本世纪末时海洋pH值将再下降0.3～0.4，后果不堪设想。
当然了，过量二氧化碳排放的最大危害是增加了温室效应，使得地球大气的平均温度比工业革命前增加了1.1℃。这个增幅看似也不大，但考虑到工业革命前的地球大气平均温度只有14℃，这个变化就很显著了。
这1.1℃的升温对于海洋的影响要比空气大得多，因为水的物理性质和空气很不一样。学过中学物理的读者都会知道，在同等质量的情况下，水的比热容（温度升高1℃所需热量）要比标准状态下的空气大4倍。如果换成同等体积对比的话，那么海水的比热容更是要比空气大上数千倍之多！我们必须感谢水的这一特性，因为它让海洋成为地球的恒温器，否则的话地球就会变成火星，其表面温差可以大到200℃以上，生命显然是无法忍受的。
水不但比热容比空气大，导热性也比空气好很多，这两个特征使得海洋动物既不需要适应不断变化的水温（因为海水温度的变化幅度很小），也没必要努力维持自己的体温（因为这需要付出很高的代价），所以绝大部分真正的海洋动物都是变温动物，海水温度能够直接影响到它们的新陈代谢。相比之下，陆地动物需要适应大幅变化的气温，而它们对自己身体的保温也容易得多，所以只有在陆地上才会进化出恒温的哺乳动物。今天的海洋里虽然也有鲸鱼、海豚和海象等恒温哺乳动物，但它们无一例外都是先在陆地上进化出来，再因为各种原因重新回到海洋中生活的。
如果我们把陆地比作一头猎豹的话，那么海洋就像是一头行动迟缓的大象，做什么都很慢，但却更加持久，也更不容易改变方向。海洋生物适应了这种特殊的生存环境，它们的体形变得越来越大，寿命也越来越长了，但它们适应环境突变的能力则要比陆地动物差了很多，一旦地球环境出现剧变，最先倒霉的一定是海洋生物。
那天和我们一起去看叠层石的人当中有一位当地原住民长老，据他说，叠层石是原住民的图腾，代表着祖先们的灵魂。但是，考古证据显示，澳大利亚原住民至少已经在鲨鱼湾附近居住了两万多年，而鲨鱼湾直到8000年前还是陆地，哈姆林池的叠层石更是只有大约2000年的历史，和原住民的图腾传说相互矛盾。之所以会有这个偏差，原因很可能在于澳大利亚原住民的时间观念是非线性的，他们经常会把后来发生的事情算到祖先们的头上。毕竟他们没有文字记录，历史传承全凭口述，很难避免这种情况。
确实，古代社会进步缓慢，我们的祖先日复一日过着几乎相同的生活，难怪很多不同的文明都曾经独立地创造出了轮回的概念，因为仅凭人类本能是很难理解“深时”（Deep Time）这个概念的。而在今天这个加速的时代，人们的生活日新月异，时间观念也发生了翻天覆地的变化，仿佛世间万物都在以光的速度奔向未来，永不回头。只有海洋是个例外，它似乎仍然在慢悠悠地原地踏步，就像鲨鱼湾里的海浪，每一次上涌都会顺着原路退回到起点。
海洋的这种“慢”是由水的物理化学性质所决定的。2022年发表在《科学》（Science）杂志上的一篇文章指出，海洋似乎是有记忆的，它帮助地球记住了自己几百年前的样子。原来，由于中层海水的缓冲作用，表层海水的温度变化很难传递到大海的深处，所以深层海水永远比表层慢半拍。举例来说，开始于500年前的小冰期对地表温度的影响直到现在才刚刚传递到太平洋海底，科学家们可以通过研究那里的温度和盐度情况，推测出地球几百年前的样子。
虽然海洋变化缓慢，但这并不等于说海洋没有变化。事实上，海洋的温度、透明度、酸碱度、氧气含量和海平面高度等参数一直在变。这些变化受到了各种正负反馈的约束，其中负反馈主要作用于大的时间尺度，这就是为什么海洋在经历了40多亿年的沧桑之后仍然没有发生太大的变化。但在小的时间尺度范围内，正反馈可能会暂时占据上风，其结果对于海洋生物来说往往是灾难性的。
就拿温度来说，假设地球因为公转的位置或者自转的倾角发生了变化，从太阳接收到的能量暂时变少了，那么地球两极地区的冰雪覆盖率就会增加，而白色的冰雪会反射掉更多的太阳光，导致海水温度进一步降低，这就是一个最简单的正反馈循环。地球历史上之所以会定期出现冰河时期，主要原因就是这个正反馈。而最终导致冰期结束的原因则是反方向的正反馈，即当地球因为某种原因在某一时间段内从太阳接收到的能量变多了之后，两极地区的冰雪便开始融化，暴露出更多的深蓝色海水，从而吸收了更多的太阳能量，融化了更多的冰雪。
以上说的只是最简单的情况。事实上，地球表面温度受到一系列自然因素的影响，包括陆地的总面积和相对位置、海洋表层营养物质的多寡、降雨量的周期性变化以及洋流的强度和方向等因素都会形成各自的反馈系统，科学家们至今都没有完全搞清这里面的规律。
这些反馈系统所能达到的最极端的情况就是地球表面要么完全无冰，要么全部冻成了一个大冰球。完全无冰并不是一件好事情，因为地球两极地区的海冰是洋流最重要的驱动力，而洋流是海洋表层与下层之间交换氧气和营养物质的重要渠道。如果两极无冰，洋流便会被削弱，导致生活在深层海水中的生物因为缺氧而大批死亡。大冰球听上去十分可怕，但根据地质学界的主流观点，地球很可能在大约6.5亿年前真的被冻成了一个大冰球！要不是此后一系列火山活动喷出了大量二氧化碳，从而开启了新一轮反向的正反馈事件，地球很可能直到现在都还没有解冻。好在水有个非常独特的性质，那就是固态水（冰）比液态水要轻，所以即使在大冰球时期，海洋也只是表面被冻住了，冰层的下面仍然是液态的水，这就为地球生命保留了火种，不至于全部灭绝。
大冰球时期结束之后大约一亿年，地球迎来了寒武纪大爆发，物种数量迅速增长，生物多样性达到了和今天类似的水平。但此后地球先后经历了5次物种大灭绝事件，分别发生在约4.4亿年前的奥陶纪末期（约86%的物种灭绝），约3.6亿年前的泥盆纪末期（约75%的物种灭绝），约2.5亿年前的二叠纪末期（约96%的物种灭绝），约2亿年前的三叠纪末期（约80%的物种灭绝）和约6600万年前的白垩纪末期（约76%的物种灭绝）。这5次物种大灭绝的原因各不相同，但除了最后这次大灭绝很可能源自一颗撞击地球的小行星之外，其余4次大灭绝的原因都来自地球本身，和外来因素关系不大。
就拿二叠纪末期发生的这次规模最大的物种大灭绝事件来说，科学家们普遍认为导致灭绝的起始原因是西伯利亚地区的一系列火山爆发。这次火山爆发持续了大约200万年，喷出的二氧化碳一方面增加了温室效应，使得地球大气温度升高了约8℃之多，很多生物无法适应。另一方面，二氧化碳引发的海洋酸化杀死了大量带壳类海洋生物，其中就包括地球历史上最成功的物种之一——三叶虫（Trilobite）。
除了最后那次小行星撞地球事件之外，其余4次物种大灭绝事件全都持续了数十万甚至上百万年的时间，它们全都和地球气候的正反馈机制有关。这一机制放大了初始条件（比如火山）引发的气候偏差，使得地球大气变得越来越冷或者越来越热，直至酿成惨祸。
那么，人类活动导致的温室气体过量排放是否足以开启下一个气候正反馈机制，从而导致第六次物种大灭绝呢？这个问题也许只有时间才能给出确切的答案。但从已知的情况来看，可能性非常之大。
首先，目前的地球大气二氧化碳水平是过去80万年来的最高点，而且大部分新增二氧化碳都是在过去不到200年的时间里排出来的，其增长速度堪比当年的西伯利亚火山爆发，只是排放总量尚未达到当时的水平而已。
其次，地球大气平均温度在过去的1.1万年时间里一直比较稳定，变化幅度很少超过±0.4℃。但自1850年开始，大气平均温度直线上升，在不到200年的时间里上升了1.1℃，这个上升速度同样是历史罕见的。
如果没有海洋的调温作用，大气温度还会上升得更快。但是，作为地球的恒温器，海洋付出了惨重的代价。根据计算，人类活动产生的多余热量有90%都被海洋吸收了，其总量相当于每秒钟在海里爆炸7颗广岛原子弹，所谓“全球变暖”的真实含义应该是海洋变暖。
根据美国国家海洋和大气管理局（NOAA）最新公布的数据，全球海洋表面的平均温度在2023年3月17日这天创下了新的历史最高纪录。之前的纪录是在2016年3月7日创下的，那天的全球海洋表面平均温度比20世纪的平均值高出了0.8℃。可问题在于，2016年是个强厄尔尼诺年，而厄尔尼诺现象本身就会导致海洋温度上升，所以那个纪录并不奇怪。但2023年春天的地球正处于拉尼娜年的尾声，此时海洋表面温度本应相对较低才对，因此这个新纪录预示着地球海洋的升温速度越来越快了，海洋即将失去对地球历史的记忆。
根据气象学家们的预测，自2020年夏天开始的、已经持续了近3年的拉尼娜现象将在2023年中期时结束，之后转为厄尔尼诺。届时全球海洋表面平均温度肯定将会再创新高，甚至有人预言2023年夏天地球大气平均温度将比工业革命开始前的平均温度高出1.5℃，环保人士担忧了很久的增温底线将首次被突破。
第三，越来越多的生物学家认为，第六次物种大灭绝事实上已经开始了，只不过很多人没有意识到而已。考古证据显示，在过去的这几亿年时间里，地球物种的自然灭绝速度大约为每年每百万物种灭绝0.1～2个。而根据世界自然保护联盟（IUCN）的估计，目前的物种灭绝速度已经达到了每年每百万物种灭绝34个的水平，远超大自然的平均值。
换个说法：在恐龙时代平均每1000年会有一个物种灭绝，而目前平均每天都会有10个物种惨遭灭绝。如果这个灭绝速度持续下去的话，到本世纪末时现有物种的一半都将不复存在。
如果只统计哺乳动物的话，情况甚至更加糟糕。研究显示，在过去的6500万年时间里，平均每100万年只有不到两种哺乳动物灭绝。而在过去的这500年时间里，在已发现的5570种哺乳动物当中至少有80种已经灭绝了，这个灭绝速度绝对是地球有史以来最快的。
目前的物种灭绝主要发生在陆地上，这是因为陆地生物和人类发生了直接的正面冲突，它们要么死于栖息地丧失，要么直接被人类猎手杀光了。但如果只考虑自然死亡的话，海洋物种的死亡率很可能会更高，因为它们对水温的变化和海水的酸化更敏感。
更糟的是，和陆地上发生的情况一样，海洋变暖也是不均衡的，而是会在某一海域的某个时间段内突然出现一股热浪（Heat Wave）。比如在2010～2011年夏天，澳大利亚西海岸的海水温度突然比往年的平均值上升了3℃以上，某些海域甚至上升了6℃之多，这股热浪持续了数周之久，直接导致大片珊瑚礁和海草床死亡，其他海洋动物的数量也大幅减少。
通常认为，海洋热浪的直接原因是厄尔尼诺或者拉尼娜等异常天气现象，但有越来越多证据表明，全球气候变化本身就会让海洋热浪的频率和强度都有所增加。根据2020年发表在《科学》杂志上的一篇论文所做的统计，整个1980年代全球一共记录到27次大型海洋热浪，平均持续时间32天，平均增温幅度为4.7℃。相比之下，2010年代全球一共出现了172次大型海洋热浪，平均持续时间为48天，平均增温幅度为5.6℃。
如果陆地上的气温在短时间内上升5.6℃的话，动植物们肯定会不好受，但还不至于大面积死亡。但在海洋环境里，这5.6℃升温的杀伤力几乎相当于一次发生在海底的森林大火，很多海洋生物都是被直接热死的，其中就包括珊瑚礁和海草床。
从地球的视角来看，物种灭绝是常有的事，毕竟地球上曾经出现过的物种有99%都灭绝了。从生物圈的角度来看，物种大灭绝甚至也不见得一定是坏事，因为只有当旧的物种灭绝之后，才会给新的物种腾出生存空间。但从人类自身的视角来看，物种大灭绝肯定是一件很糟糕的事情，因为人类的生存离不开平衡的生态系统，而生态系统的平衡需要很多物种一起努力才能实现。
海洋不但是维护地球生态平衡、阻止物种大灭绝的关键，也是促进人类社会健康成长的最佳帮手。我们不但有义务保护海洋，也有责任维护海洋生态系统的稳定，因为我们其实是在拯救自己。
我在鲨鱼湾采访期间，一位海洋科学家告诉了我一件很有意思的事情。当地原住民虽然都是很好的渔夫，但居然都不会潜水，因为当地传统认为水下充满了危险，潜水成了原住民的传统禁忌之一。在海洋科学家们的鼓励下，几个年轻的原住民大着胆子戴上泳镜潜入海中，第一次看到了水下的世界。他们全都激动不已，从此爱上了潜水，并积极地投身到海洋保护的行动中来。
这个故事初听起来似乎不可思议，但仔细一想倒也没那么奇怪了。澳大利亚原住民是第一批走出非洲的现代智人，他们早在6万年前便踏上了澳大利亚的土地。但当时地球正处于冰河时期，海平面比现在要低100多米，那些原住民可以从非洲一直走到澳大利亚，不需要有任何高超的航海技能，甚至连游泳都不需要。
末次冰期结束于1.15万年前，此后冰川加速融化，各地洪水泛滥，海平面迅速回升，淹没了大片沿海土地，其中就包括鲨鱼湾。世界各地的原始部落之所以会有那么多关于大洪水的传说，很可能与这次海平面的突然上升有关。在那之后的这一万多年时间里，全球气候极其稳定，为人类走出荒蛮时代奠定了基础。但因为各种原因，澳大利亚原住民的文明程度一直相当落后，海洋对他们来说是一个相当危险的地方，不到万不得已没有必要下海。
无独有偶，在那个平均海拔不到1.5米的岛国马尔代夫，只有十分之一的青少年会游泳，国际公益组织甚至要专门派人去那里教孩子们学游泳，好让他们多一项生存技能。
这些案例充分说明，人类并不是天生就喜欢大海的，我们毕竟是陆地动物，海洋对我们来说充满了未知的风险。事实上，如果不是因为海平面下降暴露出的路桥，早期人类几乎不可能迁徙到全世界。同理，如果不是因为海平面上升淹没了路桥，美洲大陆和澳大利亚的原住民很可能早就和欧亚非大陆的居民取得了联系。换句话说，海洋的存在增加了人类的多样性，造就了今天这个丰富多彩的人类世界。
因为地理环境的差异，不同的民族和海洋的关系有远有近，逐渐进化出了完全不同的特质。比如中华文明的发源地远离大海，周围强敌环绕，逐渐发展出了一个重农轻商、保守内敛的内向型社会。而欧洲文明诞生于地中海周边，周围岛国林立，所以欧洲逐渐发展出了一个重视民主和贸易的外向型社会。再加上广袤的地中海为欧洲水手提供了一个绝佳的训练场，所以最早发现美洲和澳大利亚的是欧洲人。他们依靠强大的海权，逐渐掌握了当今世界的话语权，海洋就是他们最好的帮手。
随着文明的进步，今天的大海不再是充满危险的禁区，而是地球最后的边疆。海洋不再是部落之间的战场，而是连接世界的纽带。无论是地球的气候，还是人类社会的未来，很大程度上取决于我们对待海洋的态度，人类和海洋之间的故事还远未结束。
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