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    生生之谓易:地球生命的宏伟乐章
    [ 作者:shaolinpai    出自:金庸江湖论坛    时间:2010-10-24    点击数:

            盖亚假说与地球表面生态系统:

      盖亚乃古希腊神话中的大地女神。此假说的内容是:地球在太阳系是一个生物行星,地球表面是一个超级有机体,是一个以生命为核心的活系统,这个系统主要由生物圈、大气圈、水圈、岩石圈等组成,其中的关键因素是生命。这个系统主要通过生命的活动加以自我调节和控制,并寻求达到一个适合于大多数生物生存的物理—化学—生命体系。如果地球表面的生命消失,活的“盖亚”系统就消失,地球表面就退化到金星、火星那样的死系统。

      初看起来,地球表面活生物体的总量仅占地球表层总质量的十万分之几,但如果从历史累积和动态代谢的角度看,我们将发现生命对地球表面活系统的巨大作用:将占绝大多数、大约98%的微生物不计算在内,仅计算占2%的宏观生物,自从约7亿年前有确凿的动植物化石以来,生物总质量已经达到6.7*10-30(10的30次方,下同)克,是整个地球总质量的1000倍之多;生物物质循环的速率极高:生物圈全部活物质的更新周期仅为8年,其中陆地植物14年,海洋生物平均33天,而海洋浮游生物仅为1天。地球上整个水圈的水每2800年通过生物体一次,大气中的自由氧每1000年通过生物体代谢一次,全球大洋中的海水每半年就被浮游生物过滤一次,可见,生命活动对地球表面各圈层物质的影响规模是极为惊人的。

      生命的起源和宇宙的起源、地球的起源、人类的起源并称科学四大难题。其中有关生命起源,大约有四种基本观点:

      1、泛生说。这一假说提倡“一切生命来自生命”的观点,认为地球上最初的生命来自宇宙间的其他星球,即“地上生命,天外飞来”。

      2、宇生说。这一假说认为,地球上最早的生命或构成生命的有机物,来自于其他星球或星际尘埃。的确,二十世纪四大天文发现之一就是星际有机分子。1969年,科学家发现,坠落在澳大利亚的一颗炭质陨石中含有18种氨基酸,其中6种是构成生物的蛋白质分子所必须的。科学研究表明,一些有机分子如氨基酸、嘌呤、嘧啶等可以在星际尘埃的表面产生,这些有机分子可能由彗星或陨石带到地球上,并在地球上演变为原始的生命。

      附一、四大天文发现,其他三个是:1、类星体:大小与恒星类似,但释放的能量却比星系还高上千倍,是宇宙中最明亮的天体,乃极早期的星系甚至是白洞。

      2、脉冲星:1967年,女研究生贝尔发现狐狸星座有一颗星发出一种周期性的电波,一开始,人们对此很困惑,甚至曾想到这可能是外星人在向我们发电报联系,所以第一颗脉冲星曾被叫做“小绿人一号”。经过仔细分析,科学家认为这是高速旋转的中子星,因为它不断地发出电磁脉冲信号,人们就把它命名为脉冲星。

      3、3K微波背景辐射:与红移、氢氦丰度比并称大爆炸宇宙论的主要证据。美国贝尔电话实验室的两位工程师彭齐亚斯和威尔逊为了改进卫星通讯,消除干扰通讯的因素,建立了灵敏度很高的定向接收天线系统。他们发现,总是有大致相当于3.5K温度(后修正为2.7K)的噪声得不到解释,也无法消除。更加令人迷惑不解的是,这个残余温度没有方向变化,即各向同性;也没有周日变化,即与太阳无关;也不随季节交替而变化。作为工程师,他们不清楚自己的发现在天体物理学上的意义,而当时,普林斯顿大学的狄克小组,正准备筹建专门设备,来寻找宇宙背景辐射。因此,两人的论文一发表,狄克等人立即意识到,这很可能就是他们打算要找的东西,事实正是这样。多少人想找的东西,一直没有找到,两位工程师却在无意之间发现了它,正是:有心栽花花不开,无意插柳柳成行。彭齐亚斯和威尔逊为此获得1978 年诺贝尔物理学奖,其论文仅600字,类似的,沃森和克瑞克有关DNA双螺旋的诺贝尔奖论文也只有600字,而且他们的论文数量都极少,估计在中国连讲师都混不上,破解费马大定理(与四色问题和哥德巴赫猜想并称近代数学三大难题)的怀尔斯十年面壁,几乎销声匿迹,一篇论文也没有发表过。真研究科学必须超越名利,别无他途。

      二、魔王也怕数学家:辛格的《费马大定理》书中有这样一则故事:魔王与西蒙打赌,让西蒙问一个问题,如果魔王能在24小时内成功解答出这个问题,他将带走西蒙的灵魂,如果他被难倒了,魔王将赔款10万美元。西蒙想了一下,问道:费马大定理是不是正确的?魔王接受挑战隐身而去,风掣电驰一般绕着地球将世上已有的数学知识一古脑儿都吸纳进脑袋,第二天他回来了,无可奈何地承认失败了:“你赢了,西蒙”,他喃喃而语,并以敬佩的目光看着西蒙,“即使我能够在如此短的时间里学会足够的数学,对这么困难的问题还是赢不了,我越是钻进去,情况就越糟糕”,魔王吐露说:“就连其它星球上最出色的数学家,远远地超过你们,也没能解决这个谜,土星上有个家伙,能用心算解偏微分方程,就连他也放弃了。”所以,怀尔斯让魔王都心服口服——何况是凡人?数学比死亡更可怕:一个数学教授和他的一个学生都犯下了死罪,按该地习俗,死囚在被处死之前可以有机会提一个最后的要求。数学教授遗憾最深的是他的数学生命从此结束了,为此,他希望能再让他讲一次数学课。这个要求最后被准许了,但监狱也有一个规定,这节课只能给本监狱的死囚上。当那个死囚学生听到他的老师这一请求得到批准后,兴奋地说,这样我也容易提出我的最后要求了,我希望在教授开讲这节课之前执行我的死刑。狱吏问:为什么呢?死囚学生反问,你认为还有比学习数学更可怕的事吗?

      不过也有大无畏的:俄罗斯文学之父普希金在校学习期间,发现教师讲解的几道四则运算题的最终结果都是零,灵机一动,之后无论解答什么题目,甚至题目也不看,就在等于后面写上了零。老师对他无可奈何,说:普希金,去写你的诗吧,对你来说,数学就意味着是个零。

      以上两种观点属于地球生命起源的地外说。与之相对,下面两种观点属于地球生命自生说。

      3、生命起源的热泉生态系统。20世纪70年代末,科学家在东太平洋加拉帕戈斯群岛附近发现了几处深海热泉,在这些热泉里生活着众多的生物,包括管栖蠕虫、蛤类和细菌等兴旺发达的生物群落。这些生物群落生活在一个高温(热泉喷口附近的温度达到300 ℃以上)、高压、缺氧、偏酸和无光的环境中。首先是化能自养型细菌利用热泉喷出的硫化物(如H2S)所得到的能量去还原CO2而制造有机物,其他动物以这些细菌为食物而维持生活。迄今科学家已发现数十个这样的深海热泉生态系统,它们一般位于地球两个板块结合处形成的水下洋嵴附近。热泉生态系统之所以与生命的起源相联系,主要基于以下的事实:(1)现今所发现的古细菌,大多都生活在高温、缺氧、含硫和偏酸的环境中,这种环境与热泉喷口附近的环境极其相似;(2)热泉喷口附近不仅温度非常高,而且又有大量的硫化物、CH4、H2和CO2等,与地球形成时的早期环境相似。由此,部分学者认为,热泉喷口附近的环境不仅可以为生命的出现以及其后的生命延续提供所需的能量和物质,而且还可以避免地外物体撞击地球时所造成的有害影响,因此热泉生态系统是孕育生命的理想场所。

      4、最流行的生命起源说——化学起源说,将生命的起源分为四个阶段:从无机小分子生成有机小分子、从有机小分子生成生物大分子、从生物大分子到多分子体系、从多分子体系演变为原始生命——这一阶段的生命演化最关键,是最初的生命形式,这一阶段的演化过程得到了二十世纪最深刻的系统科学的分支之一——超循环论的完善,在从多分子体系演变为原始生命的过程中经历了一个“超循环体系”的中间阶段,生物大分子互相配合,形成为自我复制的生命体系,产生原始生命。

      附一、“RNA世界”假说:四膜虫中核酶的发现使人们认识到,RNA是唯一的既能携带遗传信息又可以执行催化功能的生物高分子化合物,兼具DNA和蛋白质两者的功能,因此在最初的生命形式中,它比DNA和蛋白质更加重要。在生命的萌芽阶段,RNA是决定生命的首个分子,最初的生命体仅由一种高分子化合物RNA组成,经亿万年进化,形成了具有自我复制能力的RNA,再在以后的亿万年进化过程中,逐渐将其携带遗传信息的功能传给了DNA,将其功能分子的功能传给了蛋白质。我们都知道,生命要存在和发展下去,必须谋求稳定性和多变性之间的微妙平衡,稳定性最典型的体现为DNA的复制和自我保持,多变性最典型的体现则是多种多样蛋白质的存在,两者就是生命最本质的两大特征—遗传和新陈代谢的物质基础,RNA正好兼具两者的功能,RNA可以自我复制,而其种类和结构的多样性又可以为其功能的多样性提供物质基础,事实上,逆转录和核糖体RNA的存在是RNA支配DNA和蛋白质的证据,两者泄露了RNA的天机:最初的RNA通过逆转录将最原始的遗传信息传递到DNA中加以储存,之后为了应付环境的变化和生命本身的复杂化,RNA通过转座、插入或对DNA序列的重排不断将新的遗传信息加入到DNA中去,于是DNA序列越来越庞大;而DNA的复制由RNA引物起始,转录翻译和转录翻译后加工过程全部由RNA(加上相关蛋白质的协同)加以调节,目前发现的种类繁多、功能多样的非编码RNA实际上就是调节生命活动的RNA。蛋白质虽然极为重要,但合成蛋白质过程中最重要的两个因素,蛋白质序列的编码由mRNA决定,而蛋白质合成最重要的步骤—肽键合成,是由核糖体RNA独立完成的,这表明了两点:1、从最终意义上说,核糖体RNA是合成蛋白质的最关键环节。2、核糖体RNA是具有催化功能的RNA,换句话说,它就是核酶。因此,从起源上说,DNA和蛋白质都是RNA功能的特化形式,可以视为是RNA的衍生物、化身,它们以变形的方式构成了RNA信息分子和功能分子两个基本特征的两极;从关系上说,RNA调控了DNA的复制和蛋白质的合成,并将两者协调为一体,使得生命成为一个有机整体。因此,RNA才是生命的主宰。RNA世界假说从分子意义上回答了一个古老的难题:先有鸡还是先有蛋?——在回答此问题时,我们都会发现,无论回答哪个都不对,实际上先有的那玩意不是鸡也不是蛋或者说既是鸡也是蛋,最早的生命形态是原始细胞或病毒,此时你既可以说它是一个“蛋”,也可以说它是一个“鸡”,因为此时的“鸡”和“蛋”还没有区分;同样,在分子水平上,你可以问:是先有蛋白质还是先有DNA?答曰:现有的那玩意既非蛋白质亦非DNA,也可以说既是蛋白质也是DNA,这玩意就是RNA。

      二、多种多样的地球生命:据估计,地球自有生命以来,至少存在过5亿-10亿个物种,象目前海洋中的微生物,仅种类就多达上千万种,可以想象,微生物的数量更是极为繁多,如白垩纪的一种浮游藻类——鞭毛藻,其表面被微小的、称作球石的圆盾状硫酸钙小片所覆盖,由于此时代这种藻类的数量极为惊人,以至于它们在海底大量积累,形成了颗粒很细的白色海泥,年复一年,这些沉积物压实硬化成为厚厚的具有精细花纹的白色石灰岩矿床——白垩层,故此地质时期称为白垩纪,其有机成分则形成今天的石油;古生代的三叶虫占当时海洋生物的三分之一还多,中生代的恐龙也是遍布地球的海陆空等各个角落,其数量也肯定极为惊人,人类自己自从走出非洲直到现在大约也有过850亿—1000亿个个体。所有这些物种可以分为非细胞结构类和细胞结构类两个最大的系统,其中非细胞结构类生命系统主要有病毒和亚病毒(类病毒只有RNA分子,朊病毒只有蛋白质,还有拟病毒或卫星RNA等)等,细胞结构类生命系统又分为原核总界和真核总界两大总界,原核总界有细菌域和古菌域,支原体(最小的细胞结构)、衣原体和立克次体等广义上属于细菌域;古菌域是后来才发现的新的种类,其与细菌有很大不同,而有些特征更近于真核生物,如:细菌的细胞壁主要成分为含壁酸的肽聚糖,而古菌和真核一样,细胞壁完全不含以上成分;原核生物的基因组一般没有内含子,也没有重复序列,但真核生物具有,古菌的基因组与真核生物一样,既有内含子,也有重复序列;真核生物的核糖体为80S,细菌为70S,古菌的核糖体介于两者之间;细菌的基因组没有组蛋白,也没有DNA与蛋白质组成的核小体结构,但古菌具有组蛋白和核小体,等等。所以所有生命的进化即非细胞结构类和细胞结构类两个最大的系统之间的关系式这样的:最初,地球上的生命都是最原始的非细胞结构类的病毒型生命,它们可以独立生存(无须寄主当然也没有寄主),后来有些种类的病毒进化出了细胞结构,形成为非细胞结构类和细胞结构类并存的局面,再后来病毒型生命逐步进化为寄生在细胞结构类生命的半生命,其独立生存的基因部分都退化了;至于构成细胞结构类生命的细菌、古菌和真核生物三者的进化关系有两种可能,一种可能是最原始的生命祖先一分为三,形成三大领域,另一种可能是最原始的生命祖先先一分为二,形成细菌和古菌两大领域,古菌逐渐进化为真核生物——或者古菌与细菌的杂交形成真核生命,三者一度形成鼎足之势,后地球环境变迁,古菌消失,乃成今天的原核总界和真核总界。真核总界又分为单细胞生物域和多细胞生物域,其中真核单细胞生物域就是原生生物界,真核多细胞生物域又分为植物界、真菌界和动物界三大类,下面又分化为各个门、纲、目、科、属、种等丰富多彩的生命形式。而按照佛学,宇宙中动物的种类达三十四亿种之多。

      顺便说一下佛学和道学对生命起源的解释。佛学反对宇宙和生命的神创论,简单说,真如本性(也就是物质本源)是不生不灭,永恒不变的,此为“无生”。真如自性自我分裂而进入生灭境界,其中矿物、植物无情无识,人、动物、神仙等乃有情含识之类,但本性上,无情和有情都来源于真如本性,是其相用,故在最终极的本性上都是平等的,所以叫“无情有性”,也就是我们常说的无机物和有机物之间没有不可逾越的鸿沟,基本元素构成和本质上没有任何区别。道家始祖老子所说的“道生一,一生二,二生三,三生万物”与此相通,“道生一”,不生不灭为道,“一”即一念无明,覆盖真理自性,由此而生出最初的二元,“我”和“我所”,即“一生二”,不妨说一阴一阳;“二生三”,阴阳和合生成第三方,子体与父母鼎足而立。如此辗转不已、无穷生成,于是生出整个世界。

      由于天文时期地球上的条件极为恶劣,所以我们可以认为,地球生命的出现应该是在地质时期。地质时期最早的一个时期为太古宙,这个时期,地球表面很不稳定,地壳变化很剧烈,形成最古老的陆地,沉积岩中还没有生物化石存在,原始生命虽然已经出现但数量极少,而且其生命痕迹经历了沧海桑田的变迁之后已经被抹去,难觅踪影。太古宙晚期出现了菌类和低等藻类。在经历了极为漫长的时间之后,太古宙结束于25亿年前。从25亿年前到5.7亿年前为止是元古宙时期,地壳继续发生强烈变化,藻类和菌类开始繁盛,晚期出现少量无脊椎动物。到此为止的整个时代一般被称为前寒武纪时期,前寒武纪时期时间极为悠久,几乎占去地球历史八分之七的时间,但化石记录几乎没有,不过我们却不可由此得出结论说这一时期生命很稀少。也许在这一时期,生命不止经历了多少繁华的盛世,只是由于这个时期的生命还不具备形成化石的硬壳或骨骼系统,所以我们无法确知这一时期生命的具体情形,可谓“繁华落尽,万事皆空”,这就是为什么传统的地质分期将寒武纪之前称为“隐生宙”的原因。

      千古大梦谁人知?现代科学视野中地球生命的壮丽乐章

      先简单说明一下显生宙之前地球生命进化的大致情况。地球生物的进化犹如一幕一幕的伟大戏剧,每一幕都有不同的舞台和演员,在显生宙之前共有四幕剧上演:

      1、太古宙早期。这一幕最伟大的成就是生命起源以及以化能合成细菌的化学合成为基础的地球微生物生态系统的建立。此时,地壳刚形成,原始海洋形成了深约1000-2000米的水圈,海水温度极高,甚至接近沸腾,大气是还原性的,极度缺氧,后逐步向以CO2为主的酸性大气过渡。这时的生命应该是热泉生态系统形式的原始生命,整个生态系统非常简单,主要由自养的化能合成细菌和异养的细菌组成。

      2、太古宙至早元古宙时期。此时地球环境发生了很大变化,大规模稳定陆块形成,海水温度下降,大气圈中CO2含量下降,但仍然缺氧,因此这时出现的是以不生氧的光合作用细菌(具有光合系统Ⅰ)为主体的浅海底栖微生物生态系统。

      3、中元古宙时期。出现了进行生氧的蓝藻和真核藻类(具有光合系统Ⅰ和Ⅱ),大气中的自由氧逐步积累,以氧气为主的大气圈出现,CO2含量急剧下降,臭氧层逐渐形成,太阳紫外辐射减弱,海水表层也有利于生命生存,于是出现了浮游生态系统,浮游生物大大提高了海洋的生产力和氧的含量,海洋有机物产量猛增,为异养生物的出现和发展提供了条件。

      4、晚元古宙时期。由于CO2含量急剧下降,导致全球性气温下降,可以形成冰川,同时由于海水的化学成分发生了变化,蓝藻生态系统衰落,以浅海底栖多细胞藻类和无脊椎动物为主体的生态系统和以单细胞真核藻类和原生动物为主体的浮游生态系统建立、发展起来。

      从5.7亿年前寒武纪开始,大量的化石显示生命开始第一次大爆发,这个时期的生物非常繁盛,现代几乎所有的生物祖先都在这个时期登场,地球开始进入生命繁荣的显生宙时期,根据不同的发展特点,可分为古生代、中生代和新生代三个时代。

      古生代开始于5.7亿年前,结束于2.5亿年前,分为寒武纪、奥陶纪、志留纪、泥盆纪、石炭纪和二叠纪。动物以海生无脊椎动物为主,脊椎动物有鱼、两栖动物和原始爬行类动物,植物有蕨类和石松等,松柏也在这个时期出现。其中,寒武纪(5.7亿年前-5.1亿年前)时代是无脊椎动物的天下,尤其三叶虫(民间所说燕子石者,即三叶虫化石也,泰山附近尤多,因泰山形成于太古宙时期,古生代沉入海底,中生代又隆起,一直形成今天的模样)数量极多,几乎占当时海洋生物的三分之一,所以称此时代为三叶虫时代;植物中高等的红藻、绿藻等开始繁盛,这个时代还产生了著名的珊瑚虫。奥陶纪(5.1亿年前-4.38亿年前)时期,藻类极其繁盛,最早的脊椎动物已经出现,但奥陶纪的海洋仍然是无脊椎动物的天堂。从外表看,奥陶纪时期无脊椎动物的景象与今天的海洋颇为类似,相当多的无脊椎动物从诞生之日起,纵然时光流转,它们的容貌却无太大不同,可是无脊椎动物在整个生物界的地位却发生了天翻地覆的变化,曾几何时,无脊椎动物是海洋中的霸主,遍布整个海洋,如今却雄风不再,沦落为生物界的二等公民。但奥陶纪最伟大的飞跃无疑是生物由海洋向陆地的进军,绿藻是这次进军的先遣队,它们最先从海洋迁至淡水环境,而苔藓类植物则是这次进军的急先锋,这些低矮的植物匍匐前进,象步兵一样紧贴着地球表面散开、蔓延开来。有了充足的食物,最原始的动物祖先紧随植物之后,在大地上留下了最初的足迹,这些最先登陆的小动物尽管脚印极小,也许不到一厘米,却迈出了动物告别海洋走上陆地的伟大一步,其意义绝不次于阿姆斯特朗登上月球,如果可以说话,第一批陆生动物可以很自豪的说“这对我们也许是一小步,但对整个生命来说却是一大步”。志留纪(4.38亿年前—4.1亿年前),三叶虫仍很繁盛,海百合形体虽小但数量惊人,体态千变万化,珊瑚在海洋中非常繁荣,美丽的珊瑚使海洋呈现出五光十色,志留纪晚期出现原始的鱼类,一直到今天为止,鱼类仍然是海洋生物的主力军之一。末期出现了原始陆生植物裸蕨,这些植物不再匍匐前进,而是站立起来,大踏步向陆地的纵深挺进,动物则以节肢动物为主,千万别小看这些动物,现在地球上90%以上的物种都是节肢动物,其中的昆虫类更是动物界最繁盛的一支,目前分类学所知的地球150多万物种中,昆虫占100万种以上,是最大的动物家族(所以我们这个时代不是人类时代,也不是哺乳动物时代——仅占动物总种类的0.4%,而是昆虫时代),而且也是地球上最古老、最顽强的的物种之一,从诞生以来已经经历了它所遇到的所有生物大灭绝,比人类资格老得多。泥盆纪(4.1亿年前—3.55亿年前),原始菊虫是此时海洋中无脊椎动物数量繁多的类群,但这个时期的海洋无疑是鱼类大发展、大繁荣的时代,软骨鱼类中最著名的鲨鱼也在这一时期出现,而且四亿年来它们总体变化不大,想象一下四亿年的漫长时间内会发生多少灾难就知道,鲨鱼的祖先当真了得,能够以不变应万变坚持了至少四亿年。鱼类的一个分支—肉鳍鱼类由于有粗壮的肉鳍而成为首批成功登陆的脊椎动物,现在地球陆地上所有的高等动物,两栖类、爬行类、鸟类和哺乳类都是其后代。植物中,蕨类极为繁荣,最高的种类可高达20米以上,原始森林一望无际,植物中更高级的裸子植物在此时期出现。石炭纪(3.55亿年前—2.9亿年前),气候温暖而湿润,高大(最高的植物甚至在50米以上)茂密的蕨类植物形成面积广大的森林,后来被埋藏在地下经炭化和变质而形成煤层,故名石炭纪。由于此时的森林面积极广,使得石炭纪大气层中的氧气含量高达35%,高于任何一个地质时代,大量的氧气给生物的发展提供了良好的条件,所以这一时期的生物与后来同物种的生物相比是体型最大的,当时的蜘蛛有一只小猫那样大,蜻蜓翼展60-70厘米,千足虫可达2米长。两栖类和爬行动物都开始出现,两栖类登上陆地相当于发动了一次不彻底的辛亥革命,两栖类脚踏两只船,似乎水里、地上都能通行无阻,但在水里它不如鱼类,在陆上它比不上爬行动物、鸟类和哺乳动物,看来中间派的“第三条道路”不好走,在植物界,此时的裸子植物虽然还不是蕨类的对手,但正在暗中积蓄力量并在以后的地质时代逐渐取代了蕨类的统治地位。进入二叠纪(2.9亿年前—2.5亿年前),地壳发生强烈的构造运动,气候变得比以前更为干燥,所以陆地动物中那些不需要回到水中产卵的爬行类动物有了更大的施展舞台,它们将在中生代大展拳脚,而两栖类由于最终离不开水,在新一轮的生存竞争中逐步落败,植物界中,石炭纪时期默默无闻的松柏、苏铁等裸子植物也恰逢其会,以前所未有的速度发展起来。

      中生代约开始于2.5亿年前,结束于6500万年前,这时期的主要动物是爬行动物,因恐龙最繁盛,又名恐龙时代,鸟类和哺乳类开始出现,海洋中的无脊椎动物主要是菊石类繁盛,故也叫菊石时代;植物主要是银杏、苏铁和松柏等裸子植物繁盛,可称为裸子植物时代。分为三叠纪、侏罗纪和白垩纪。三叠纪(2.5亿年前—2.05亿年前)时期,地质构造变化比较小。海洋中的动物以头足类、甲壳类和鱼类为主,陆地上则遍布爬行动物,还有一些两栖类,哺乳动物的祖先悄然出现,貌不惊人,而且地位很低,无法与爬行类争锋,只能在其夹缝中吃一些残羹冷炙,苟活于世间,植物主要是苏铁、松柏、银杏、木贼等裸子植物,蕨类还比较多,但已经风光不再。侏罗纪(2.05亿年前—1.35亿年前)总体上气候温暖,食物丰美。爬行动物非常发达,出现了巨大的恐龙、空中飞龙和水中的龙类,海陆空全部被恐龙家族占据,是名副其实的恐龙时代,也出现了最原始的鸟类祖先——始祖鸟,植物中苏铁、银杏最繁盛。白垩纪(1.35亿年前—6500万年前),造山运动非常剧烈,很长时间内地球上就是充斥着火山灰、熔岩和毒气的人间地狱,我国许多山脉都在这时形成。动物中仍以恐龙为最盛,它们仿佛知道自己将要永远退出地球历史的舞台,所以争先恐后蜂拥而出,但终究还是没有逃脱灭绝的命运,至白垩纪末期,曾经盛极一时的恐龙在地球上绝迹。海洋中鱼类很发达,空中则是鸟类的天下,哺乳动物开始发展起来。最高等的被子植物出现了,它们属于显花植物,所以直到现在,地球上才真正是“花团锦簇”,“繁花似锦”,“鸟语花香”,也出现了最初的热带植物和阔叶树。

      从6500万年前开始,地球历史迎来了新的时代——新生代,至今我们还生活在这一时代。在这个时期地壳有强烈的造山运动,中生代的爬行动物除极少数残留的孑遗生物(象鳄鱼、海龟、科罗多巨蜥等)之外完全绝迹,哺乳动物和鸟类繁盛,生物达到高度发展阶段,和现代接近,在后期则有人类出现。可分为第三纪和第四纪两大基本阶段。第三纪从6500万年前持续到180万年前,分为古新世、始新世、渐新世、中新世、上新世五个阶段。哺乳动物在忍辱负重接近两亿年之后,终于开始了大爆发,除陆地生活的以外,还有空中飞的蝙蝠、水里游的鲸类等,和鸟类共同成为地球上最为繁盛的两大种族,同样,被子植物取代了其他所有植物达到空前发展的规模,而曾经盛极一时的裸子植物大多灭绝,只有象银杏等少数几个种类劫后余生,成为活化石,苔藓和蕨类则只有在不起眼的角落里存活。第四纪是新生代的最后一个纪,也是地质年代分期的最后一个纪,约开始于180万年前,直到今天。曾发生多次冰川作用,地壳与动植物等已经具有现代的样子,初期开始出现最原始的人类,并且一直发展壮大,成为地球上最高等的物种。就整个宇宙的发展历史来看,人类的诞生和宇宙的诞生、生命的诞生并称宇宙中的三大奇迹,而哲学的诞生则是奇迹中的奇迹,因为哲学的诞生使人类觉悟宇宙的真理和人生的真谛,让我们超出一切物种,不仅仅是单纯生活着,而且知道如何生活,为什么生活。

      一个有趣的对比:从地球开始形成到现在,经历了大约46-50亿年的漫长历程。如果把这漫长的历史比作一天24小时,把午夜0时作为地球的诞生,生物进化的历程可以用24小时表示。这个时钟每小时约合18750万年,每分钟约合312.5万年,每秒钟约合5.2万年:在3:00开始化学进化;7:00出现原核细胞;9:00~10:00出现自养原核生物;13:00 出现需氧呼吸的异养原核生物;15:00~16:00出现单细胞真核生物;20:00从单细胞发展到多细胞生物;22:00水生动植物开始登陆; 23:00高等的显花植物和哺乳动物开始繁盛;23:59'40〃才诞生了人类。

      综观地球生命的整个发展历史,主要经历了三个阶段:前生命形态的化学进化阶段,生命进化阶段和人类文明进化阶段。第一阶段形成了以物理-化学过程为主导的地质圈,第二阶段形成的是以生命活动为特征的生物圈,第三阶段则是以人类活动为特征的智力圈。第一和第三阶段的时间相对短暂,第二阶段大约从40亿年前至今,占去了整个地球历史的五分之四(也许还要多),是生命演化的主要部分,就微观层次看,生命演化过程中有几个主要的转折点:标志着化学进化完成和生物进化开始的原始生命的诞生;标志着细胞进化最主要飞跃的真核细胞的出现(单细胞生命在地球历史上居统治地位达30亿年);标志着隐生宙和显生宙之分界的由微观生命即单细胞生命向宏观生命即多细胞生命的跃迁。如果从宏观层次上、从生态系统层次上看,生物进化史上主要的转折点有:生命从深海底扩展到浅海底,这一转折主要是由热泉生态系统发展到蓝藻、光合细菌等生物的出现,约发生于35亿年前;氧气积累的结果导致生态系统的第二次扩张,即约20亿年前形成了海水表层的浮游生态系统和滨海底栖生态系统;元古宙末,即约6-7亿年前,生态系统发生了第三次扩张,生物多样性的大增长和生态系统的复杂化,生物进军到了浅海滩,为生物登陆准备了条件;距今约4亿年前,随着维管植物的出现,陆地生态系统建立,直到此时,地球表面才算被生命完全覆盖,完整的生物圈形成。

      在漫长的40亿年的生物进化中,有三种生物对地球生物圈的发展起过关键的作用:

      1、蓝藻。是占统治地位最长的生物,从最早出现到元古宙时期的巨大繁荣到明显衰落,历时约30亿年,占生命史的四分之三,地球历史的五分之三。蓝藻是最早出现的光合自养生物,在直到今天为止的几十亿年的时间里,蓝藻将大气圈中的CO2大量转移到岩石圈中,同时释放出自由氧。可以说,没有蓝藻的这一功绩,其他异养型生物尤其是真核生物和高等生物不可能起源和发展,蓝藻可以说是为整个生物圈的生命奠定了一块基石。

      2、维管植物。维管系统的出现为植物提供了强大的支撑,为植物的登陆、发展和繁荣奠定了坚实基础,更关键的是,维管系统可以输送水分和营养,摆脱了对于水分的依赖,而且维管植物的生产力和对环境的调控能力比蓝藻系统强大的多。没有维管植物,就没有陆生生物的出现和发展。

      3、人类。人类对于现在和未来地球生物圈的命运具有决定性影响,地球生物包括人类自身的前景取决于人类如何协调自身与环境的关系,如何建构一个和谐、合理的人类与自然的新秩序将是人类的使命,也是人类应该对得起地球所有生命的义务。

      地球上的生命演化过程非常复杂且丰富多彩,既有渐进的逐步进化,也有飞跃性的生命大灭绝和大爆发。寒武纪之后,在地球生命演化史上共经历过五次大规模的生物灭绝:第一次生物大灭绝发生在距今4.4亿年前的奥陶纪末期,导致大约80%的物种灭绝,海洋中的几乎所有无脊椎动物都荡然无存;第二次生物大灭绝发生在距今约3.65亿年前的泥盆纪后期,海洋生物再一次遭受灭顶之灾;最严重的一次生物大灭绝发生在距今约2.5亿年的二叠纪末期,导致超过95%的地球生物灭绝,其中包括比恐龙还要繁盛的三叶虫,恐龙统治地球不超过1亿4千万年,而三叶虫在地球上生存了3亿年之久;在距今2亿年前的三叠纪晚期,发生了第四次生物灭绝,爬行类动物遭遇重创;最为人熟知的一次生物大灭绝发生在6500万年前,80%左右的生物包括长期统治地球的恐龙灭绝(不过有极少种类却逃过了所有的劫难,如藻类、细菌、珊瑚等)。地球目前正面临自5万年前开始的第六次物种大灭绝,人类是罪魁祸首,人类如果再不好自为之,将难逃厄运,目前地球上物种灭绝的速度已经与白垩纪末期相当,虽然有生就有死是自然界的规律,地球历史上没有任何一个物种能永存,99.9%以上的物种已经灭绝,但那是自然灭绝,而现在是人类人为灭绝,灭绝速度是自然速度的1000倍之多,人类如不警醒,最终会自食其恶果,《道德经》说:常有司杀者杀,夫代司杀者杀,希有不伤其手矣——希有不自伤者矣。

      生命大灭绝的原因是多重的:

      A.天文学上的原因,象多四季理论所指出的地球随太阳在银河系公转的过程中经历的大年或外太空的灾难,如小行星的撞击,有人认为恐龙的灭绝就是一颗直径约1千米的小行星撞击地球引起的,事实上,1908年,一颗直径仅约50米的小行星在西伯利亚通古斯地区上空爆炸,就摧毁了大约2000平方千米的森林,飘浮在空中的尘土高达1万米,甚至远在苏格兰都感受到这次爆炸的强烈影响,连续两天苏格兰的午夜明亮之极,可以读书看报,次年,平流层的臭氧减少了30%,整个北半球温度在几十年内持续降低了3度左右(有关此次事件,还有彗星撞击说、反物质撞击说甚至外星人巨型飞船坠毁说)。在地球诞生的四十多亿年中,危险的天外来客给地球留下累累伤痕,目前人类找到的大型天体撞击坑就有一百多个,最大最老的是南非伏利德佛坑,直径达140千米,已有19亿7千万年历史。一颗直径100米的陨石或小行星砸在地球上,其撞击力相当于100万吨级的原子弹。直径超过1千米的小行星将每隔数十万年和地球相撞一次,直径大于6千米的小行星将每隔数亿年和地球相撞一次,这样的撞击将会引发灭绝性灾难,大彗星也可以造成同样的灾难,如1994年著名的苏梅克-列维9号彗星(直径仅仅6千米)撞击木星事件,释放出的能量相当于10亿颗原子弹,如果撞击的不是木星,而是地球,如此巨大的能量完全可以彻底摧毁整个生物圈,甚至地球本身也会遭受重创。

      B.地质学上的原因,象地球海陆变迁造成的全球气候的巨变。世界上多数科学家认为持续100万年之久的全球性火山喷发是二叠纪末期大灭绝的罪魁祸首:大量的火山灰喷入空中,进而弥散到全球各个地区,它们会遮挡阳光的照射,这样就阻碍了植物的光合作用,并从根本上破坏了整个地球的生物链;另一方面,火山喷出的二氧化碳气体通过长期的积累,必然造成温室效应,使地球温度持续上升,只要看一下现在的金星就知道温室效应能带来什么后果,金星上CO2含量高达96%,强烈的温室效应使金星表面的平均温度高达460℃,有些科学家提出金星上本来也生活着智慧生命,但对环境的破坏造成金星上生态平衡被打破,于是整个生物链崩溃——其实温室效应只要能维持平衡,将是地球生命得以生存的保护神,事实上,如果没有温室效应,地球系统从太阳得到的能量只能使地球表面温度达到-19℃,但地球实际温度为14℃,这就是温室效应的功劳,所谓温室效应,是指二氧化碳、水汽和其他温室气体能够让来自太阳的短波轻易通过而地球辐射到宇宙空间的长波难以通过,于是地球表面温度逐渐升高,正是温室效应才使得地球生命生活在一个比较舒适的环境中;再就是火山还喷出大量二氧化硫和硫化氢等气体,这些气体有剧毒,可以直接毒害生物,还与空气中的水蒸气结合形成酸雨,落到地表和海洋中,造成生态环境的极大破坏。

      C.生物自身的因素,象白垩纪恐龙大灭绝,恐龙这样的冷血动物必须在阳光的照射下才能将体温提高到维持正常生理活动的水平,遮天蔽日的极夜和严寒使恐龙只能坐以待毙。再如:细菌的出现曾经使很多生命灭绝,整个地球上的生命很大一部分被细菌所发起的“化学战”清洗掉,而光合作用植物的出现改变了大气中氧的含量,也使得大量的厌氧生物灭绝或者生存的范围大大缩小。人类对自然环境的破坏则是目前地球生命灭绝的主要原因。有人自认为人类非常强大,可以支配地球——正如三叶虫曾经在海洋中称霸,恐龙曾经统治了整个地球一样,似乎没有什么东西阻止其胡作非为,但任何物种只要违反了宇宙的法则就会灭绝,任何物种太过于强大,失去制衡因素就是走向灭亡的开始,所以虽然没有什么物种能够灭绝人类,但人类将是自己的掘墓人。

      与生命大灭绝相对的是生命大爆发,如最早的5亿4千万年前的寒武纪生命大爆发,地球上的原始生命在经过极为漫长的演化之后,新兴物种在寒武纪突然大规模出现,盛极一时,极为壮观,5亿年前的奥陶纪生命大爆发更是让人叹为观止,奥陶纪末期的生物多样性在直到今天为止的整个地球生命历史上首屈一指,无法超越。生命大爆发既有外在环境的原因,更重要的是生命本身产生了飞跃性的进化,如真核生物的出现、多细胞生物的出现、有性生殖的出现、骨骼系统和脊椎的出现、神经系统的出现和完善等都曾经使得生命的适应性和活动能力、范围空前提高。生命大灭绝也不全部是坏事,无疑,三叶虫的毁灭给恐龙的称霸提供了机会和空间,恐龙的灭绝又为哺乳动物的出现和繁盛提供了可能和契机,甚至,如果人类灭绝了,对地球上饱受人类折磨与摧残的生物来讲,未尝不是一个福音,不是有一个笑话吗:上帝看到人类胡作非为,乃将人类灭绝,正欲离开,见所有的动物跪在地上不动,就问:我已经将你们最大的敌人消灭了,你们还有什么害怕的吗?动物们回答道:请上帝连猴子也消灭掉吧(以免再进化成人类!!!)。



     
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