什么是碳循環(huán)?碳循環(huán)是指碳元素在地球的生物圈,巖石圈,水圈,以及大氣圈中的交換,苯,隨著地球的運動循環(huán)不止的現(xiàn)象。地球上兩個最大的碳庫巖石圈和化石燃料,含碳量約占地球總量的99.9%。這兩個庫的碳活動緩慢,實際上是起著儲存的作用,地球上還有三個碳庫,大氣圈,水圈和生物圈。含葉綠體的生命借用光合作用從大氣中吸收二氧化碳制造碳水化合物和葡萄糖。再通過其他生命的呼吸作用把它們消耗掉。似乎在不同的地質(zhì)年代,空氣中的碳含碳量比例與含氧量比例一樣,處在一個動態(tài)平衡的階段。
達爾文在論證物種可變的理論中認為,生命變化的動力是生命在生存壓力下的斗爭與自然選擇的結(jié)果,后來的人將這種動力稱之為“天擇”。擁有生存優(yōu)勢的物種,自然會勝出,就好像我們說力氣大的人可以挑更重的物體一樣,但是力氣大的可以和跑得快的人競爭嗎?人類的極限是可以舉起比自己體重重三倍的物體,而螞蟻卻可以輕而易舉拿走比他體重重十幾倍的食物?;蛘哌M化的本質(zhì)并不是比誰的力氣大和生存力更強。而是在比誰更加可以對更復(fù)雜的環(huán)境做出正確的應(yīng)答,這種應(yīng)答是生命變得更復(fù)雜的根本原因。這才是進化的動力。
生命是環(huán)境的重要組成部分,所以兩個生命同時存在的環(huán)境就要比一個生命存在的環(huán)境復(fù)雜。而生命的本質(zhì)就是繁殖和遺傳,這是在制造比一個多的生命,復(fù)雜才是生命從誕生就形成的特質(zhì)。還有就是一個生命在兩個環(huán)境下生存比在一個環(huán)境下生存更加的復(fù)雜,所以可以移動的動物比不可以運動的植物會進化的更快一些。但這個過程中既沒有生存斗爭也沒有種群競爭。問題的本質(zhì)在于這樣的復(fù)雜可以達到我們?nèi)祟惓霈F(xiàn)的標準嗎?如果這樣的推測可以成立,那么生命的起源和進化就是來源于同一個動力。
生命從它誕生的那一刻起,就是在產(chǎn)生比一個多的生命,它們不停的讓環(huán)境變得復(fù)雜,直到一個極致,那就是即使生命再在增加也無法讓環(huán)境變得更加復(fù)雜的地步。在這個時刻,就會有一股神秘的力量,把他們從一個環(huán)境推到另一個陌生的環(huán)境。這就是海洋生命進化成陸地生命的動力,同時也是陸地生命進化成海洋生命的動力。呈現(xiàn)在我們眼前的結(jié)果是寒武紀生命大爆發(fā)。但這只是故事的一半,當陸地生命發(fā)展又到了一個極致的時候,生命又會被推上海洋產(chǎn)生進化。不管是陸地還是海洋,都不是生命進化的終點。在這所有的變化的過程中有一個趨勢。生命正在復(fù)雜進化。
8億年前到5.5億年前,是前寒武紀的全球冰凍現(xiàn)象,到后來的寒武紀生命大爆發(fā),他們之間必定有什么聯(lián)系。達爾文認為寒武紀的生命大爆發(fā),這此生命一定有他們的祖先存在,問題在于為什么他們可以同時獲得進化?達爾文認為,生命產(chǎn)生有益的變異,本身就是一件低概率的事件,同時獲得有益變異的可能會以指數(shù)級的概率減少,從微乎其微到不可想象,他們之間的差距要嚴謹?shù)目茖W家難以接受。
但是進化并非如此,如果生命的進化,只有復(fù)雜這一個方向,那么多個物種,同時產(chǎn)生進化,不僅僅是必須的,而且一定會多次在進化中出現(xiàn),因為進化是環(huán)境導(dǎo)致的,全球性的環(huán)境變化一定會導(dǎo)致全球性的生命進化,這就是一個生命存在兩個環(huán)境的進化過程,而地球雪球事件就是生命從海洋進化到陸地的一個過程。
研究表明,節(jié)肢動物的體表覆蓋著堅硬的體壁,體壁由三部分組成:表皮細胞層,雞膜和角質(zhì)層,表皮細胞是由一層活細胞組成的,他向內(nèi)分泌形成一層膜叫基膜,向外分泌形成厚的角質(zhì)層。角質(zhì)有幾丁質(zhì)和蛋白質(zhì)組成,前者是含氮的多糖類化合物,是外骨骼的主要成分,后者大部分是節(jié)肢蛋白,大甲頭動物的外骨骼還含有大量的鈣質(zhì),昆蟲的外骨骼卻沒有。如果我的推測成立,那么生命從海洋進化到陸地形成的外骨骼,一定是由氧化而形成的,后來,當生命再次進化到海洋的時候,這層外骨骼就被添加了鈣。
但當你打開由科學家們努力來的研究成果,卻發(fā)現(xiàn)寒武紀的有脊類,奧陶紀的胎生魚類,侏羅紀的哺乳類動物等等,許多復(fù)雜的生命形式,卻不協(xié)調(diào)地出現(xiàn)在他們不應(yīng)該存在的時間里,讓我無法想象自己理論的存在。還好我意志夠堅定,認為這樣的證據(jù)如同散落在地球各處的石頭,而石頭里面的文明之鐵,才是可以證明生命進化的證據(jù)。
從生存的觀點來看,我無法想象在海洋里變異出外骨骼是一種優(yōu)勢,可以四處游走的水生生命,突然被某種抵御外敵的殼給固定了起來,新增的重量限制了他活動范圍,也限制了它食物的來源,在它還未被掠食者吃掉的同類面前,生存都是困難的。但如果把這個故事放在陸地上,結(jié)果就完全不一樣,在沒有水的環(huán)境里,被太陽曬成魚干的幾率大于被餓死的幾率加被掠食者吃掉的幾率,而且,不管它們愿不愿意,他們的生存環(huán)境已經(jīng)被限制了起來,四處游走尋找食物的方式已經(jīng)消失了,外殼不再是負擔,而是讓他們生存下去的救命稻草。而當有甲殼的動物,再回到海洋的時候,由外殼支撐起來的更大的體型和更強的力量,讓他們在面對以前同類的時候,不再是競爭的關(guān)系,他們擁有了不同的生態(tài)位。
進化一定需要一個前提,就如同人類大腦的出現(xiàn)需要高的新陳代謝速率一樣,而高的新陳代謝速率需要高的有氧能力,以此類推,智能的生命只能出現(xiàn)在直接和氧接觸的陸地上,而不是海洋生存的環(huán)境里。生命進化,所有的反應(yīng)鏈,都是可以承上啟下的,但這并不妨礙進化沒有遠見的說法。它只是為復(fù)雜的生命在生存的當時的條件,達成解決方案。
而能夠讓生命從海洋走上陸地,又從陸地走向海洋,如此往復(fù)的過程,似乎只有碳循環(huán)。八億年前的地球雪球事件,它發(fā)生的原因就是一種叫藍菌或者藍綠藻的細菌,突然進化出可以分解水以及釋放氧氣的能力,大量的氧氣,使得當時的大氣中甲烷很不穩(wěn)定,在至少十萬年的時間內(nèi),溫室效應(yīng)被破壞,溫度下降到零下50度,在未來的幾千萬時間里,當?shù)厍虻亩趸紳舛染奂揭欢ǔ潭龋瑴厥倚?yīng)再次發(fā)生,地球溫度升高冰川融化,碳完成了它一個循環(huán)。
我們再來看看奧陶紀大滅絕,距今4.4億年前的奧陶紀末期,約有3/4的物種滅亡,古生物學家認為這次的滅絕是有全球變冷造成的,冰川鎖住了水,海平面下降,導(dǎo)致了淺海生物圈物種大滅絕。發(fā)生在3.6億年前的泥盆紀物種大滅絕,海洋生命再一次被清洗,而原因有可能是全球并圈出現(xiàn)海平面降低,距今約2.2億年前的二疊紀大滅絕,有科學家也認為這是氣候變化造成的,二疊紀末期的巖層顯示,當時某些地區(qū)的氣候變冷,地球兩極形成冰川覆蓋海平面降低,當然,這不是唯一的答案,還有一部分科學家認為,這是隕石撞擊造成的。兩億年前的三疊紀末期,地球開始了一場十多萬年的降雪,大批動物的卵子無法孵化,很多動物因此滅絕,但是科學家認為導(dǎo)致這一次降雪的原因是火山爆發(fā),火山灰遮天蔽日,地球只能獲得50%的太陽能,發(fā)生于6500萬年前的白堊紀大滅絕,原因一就可能是火山爆發(fā)海退以及隕石撞擊,科學家能證明的,還是全球冷卻冰川和海平面下降,大概是太巧合了,以至于科學家不敢用同一個理由去解釋,不同時期不同地質(zhì)變化的同一個現(xiàn)象,那就是地球冷卻冰圈形成及海平面下降,導(dǎo)致的海洋的物種大滅絕。
然而,隕石的來訪是意外還是必然?火山的噴發(fā),大陸的漂移可以徹底改變環(huán)境嗎?我們所能知道的是足夠大的隕石,對地球的撞擊是可以對生命形成毀滅性的打擊我們還知道西伯利亞火山巖群形成的時間與二的集合,三疊紀滅絕的時間非常接近但是卻沒有直接的證據(jù)證明它們的出現(xiàn)與生命大滅絕有直接關(guān)聯(lián)。我們只能說他們是可以做得到的
問題是為什么大滅絕會讓生命進化?根據(jù)天擇理論一顆隕石砸上了地球?qū)μ幱诮y(tǒng)治地位的恐龍形成的毀滅性的打擊而恐龍的滅絕為哺乳動物讓出了生態(tài)位師傅,我們所能觀察到的證據(jù)都表明從二疊紀開始,每一次大滅絕都有一個相同的理由,那就是讓出生態(tài)位或者科學家們也很疑惑,后來居上的總成大度沒有任何生存的優(yōu)勢除了恐龍這種違反天擇的現(xiàn)象,除了意外,似乎也沒有更好的解釋否則只能承認天澤并不適用于生命的進化。
眾所周知,地球上有兩種生命形式的存在一種是光合作用光合作用是指綠色植物,包括藻類利用光能同化二氧化碳和水制造有機物,并釋放出氧氣的過程。是碳循環(huán)中有固定作用的反應(yīng);一種是呼吸作用呼吸作用是指生物體內(nèi)的有機物,經(jīng)過一系列的氧化分解最終形成二氧化碳和水,并釋放出能量的過程。當生命的死亡速率超過繁殖速率時,這個物種就一定滅絕所以生命在誕生的時候一定是繁殖速率會大一些甚至會出現(xiàn)如病毒一樣的生命他所有的生命機制只為繁殖,這樣生存方式經(jīng)過時間的放大卻會產(chǎn)生一個極端生命的過盛,不僅僅會導(dǎo)致資源的枯竭他們制造出來的廢物,比如說氧(二氧化碳)會徹底的改變世界的環(huán)境。
在地球的某個時候擁有呼吸作用的生命還沒有進化出來這時候的地球是藍綠軍的世界,他們單獨生存的結(jié)果是地球變成了一個充滿氧氣的世界導(dǎo)致產(chǎn)生溫室效應(yīng)的碳元素被固化了起來結(jié)果就是全車的低溫冰凍,使他們大量的死亡但這樣的環(huán)境卻是呼吸作用生命進化理想的場所。依靠有機碎屑和氧氣的反應(yīng)產(chǎn)生的能量行,呼吸作用的生命不可避免地會進化出來而地球的回暖也正是呼吸作用的結(jié)果。當行光合作用的植物的和行呼吸作用的動物共同出現(xiàn)在地球時地球環(huán)境的動態(tài)平衡才越來越難以被打破才有了后面的地球生命大爆發(fā)的故事。可如果是這樣的話掠食行為從來不是為生存斗爭或優(yōu)勝劣汰而演化出來的,它是為了平衡繁殖與死亡的速率在保證足夠的繁殖速率,卻又避免形成極端條件的行為。生命的一切行為都是為了生存所以看起來像優(yōu)勝劣汰也只不過是生命生存的一種手段。
當行光合作用的植物主導(dǎo)地球時往往會形成地球氧極化,氧極化是指空氣中的氧氣的含量上升碳元素的含量下降,破壞由碳元素導(dǎo)致的溫室效應(yīng),這時候地球溫度降低,冰川形成和海平面下降,地球曾入干旱的季節(jié),許多在水里面生存的生命被迫留在了陸地上從湖泊到水澤再到沼地最后形成陸地,海洋生命就這樣一步步進化成陸地的生命適應(yīng)干旱多氧無水或少水的環(huán)境。當進化成功動物為了生存就會大量地消耗植物,當繁殖達到一定的時候這時候動物就主導(dǎo)了地球,隨著時間的發(fā)展呼吸作用產(chǎn)生的碳極化就有可能形成,碳極化的形成使全球溫度上升結(jié)果是冰川融化海平面上升,地球進入雨季讓陸地生命適應(yīng)水的環(huán)境,最后進入海洋達到進化的目的。在這個往復(fù)的過程中,當生命向陸地進化時,是地質(zhì)硬化的過程這樣的條件對地質(zhì)和物種化石的保存是有利的,但當?shù)厍蜻M入雨季,生命尚海洋進化時,在雨水不斷的沖刷下,任何生命的證據(jù)都很難被保存。所以人類所觀察到的生命進化的化石記錄最多只證明了生命進化的一半。在這個基礎(chǔ)上去了解生命至少是不全面的。
如此造成物種大滅絕的罪魁禍首,或者就是生命本身,碳循環(huán)的力量推動生命從一個環(huán)境上另一個環(huán)境進化的目的,也就是說,當生命發(fā)展到了極致,他們的復(fù)雜性不再會因為生命的增加而產(chǎn)生變化的時候,災(zāi)難就會發(fā)生他們把生命從一個環(huán)境推向另一個環(huán)境以此達到進化的目的。這個時候正是生命發(fā)展到最鼎盛的時候,仿佛再說我們已經(jīng)做好了迎接挑戰(zhàn)的準備。所以看起來即使再大的災(zāi)難也是為生命進化準備的盛宴。
在進化的過程中還有一部分生命,因為提前適應(yīng)的環(huán)境,或者說是進化出可以生存的方法,于是就成為了過渡性的物種而兩棲動物就是過渡性物種的代表,比喻蠑螈類,蛙類,鯢類就是水深生命上路定生命進化過程中,提前適應(yīng)環(huán)境產(chǎn)生的過度種;而鱟類,鱉類,鱷類卻是陸地生命向海洋生命進化過程中產(chǎn)生的過度種。在進化的過程中所有的生命都會因為環(huán)境的改變而產(chǎn)生應(yīng)答只不過因為生存優(yōu)勢和進化優(yōu)勢的不同他們對環(huán)境應(yīng)答的結(jié)果也不一樣當然,在這個過程中無法正常應(yīng)答的物種也會滅絕,但滅絕的生命不再是我們關(guān)注的,檢視生命進化成果的,不是什么性狀的改變?而應(yīng)該是繁殖方式的改變??梢哉f性的改變才是生命進化過程中進化的唯一的標志,也是生命更復(fù)雜的唯一可直接觀察的方法。所以從進化的角度看,所有存在的物種都應(yīng)該有它對應(yīng)的世代。只不過如前所說生命生存到現(xiàn)在的方法不僅僅是進化,還有通過生存優(yōu)勢讓自己保存下來的方法。進化優(yōu)勢和生存優(yōu)勢共同組成了我們現(xiàn)在的環(huán)境。
生命在它最繁盛的時候卻由于生命本身的代謝廢物對環(huán)境的影響,形成的環(huán)境改變把生命從一個環(huán)境推上另一個環(huán)境,讓生命在變化的過程中不斷的進化。這就是生命進化的動力。進化像極了一輛開動的汽車,不停地拔動著方向盤只為他在正常的道路上不停的行駛。而文明就如同在某一處人類走上了這輛不斷前行的汽車從此方向盤就把握在我們的手中但這里并不是進化的終點未來的發(fā)展掌握在人類的手中。
作者轉(zhuǎn)載的
作者其實我也沒看完,太難懂了
作者(對于我一個六年級的小毛孩來說)