生物进化
生命的诞生
地球上最初并没有生命。那么,最初的生命是怎样出现的呢?生命的起源大约在46亿年前,地球刚刚形成。那时候地球的温度很高,地面上的环境与现在完全不同:天空中赤日炎炎,电闪雷鸣,地面上火山喷发,熔岩横溢。从火山喷出的气体,如水蒸气、氨、甲烷等,构成了原始的大气层。与现在的大气成分明显不同的是:当时的大气中没有游离的氧。这些气体在高温、紫外线以及雷电等自然条件下的长期作用下,形成了许多简单的有机物。后来,地球的温度逐渐降低,原始大气中的水蒸气凝结成雨降落到地面上,这些有机物又随着雨水进人湖泊和河流,最终汇集到原始的海洋中。原始的海洋就像一盆稀薄的热汤,其中所含的有机物不断地相互作用,经过极其漫长的岁月,逐渐形成了原始的生命。所以,原始的海洋是生命的摇篮。目前,地球上已知的生物在200万种左右,而且陆续有新物种发现。在漫长的岁月中,这些生物是怎样由低等到高等进化而来的呢?
原始生命诞生以后,经过长期的自然选择,逐步进化成为原始的原核生物。人们在30多亿年前的地层中,就已经发现了细菌化石。
这些原始的细菌以周围环境中的有机物为养料,进行无氧呼吸,属于厌氧的异养生物。经过若干亿年以后,异养细菌消耗掉了早期地球上的大部分有机物。在这种情况下,它们经过突变和自然选择逐步分化出了自养型的生物。这些生物可能是蓝藻类的原核生物。自养生物能够利用太阳光能,以无机物为原料合成有机物,并放出氧。一些学者根据地质方面的证据,推断蓝藻在20亿年前已经非常兴旺,那时大气中的氧含量达到了现在大气的1%。大气氧含量的增多,又为需氧型生物的产生创造了条件。需氧型生物通过有氧呼吸能够将有机物彻底氧化分解,释放出较多的能量供生物进行生命活动。因此,与厌氧型生物相比,需氧型生物的新陈代谢效率明显提高。
大约在距今十多亿年以前,地球上出现了真核生物。真核生物的出现在生物进化历史上具有重要意义。这主要表现在以下两个方面:第一,与原核细胞相比,真核细胞的结构和功能要复杂得多;第二,真核细胞在增殖时,是进行有丝分裂,而有性生殖过程中的减数分裂,实质上是一种特殊方式的有丝分裂,所以说,有丝分裂为有性生殖的产生奠定了基础。生物体通过有性生殖,实现了基因的重组,这就增强了生物的变异性,直接推动了生物的进化。有关的化石资料表明,在地球上出现了进行有性生殖的生物以后,生物进化的步伐大大加快了。在现存的生物中,绝大多数都是进行有性生殖的。随着真核生物的出现,动植物开始分化和发展。动物的出现,形成了一个新的三极生态系统。绿色植物(真核植物和原核蓝藻)通过光合作用制造食物,是自然界的生产者;细菌和真菌是自然界的分解者;动物是自然界的消费者。
动植物的进化
植物进化的历程大致是:生活在海洋中的原始藻类,经过极其漫长的年代,逐渐进化成为适应陆地生活的原始苔藓植物和蕨类植物,使原来的不毛之地开始披上绿装。但是,它们的生殖还都需要有水的环境,后来,一部分原始的蕨类植物进化成为原始的种子植物,包括原始的裸子植物和被子植物,它们的生殖完全脱离了水的限制,更加适应陆地生活。
动物进化的历程大致是:生活在海洋中的原始单细胞动物,经过极其漫长的年代,逐渐进化成为种类繁多的原始无脊椎动物,包括腔肠动物、扁形动物、线形动物、软体动物和环节动物等,这几类动物的结构越来越复杂,但是,它们大都需要生活在有水的环境中。后来发展到了原始的节肢动物,它们有外骨骼和分节的足,比如昆虫等,对陆地环境的适应能力较强,脱离了水生环境。
地球上最早出现的脊椎动物是古代的鱼类。经过数万年的进化,某些鱼类进化成为原始的两栖类,某些两栖类进化成原始的爬行类,爬行动物是第一批真正摆脱对水的依赖而真正征服陆地的脊椎动物,可以适应各种不同的陆地生活环境。爬行动物也是统治陆地时间最长的动物,其主宰地球的中生代也是整个地球生物史上最引人注目的时代,那个时代,爬行动物不仅是陆地上的绝对统治者,还统治着海洋和天空,地球上没有任何一类其他生物有过如此辉煌的历史。大多数爬行动物的类群已经灭绝,只有少数幸存下来,某些爬行类又进化成为原始的鸟类和哺乳类。各类动物的结构逐渐变得复杂,生活环境逐渐由水中到陆地,最终完全适应陆上生活。总之,生物的进化历程可以概括为:由简单到复杂,由低等到高等,由水生到陆生。
人类的诞生
人类又是从哪里来的?我们知道,人体具有体温恒定、胎生、哺乳等哺乳动物的基本特征,这说明人类与哺乳动物有着较近的亲缘关系。而在哺乳动物中,类人猿与人类的亲缘关系要算是最近的了。例如,类人猿中的黑猩猩,无论是在血型、骨骼、内脏器官的结构和功能上,还是在面部表情和行为上,都与人类很相似。此外,人类学家的研究也充分证明了人类和类人猿是近亲,二者有着共同的原始祖先。
原来,人类和类人猿都起源于森林古猿。最初,森林古猿在茂密的森林里过着树上生活。后来,地球上的一些地区,气候变得干燥了,森林减少了。在这些地区生活的森林古猿被迫下到地面上来寻找食物,经过漫长的年代,它们就逐渐进化成现代的人类。那么,其他地区的森林古猿呢?它们仍然生活在森林里,伴随着时间的推移,有的灭绝了,有的就逐渐进化成了现在的类人猿。下到地面上生活的那部分森林古猿,逐渐能够直立行走,而前肢则能够用树枝、石块等来获取食物、防御敌害。在运用这些天然工具的过程中,它们逐渐学会了制造简单的工具。久而久之,人类祖先的双手变得越来越灵巧,大脑也越来越发达。在这个过程中,它们还产生了语言和意识,逐渐形成了社会。人类文明的出现,也是古猿逐步进化成人的标志之一。
生态环境
生态环境定义
生态环境就是“由生态关系组成的环境”的简称,是指与人类密切相关的,影响人类生活和生产活动的各种自然(包括人工干预下形成的第二自然)力量(物质和能量)或作用的总和。生态平衡是动态的平衡。一旦受到自然和人为因素的干扰,超过了生态系统自我调节能力而不能恢复到原来比较稳定的状态时,生态系统的结构和功能遭到破坏,物质和能量输出输人不能平衡,造成系统成分缺损(如生物多样性减少等),结构变化(如动物种群的突增或突减、食物链的改变等),能量流动受阻,物质循环中断,一般称为生态失调,严重的就是生态灾难。生态环境破坏对人类生存影响很大。它的主要形式有土壤退化、水土流失、土地荒漠化、土地盐碱化、臭氧层破坏、酸雨等类型。
生态破坏
温室效应——地球发烧之谜
温室效应是指二氧化碳、一氧化二氮、甲烷、氟利昂等温室气体大量排向大气层,使全球气温升高的现象。目前,全球每年向大气中排放的二氧化碳大约为230亿吨。比20世纪初增加20%。至今仍以每年0.5%的速度递增,这必将导致全球气温变暖、生态系统破坏以及海平面上升。据有关数据统计预测,到2030年全球海平面上升约20厘米,到本世纪末将上升65厘米,严重威胁到低洼的岛屿和沿海地带。
臭氧层破坏——女娲后代需补天
臭氧层是高空大气中臭氧浓度较高的气层,它能阻碍过多的太阳紫外线照射到地球表面,有效地保护地面一切生物的正常生长。臭氧层的破坏主要是现代生活大量使用的化学物质氟利昂进人平流层,在紫外线作用下分解产生的原子氯通过连锁反应而实现的。最近研究表明,南极上空15—20千米间的低平流层中臭氧含量巳减少了40%—50%,在某些高度,臭氧的损失可能高达95%。北极的平流层中也发生了臭氧损耗。臭氧层的破坏将会增加紫外线茁波的辐射强度。据资料统计分析,臭氧浓度降低1%,皮肤癌增加4%,白内障发生则增加0.6%。到21世纪初,地球中部上空的臭氧层巳减少了5%—10%,使皮肤癌患者人数增加了26%。
土地退化和沙漠化——孕育沙漠的温床
土地退化和沙漠化是因为过度放牧、耕作、滥垦滥伐等人为因素和一系列自然因素的共同作用,最终导致土地质量下降并逐步沙漠化的过程。全球土地面积的15%巳因人类活动而遭到不同程度的退化。土地退化中,水侵蚀占55.7%,风侵蚀占28%,化学现象(盐化、液化、污染)占12.1%,物理现象(水涝、沉陷)占4.2%。土壤侵蚀年平均速度为每公顷0.5—2吨。全球每年损失灌溉地150万公顷。70%的农用干旱地和半干旱地已沙漠化,最为严重的是北美洲、非洲、南美洲和亚洲。在过去的20年里,因土地退化和沙漠化,使全世界饥饿的难民由4.6亿增加到5.5亿人。
废物质污染及转移——工业文明的后遗症
废物质污染及转移是指工业生产和居民生活向自然界或向他国排放的废气、废液、固体废物等,严重污染空气、河流、湖泊、海洋和陆地环境以及危害人类健康的问题。目前,市场中有7万—8万种化学产品,其中对人体健康和生态系统有危害的约有3.5万种,具有致癌、致畸的种类有500余种。据研究证实,一节一号电池能污染60升水,能使十平方米的土地失去使用价值,其污染可持续20年之久。塑料袋在自然状态下能存在450年之久。当代“空中死神”一酸雨,其对森林土壤、湖泊及各种建筑物的影响和侵蚀已得到公认。有害废物的转移常常会演变成国际交往的政治事件。发达国家非法向海洋和发展中国家倾倒危险废物,致使发展中国家蒙受巨大危害,直接导致接受地的环境污染,影响居民的健康。
森林面积减少——地球之肺溃疡
森林被誉为“地球之肺”“大自然的总调度室”,对环境具有重大的调节功能。因发达国家广泛进口和发展中国家开荒、采伐、放牧,使得森林面积大幅度减少。据绿色和平组织估计,100年来,全世界的原始森林有80%遭到破坏。另据联合国粮农组织最新报告显示,如果用陆地总面积来算,地球的森林覆盖率仅为26.6%。森林减少导致土壤流失、水灾频繁、全球变暖、物种消失等。一味向地球索取的人类,已将生存的地球推到了一个十分危险的境地。
生物多样性减少——人类将患“孤独症”
生物多种性减少是指包括动植物和微生物的所有生物物种,由于生态环境的丧失,对资源的过分开发,环境污染和引进外来物种等原因,使这些物种不断消失的现象。据估计,地球上的物种约有3000万种。自1600年以来,已有724个物种灭绝,目前已有3956个物种濒临灭绝,3647个物种为濒危物种,7240个物种为稀有物种。仅1975—2000年短短的25年就有50—100万种物种消亡。生物多样性的存在对物种进化以及保护生物圈的平衡具有不可替代的作用。
核污染——摆脱不掉的阴影
核污染是指由于各种原因产生核泄漏甚至核爆炸而引起的放射性污染。其危害范围大,对周围生物破坏极为严重,持续时期长,事后处理危险复杂。如1986年4月,苏联切尔诺贝利核电站发生核泄漏事故,13万人被疏散,经济损失达150亿美元。
人口爆炸,已使地球不堪重负;环境污染,已使其伤痕累累;生态失衡,已使她失去了昔日的辉煌;物种灭绝危及整个生物圈。面对无穷无尽的污染,河流在悲泣,泉水在呻吟,海水在怒号。森林匿迹,溪流绝唱,草原退化,流沙尘扬。我们的地球,正超负荷运转;我们的家园,正走向衰亡,人类的警钟,是我们自己把她敲响。挽救自然,挽救生态,挽救环境,挽救地球已刻不容缓。否则,人类的末日将是自己酿造的一杯毒酒。
生命现象
海龟早在二亿多年前就出现在地球上了,是有名的“活化石”。据《世界吉尼斯纪录大全》记载,海龟的寿命最长可达152年,是动物中当之无愧的老寿星。
正因为龟是海洋中的长寿动物,所以,沿海人将龟视为长寿的吉祥物,就像内地人把松鹤作为长寿的象征一样,并有“万年龟”之说。
贝类之王
在贝类这个大家族中,谁的个头最大?海洋动物学家可以告诉你,砗磲的个头最大。砗磲属双壳纲。人们在太平洋的热带海域发现的大砗磲,壳的直径超过二米,体重达2000千克以上。据说,在早期的海洋考察中,发现的砗磲更大。
砗磲生活在热带珊瑚礁海域,喜欢栖息于低潮线附近的珊瑚礁岩中。幼体时,亮顶伸出强有力的足丝,牢固地黏着在海底岩礁上。因此,一旦幼体黏到了岩礁上,便终生不移位。有的砗磲则在珊瑚礁上穿洞穴居,把自己的身体埋在珊瑚礁之中。
砗磲的食物是海水中微小的浮游生物。潮涨潮落,海水流动,便把热带海域中各种浮游生物“送到”砗磲的嘴边,砗磲只需张开嘴,吸收海洋中的营养。每当砗磲吃饱了,需要阳光时,砗磲便张开双壳,伸出五颜六色的外套膜,像一件极不规则的印有彩色图案的纱巾,在海水中荡来荡去。美丽极了。
砗磲就是通过这种方法获得阳光、获得水中的氧及各种营养,使自己的身体不断生长。有时,大砗磲壳内也能长出珍珠,而且个头不小,且寿命长。根据砗磲壳上的“年轮”计算,砗磲的寿命长达上百年。
砗磲的闭壳肌肥大,而且营养丰富。当地渔民将采来的砗磲“肉”制成干制品一蚵筋,是南亚一些国家餐桌上的名菜佳菜。砗磲壳可以烧石灰,是工艺品的重要原料,因此,近些年来,人们过量采集砗磲,使其资源遭到破坏。在1983年,国际上已把砗磲列为世界稀有物种,加以保护。
砗磲的分布并不广泛,其主要生活区域在印度洋、太平洋的热带珊瑚礁海域。在我国的台湾附近海域、南海海域,特别是西沙、南沙及南海其他岛屿的珊瑚海域都有分布。因其数量有限,所以颇具增值空间。
砗磲一名始于东汉时代,因其纹理很像车轮的形状,故称之为砗磲。砗磲、珊瑚、珍珠、琥珀被列为西方四大有机宝石,砗磲的纯白度被列为世界之最。砗磲经过千百年孕育生长,所散发出的磁场能量非常强大,具有使佩戴者增进身心的调和,启发自在的智慧,摧破烦恼的功能。自古在清朝二品官上朝时戴的朝珠由砗磲穿制而成;在西藏以及各地的佛教高僧手持砗磲穿制的念珠。砗磲洁白庄严,祥瑞吉祥,具有辟邪保平安,消灾解厄,消除聚灵、改变风水,供佛灵修,属佛学上的密宝。在《本草纲目》上记录砗磲有镇心、安神等功效,经长期佩戴具有不可思议的神奇力量和感应,如增强免疫力、防止老化、稳定心律、改善失眠等效果。