46億年的歷史:地球的形成的和生物的進化

北斗維斟 發佈 2019-12-21T13:09:33+00:00

地球,對於宇宙來說,它不過就是一粒塵埃;對於人類來說,它是最好的家園。地球所處的空間,地球經歷的演化歷程,都和一切生命的產生息息相關。大約在46億年前,地球形成。

地球,對於宇宙來說,它不過就是一粒塵埃;對於人類來說,它是最好的家園。在人類所了解的宇宙範圍內,還未發現除此之外還有神明的星球。地球不僅孕育了生命,還出現了高級的智慧生物——人類。了解人類的歷史,應當從了解地球開始。地球所處的空間,地球經歷的演化歷程,都和一切生命的產生息息相關。

一,海洋的形成和最初的生命

「往古來今謂之宙,四方上下謂之宇」。宇宙不僅是一個無限的空間,還是一個永恆的時間。地球到底處於宇宙的何處,我們無法判斷;到底是在時間軸的何處產生,我們也無法推測。我們只能用人類的時間尺度進行衡量。大約在46億年前,地球形成。但是這時候,地球還未被太陽系捕獲。

地球的質量和體積也是適中的。質量太小,會導致引力不足,氣體逃逸,火星就是其中的例子。地球之所以擁有大氣層,就是在於有足夠引力吸引住這些氣體。如果引力過大,會導致行星成為氣態行星,也無法產生生命。地球在逐漸發展中,形成了氮氣和氧氣為主的大氣層,可以有效減小小行星的衝擊力。

地球形成之初,還不適合生命的出現。在最初的4億年中,地球還是呈岩漿狀,溫度極高。但受到引力的影響,密度大的物質逐漸向地心移動,密度小的物質上升到地球表現。同時,地表溫度也逐漸下降,形成了堅硬的岩石層。在太古代時期,地殼還比較薄,火山活動頻繁。高溫的岩漿不斷向外噴發,形成了以水蒸氣和二氧化碳等氣體為主的稀薄的原始大氣層。原始大氣層的水蒸氣不斷增加,進而不斷凝結,匯集為雨水地表,逐漸形成了海洋。

原始海洋只有現在海洋的十分之一,但是海洋出現後,有效阻礙了紫外線到達水中,海洋開始開始最早的生命。古希臘的哲學家泰勒斯曾說「水是萬物的本原」,我認為,這句話說成「水是生命的本源」更加合適,地球有了海洋,還能夠產生生命。38億年前,海洋中開始出現了有機物,逐漸產生低級的原生單細胞生物。生物也是從非生物轉化而來的。生物是由各種分子組成的有機聚合體,生物的發展是由低級向高級發展,這個時期,生命從原核生物演化為真核生物,地球進入了細菌—藻類時代。藻類廣泛出現,它們進行光合作用,使得大氣中的氧氣含量逐漸增加。


二,成為太陽行星的地球

地球最初並非太陽的行星,或許那是的地球是一個孤獨的流浪者。大約在6億年前,地球被太陽的引力俘獲,成為了太陽由內往外的第三顆行星。從此,太陽開始為冷卻的地表提供熱量。在太陽系內,幾乎所有的星體都處於一個平面上,有規則地圍繞著太陽運轉,方向基本也是自西向東,形成了相對安寧的運行環境。地球和太陽的距離均值為1.49億公里,處於火星和金星之間。這是一個十分適中的日地距離,使得地球的氣溫不至於過高和過低。在火星之外,是太陽系最大的行星——木星,它強大的引力可以將大量向太陽奔來的小行星吸走,避免了地球不斷遭遇襲擊。

進入太陽系之後,地球有了規則的公轉和自傳,有了寒暑和四季,有了白天和黑夜。在地球的內部,地核或內球偏向太陽引力的反方向,不在地球中心。地球自傳,導致地殼自東向西的運動,形成高山、高原,溝谷和平原。赤道面和太陽系平面為23°26′,這是地球後來形成五個氣候帶的基礎。

在2.5億年前,月球被地球俘虜,成為了地球的衛星。從此,地球不再孤單。月球繞地轉動,使地球的引力場、磁場發生了變化、轉移。月球造成了地球上的潮汐現象,穩定了地軸的傾角,並且減慢了地球的自轉。太陽、地球和月球的運動,是人類計算時間的依據。

地球進入了太陽系,使得海藻可以在陽光下進行光合作用,於是產生了氧氣。氧氣逐漸的累積,就形成了臭氧層。臭氧層與地球的磁場一起阻擋了來自宇宙的有害射線,使得生命可以登上陸地,世界開始變得豐富多姿起來。6億年前,藻類開始進化為最早的無脊椎動物——三葉蟲、水母、蠕蟲等。三葉蟲曾經在古生代稱霸一時,一直到中生代才完全滅絕。最早的魚類——文昌魚在5億年前產生,它是從無脊椎動物向脊椎動物過渡的代表。之後,出現了最早的脊椎動物——甲冑魚。泥盆紀是魚類的時代。大約在3億年前,一些動物開始進入陸地生存,到石炭紀和二疊紀,幾乎所有的高級脊椎動物都能夠適應陸地的環境,蛙等兩棲動物是其中的代表。

在植物界,志留紀末期出現裸蕨植物。石炭紀和二疊紀時,植物進入依靠孢子繁殖的蕨類大發展時期,石炭紀和二疊紀因有蕨類森林而成為地質歷史上的重要成煤期。


三,中生代的生物繁榮和大陸漂移

所謂「物競天擇,適者生存」,一切生物在進化的道路上都要面臨巨大的挑戰,都要不斷適應自然地理的變遷。在中生代,動物大量從海洋到達了陸地生存,這是生物進化的里程碑。由於大陸漂移、冰川活動等因素的影響,陸地的氣候變遷十分頻繁,它將對生物的生存環境造成嚴重的挑戰,同時也加速了生物的進化。


在古生代時期,原始的大陸已經形成,世界許多巨大的褶皺山系出現,南半球的岡瓦納古陸和北半球的勞亞古陸聯合在一起,形成泛古陸。但是泛古陸在中生代卻處於分離的狀態中。在白堊紀,岡瓦那大陸開始分裂為南美洲、南極洲、澳大利亞和非洲,南大西洋與印度洋開始出現。板塊運動導致海底出現大量的山脈,海平面迅速上升,大約有三分之一的地表被海洋覆蓋。板塊運動,大陸漂移,必然會導致地區的氣候變化

總體來說,板塊的變化是緩慢的,所以生物有足夠的時間來適應其氣候變化。但是冰川帶來的氣候變化就是迅速的了。地球至今已經形成了三次大規模的冰川,分別是震旦紀冰川、石炭紀—二疊紀冰川和第四紀冰川。冰川到來後,陸地氣溫會迅速下降,導致大量的生物滅絕。但是也會進化出一些更能適應環境的生物。

中生代時期,是爬行動物的時代。當時的陸地上遍地生長著叢林樹木,裸子植物和蕨類植物繁盛。但是花草直到白堊紀晚期才出現,因此整個時代雖然綠茵盎然,但是卻十分單調。爬行動物就在這樣的環境上生存,他們已經完全脫離了水生環境,適應陸地的生存,並且用肺來呼吸。鱷魚、龜都是爬行動物的代表,但是主角卻是恐龍。恐龍迄今為止,地球上出現過體型最大的動物,他們體重可達到幾十噸,堪稱巨無霸。恐龍的種類繁多,主要有肉食類和植食類兩類

侏羅紀是恐龍的繁榮時代,但是白堊紀卻是恐龍消失的時代。恐龍滅絕的原因,至今依然是一個謎。有人認為是小行星撞擊地球導致的,有人認為是氣候改變導致的。不管如何,氣候改變是一定的。在白堊紀時候,恐龍食用的植物走向消失,被子植物出現,植食類恐龍開始滅絕,繼而肉食類恐龍也走向了滅絕。在恐龍滅絕的同時,大量的海洋生物也發生了滅絕,這說明了當時卻是發生了巨大的災難性事件。在這次滅絕事件中,哺乳類動物倖存了下來。

四,新生代的高級動物的進化

白堊紀的生物滅絕事件後,地球開始進入了新生代。在這個時期,地球主要的大陸都已經形成了現在的形狀,但是海陸情況和現在依然還有較大的區別。當時海洋的面積巨大,陸地狹小。地中海的面積是現在的兩倍,北美南部的大部分地區也被海洋覆蓋。在中國則不同,渤海和黃海一帶都是陸地。因為地殼運動,地球主要的山脈和高原基本在這個時期形成。地球的氣候分帶漸趨明顯,地球上的自然環境向著多樣性發展


被子植物繁榮起來,裸子植物均趨衰退,蕨類植物基本僅限於溫暖地區。在動物界,爬行動物衰亡,哺乳類、鳥類和真骨魚類取而代之。哺乳動物早在中生代就產生,但那時候在恐龍的威懾下,生存空間十分有限。它們的身體較小,有毛髮,能夠有效地保持體溫的恆定,完善的循環系統強化了新陳代謝的功能,使其對外部環境有更強的適應能力。它們大多數無需冬眠,能夠適應寒冬。雖然哺乳類動物身體小,但是大腦的進化卻大大加快了。整個新生代,許多哺乳動物的大腦容量增加了6到10倍。

早期存在的大型哺乳動物有雷獸、四牙象、猛獁象、劍齒虎等,但是後來都滅絕了。在相對隔絕的澳大利亞等地還有早期的哺乳動物存在,如鴨嘴獸、袋鼠等。在眾多的動物中,我們比較關注的就是靈長類動物。它們也是在新生代出現,有大量的品種。靈長類生活在棲息在森林中,攀援於樹木上,四肢靈活,手腳開始有了分工。它們的大腦已經十分發達,可以分辨各種顏色、聲音、氣味,擁有較強的好奇心理。因此,靈長類中的一支能夠發展成為人類。

大約在3000萬年前,靈長類的一支進化為了猿類。猿類和猴類相比,其身體更大一些,大腦更加發達,沒有了尾巴。它們主要在熱帶雨林的地面尋找食物,它們可以利用天然的工具去獲得力所難及的水果。但是他們也能夠攀援樹木,不能脫離森林的環境。恩格斯將之稱為「攀樹的猿群」。大約在500萬年前,此時東非大裂谷形成,東非高原隆起,森林退化為草原。這些猿類不得不到草原上活動,學會了直立行走,開始製造石器,於是就出現了最早的人類——南方古猿。


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