在距離今天4.85億年以前,地球上出現(xiàn)了一個(gè)生命大發(fā)展、大繁榮的時(shí)期,這個(gè)時(shí)期持續(xù)了5600萬(wàn)年。
5600萬(wàn)年,對(duì)于人類的壽命來(lái)說(shuō)也許是非常漫長(zhǎng)的,但是對(duì)于地球的生命周期來(lái)說(shuō),只是短短的一瞬間。
寒武紀(jì)是生命演化史上的一次大爆發(fā),不論之前或之后都沒(méi)有哪個(gè)時(shí)期能與之相比,在寒武紀(jì)之后一直到今天,生命只不過(guò)是在已經(jīng)定好的基調(diào)上繼續(xù)發(fā)展而已,所有現(xiàn)存的主要?jiǎng)游镱惾涸谶@個(gè)時(shí)期都陸續(xù)登場(chǎng)。
這些多種多樣生物的出現(xiàn)不是突然產(chǎn)生的,這與在此之前漫長(zhǎng)年代的積累和變化是分不開(kāi)的,《地球生命小史》這本書(shū)從宇宙誕生開(kāi)始,向我們講述了生命是如何在地球上產(chǎn)生并發(fā)展的。
在遙遠(yuǎn)的過(guò)去,一顆巨型恒星耗盡了燃料,因?yàn)橐Φ淖饔冒l(fā)生內(nèi)爆,引起反彈性的大爆炸,這就是“超新星爆發(fā)”。
數(shù)百萬(wàn)年之后,引力波又將爆發(fā)產(chǎn)生的星云收縮,產(chǎn)生核聚變反應(yīng),一顆新的恒星又產(chǎn)生了,這就是我們的太陽(yáng)。
圍繞太陽(yáng)旋轉(zhuǎn)的星云逐漸凝聚成一顆顆行星,其中就包括地球。地球在形成過(guò)程中與其他行星相撞,飛濺出的物質(zhì)形成了地球的衛(wèi)星——月球。
隨著時(shí)間的推移,密度較低的元素形成了地殼;密度較大的元素形成地核;地球的旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生磁場(chǎng);地表巖層破裂,產(chǎn)生大海;板塊互相碰撞,形成山脈和大陸。
生命在地球表面環(huán)境的動(dòng)蕩中誕生了,最初的生命只不過(guò)是浮沫狀的膜,正是這些簡(jiǎn)單的膜狀物,成為了地球上所有生命的祖先。
很快,在海底深處的火山附近又誕生了新的生命,這種叫藍(lán)細(xì)菌的微生物統(tǒng)治了地球接近30億年,它們把自己和沙礫結(jié)合在一起,變成一塊塊礁石。
為了抵御強(qiáng)烈陽(yáng)光中的紫外線,藍(lán)細(xì)菌學(xué)會(huì)了光合作用。光合作用的后果之一是空氣中的氧氣開(kāi)始增加,這對(duì)眾多習(xí)慣于無(wú)氧環(huán)境的生物來(lái)說(shuō)不啻于一場(chǎng)災(zāi)難,這被稱為大氧化事件。
被氧化的巖石大量吸收空氣中的甲烷和二氧化碳,導(dǎo)致地球溫度驟降,進(jìn)入了第一次冰期。
細(xì)菌的生命力非常頑強(qiáng),它們幾乎可以在任何環(huán)境中生存。不同種類的細(xì)菌聚集在一起,可以更高效地吸收養(yǎng)料甚至交換基因。細(xì)菌的群居生活造就了有核細(xì)胞。
一種叫做古菌的細(xì)胞推動(dòng)了各種細(xì)菌的結(jié)合,結(jié)合后的細(xì)菌開(kāi)始專注于各自自己的任務(wù),形成了葉綠體、線粒體和細(xì)胞核,這種有核的細(xì)胞又被稱為真核細(xì)胞,真核細(xì)胞的形成標(biāo)志著真核生物的出現(xiàn)。
真核生物的生殖方式由分裂生殖變?yōu)橛行陨?,物種的多樣性大大提高了,出現(xiàn)了各種各樣新的生命形態(tài),陸地上的淡水池塘和溪流里開(kāi)始有了生命的痕跡。
8.25億年前,羅德尼亞超大陸開(kāi)始解體,引起又一次全球性冰期,持續(xù)了約8000萬(wàn)年。
伴隨著羅德尼亞超大陸的解體,出現(xiàn)了一種最原始的動(dòng)物——海綿。海綿一經(jīng)面世,就開(kāi)始改變世界。他們夜以繼日地食用有機(jī)顆粒,最終導(dǎo)致海水和大氣中氧含量緩慢增加。
后來(lái),水母和蠕蟲(chóng)也加入了海綿的工作,這導(dǎo)致了兩個(gè)結(jié)果。第一,海水中的氧含量進(jìn)一步提高,更大體型生物的出現(xiàn)成為可能;第二,蠕蟲(chóng)大量繁殖,最終將海床上堆積了20多億年的淤泥全部吃光,然后開(kāi)始互相蠶食,這種競(jìng)爭(zhēng)推動(dòng)了演化。
這一時(shí)期的冰期氣候給原始動(dòng)物的生存帶來(lái)了嚴(yán)峻的挑戰(zhàn),反而推動(dòng)它們向更復(fù)雜的方向演化,它們?cè)谀婢持凶兊酶鼜?qiáng)壯。
大約6.35億年前——生物學(xué)家將這段時(shí)期稱作埃迪卡拉紀(jì)——第一次復(fù)雜動(dòng)物的大爆發(fā)開(kāi)始了。
這一時(shí)期動(dòng)物的特點(diǎn)是它們開(kāi)始可以自主移動(dòng),出現(xiàn)了各種各樣的蠕蟲(chóng)和軟體動(dòng)物。它們?cè)谂c口相對(duì)應(yīng)的身體的另一端發(fā)展出了肛門(mén);為了適應(yīng)在泥土中挖洞的生活,有些在身體內(nèi)長(zhǎng)出了內(nèi)骨骼,有些在身體外長(zhǎng)出了外殼;為了劃水或在海底爬行,有些還長(zhǎng)出了類似足的凸起。
在競(jìng)爭(zhēng)的過(guò)程中,這些蠕蟲(chóng)們還逐漸生出了牙齒和護(hù)甲,用來(lái)吃掉其他競(jìng)爭(zhēng)者和避免被其他競(jìng)爭(zhēng)者吃掉。
在埃迪卡拉奇末期,隨著海水對(duì)大陸的進(jìn)一步侵蝕,海洋面積擴(kuò)大,生物們有了更多的生存空間;陸地上的鈣大量溶解進(jìn)海水里,海洋生物們開(kāi)始利用這些鈣凈化出貝殼和骨骼。
大約5.5億年前,一種叫做克勞德管蟲(chóng)的動(dòng)物最早進(jìn)化出了礦化骨骼。動(dòng)物演化史上的第二次大繁榮就要開(kāi)始了,它被稱為寒武紀(jì)。動(dòng)物開(kāi)始對(duì)挖洞、游泳、打斗和捕食越來(lái)越熟悉,它們開(kāi)始擁有用鈣化合物增強(qiáng)的堅(jiān)硬骨骼和牙齒。
寒武紀(jì)持續(xù)了5600萬(wàn)年,這個(gè)時(shí)期是生命大發(fā)展、大繁榮的時(shí)期,很多節(jié)肢動(dòng)物和軟體動(dòng)物都是在這個(gè)時(shí)期出現(xiàn)的,比如蝦和章魚(yú),甚至還出現(xiàn)了最早期的脊椎動(dòng)物。
脊椎動(dòng)物的出現(xiàn),標(biāo)志著人類文明最原始的種子在漫長(zhǎng)的歷史黑夜中出現(xiàn)了第一點(diǎn)微弱的亮光,因?yàn)槿司褪羌棺祫?dòng)物,如果生物演化史上不曾出現(xiàn)脊椎動(dòng)物,那么我們?nèi)祟惤裉焱耆褪橇硗庖环N樣子。
本書(shū)介紹的重點(diǎn)就是脊椎動(dòng)物的演化歷史,它介紹了脊椎動(dòng)物的一系列重要生物結(jié)構(gòu),如取食器官、陸地運(yùn)動(dòng)器官、生殖結(jié)構(gòu)和飛行器官等等是如何演化的;也介紹了很多脊椎動(dòng)物亞類群的演化歷史,介紹它們?nèi)绾螐暮Q蟮巧详懙?,又如何從陸生變?yōu)樗绾螐年懙仫w上藍(lán)天,又如何從藍(lán)天回到地面。
《地球生命小史》就是這樣一本從宇宙誕生之初開(kāi)始講起,對(duì)地球上所有生命的演化過(guò)程都進(jìn)行簡(jiǎn)略介紹的科學(xué)普及書(shū),并且這本書(shū)還對(duì)地球的未來(lái)進(jìn)行了展望,預(yù)測(cè)了人類滅絕的不可避免性。對(duì)于熱愛(ài)自然科學(xué)的讀者來(lái)說(shuō),它是一本不可或缺的參考書(shū)。
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