生命与地球的相互改变

1、生命与地球的相互改变生命是如何改变地球，地球又如何改变生命这一问题作为21世纪地球科学 十大挑战之一，一直广受科学家关注，地质学和生物学相互影响的准确方式目前 依然是个谜。虽然无法准确的得出具体的结论，但从一些蛛丝马迹还是能看出一 些端倪，以下就是一些关于生命与地球的相互作用的一些相关事例。首先，生命是如何改变地球的呢，目前的一些解释主要认为生物是地表物质 运动的调控者，包括生命对大气的影响、生命对水分的影响、生命对地表土壤的 影响、生命对地球的质量的影响。原始大气是无氧大气，开始时CO2占98%,后来富含甲烷。由无氧大气转变为 当代的富氧大气，几乎完全是生物光合作用（吸收CO2,放出O2）的

2、结果。其中蓝细 菌、维管束植物和生物礁曾在地史中先后作出过重大贡献。如果没有生命，当代 的大气成分将会完全不同。值得一提的是，生命没有给地球“注入”氧气，原生 氧气不是由生命生产的，次生氧气来源可能与生命有些关系，但不是主要的。在 地球表面，新元素的形成主要可循两个途径，元素的自然衰变一一一般需要漫长 的地质年代，况且氧原子也在衰变。以及核聚变或裂变。生物不具备形成新元素 的条件，只能说生命改变了氧元素的存在形式。海洋孕育了生物,但生物也改变了海洋。海洋生物圈全部活物质更新周期平 均33天，海洋浮游植物为1天。水圈中全部的水每2800年通过生物体一次，全球 大洋的水平均每半年通过浮游生物过滤一

3、次。除蒸馏水外几乎不存在无生命活动 的水体，因此可以说，全部水圈都经历过生物地球化学过程。今地球表层的岩土圈盖层,绝大部分是物理-化学-生物过程的产物，未经生物 过程的物质很少。覆盖许多浅海区的碳酸盐沉积,大部分（除粒屑灰岩和砾状灰岩 外）是生物成岩作用产物;覆盖大部分深海区的硅质软泥亦是如此,此外还有磷灰 岩等生物成岩产物。陆地上的土壤，都是微生物作用的产物。即使是泥沙碎屑沉 积,亦往往含有生物遗体、遗迹或经过生物作用的改造。过去普遍认为，“植物通 过风化和侵蚀等作用使地表形成土壤气其实，植物对土壤的贡献主要是增加了 土壤的“腐殖质”。地球土壤跟月球土壤一样，主要也是陨击成因的“岩粉”它 们

4、的基本形态、无机化学属性等类似，差别主要是有机成分。地球上活着的生物总个体数约为5X10八22个(Fischer,1984)，其中宏体生物 占2%,若按其平均体重1g,平均寿命20天计,则自6亿年以来，宏体化石累计总质 量达6.7X10八30g,是地球总质量(6X10八27g)的1000倍。其所转移的物质总量 又为自身质量的许多倍。占98%总生物量的微生物,其转移的物质量倍数更大。 由于生物圈覆盖整个地表，因此，在地球表层物质运动中，几乎不存在未经生物过 程的物质。那么地球又是如何改变生命的呢？以下主要将从地磁场对生命的影响、地球 引力对生命的影响、地球环境的变化对生命的影响几个方面来阐述。地

5、磁场对生物活动的影响主要体现在定向导航作用：海龟、鲸鱼、候鸟等众 多迁徙动物中可以明确自己的地理位置，最终到达某个特定的目的地。与一定的 生长加速作用：大麦的根和苗在1200奥的恒定磁场中，其生长速度都比不加磁 场的对照组高。以及过度的磁场作用：使得生物体细胞中电子传导等受抑制，影 响生物代谢。同时地磁场对地球生物具有保护作用，比如“保护盾”作用：太阳 内部活动剧烈，发生大爆炸时，喷发大量高能量带电粒子，这些粒子形成的“太 阳风”接近地球时，地磁场迫使大部分带电粒子改变运动方向，不使它们到达地 表，从而保护了地球上的生物免受高能量带电粒子的伤害。引力对生物的作用表现在各个方面。例如：限制生物的

6、进化，在无重力的前 提下，病毒，细菌发生突变的概率更大。人体进食与消化需要借助万有引力，同 时身体骨骼的致密化也需要万有引力。当引力变化是也将引起一系列后果，约 6500万年前的白垩纪时期，某种因素的作用下地球的引力突然加重了，使得地 球环境突然发生质的改变。这一变化使恐龙等大型生物在运动、血液、心脏压力 以及较高大的植物营养水系的循环上处于不利于生存的状态，从而导致这些在结 构上不适合这一环境重力变化的生物大量灭绝。存活下来的生物为了适应引力的 变化体型大大减小。地球环境变化对生命的影响，这里主要以人为例说明。一项新的研究指出， 东非的气候振荡导致了人类的迁徙和演化。这里涉及到一个假说一一脉

7、冲式气候 变异性假说：每2万年，东非地区的气候都在极干与极湿之间徘徊。对比过去5 百万年中已知东非大裂谷水系存在的所有湖泊，与有记载的气候变化、人类进化 发现，人类进化历史中的重大事件，包括人类首次踏出东非，都发生在气候相对 湿润的时期。比如在约190万年前，当一批具有相对深度的淡水湖泊形成时，正 是早期直立人登上历史舞台之时，与此同时，一些新物种也开始崭露头角。研究 人员相信，这些新物种的出现正是该地区生态环境变化的直接结果。马克教授认 为：“东非的气候变化似乎是在两个极端气候环境之间摆动，从物种丰沛的巨大 淡水湖泊到如现今一般的贫瘠，裂谷中布满了沙丘”。水资源越多，食物和水（包 括迁徙途中的水系支流）的可用量越大，就越促使早期人类迁徙，同时却也意味 着裂谷中可供人类栖息的空间越少。“较深的淡水湖泊的出现促使古人类向南、 北方迁徙，”。而在湖泊干涸时，人们则被迫想尽一切办法去适应、去求生，使他 们进化得更具灵活性。这可与古人类其他方面的改变相关联，例如更大的脑容量、 更多的使用投掷物以及社会行为的改变。利用脉冲式气候变异性假说来探讨早期 的人类进化只是一个相当有趣的出发点。气候并不总是进化的最根本原因，固有 的社会因素与物种间的竞争有时扮演了更重要的角色。所以，对于进化的研究还 有待继续。总之，生命与地球之间