中国史笔记2-地球与生物的历史

一、概述

相比较对宇宙历史的研究，人类对地球历史的研究要深入和确定的多，这方面的研究主要依赖于地理学、应用物理学、生物学的进步，就地球的形成史而言，也包括部分天文学的内容。

不过，在2500年到2600年前（注1），即便是已经进入文明社会的人类，也未能发现地球是一个球体，而更多地相信诸如“天圆地方”之类的说法。直到十七世纪，随着航海技术和基础科学的发展，人类才充分证明了地球的形状，并准确测量出地球的大小（注2）。

对于地球46亿年的历史（注3），根据生物进化和地层（注4）形成的顺序，按地壳发展历史划分的若干自然阶段，称为地质年代。其有四个基本级别：宙、代、纪、世。详细分期如下表所示：

概括的说，冥古宙到元古宙，是从没有生物，到单细胞生物出现，再到低等多细胞生物出现的阶段，以前，这三个阶段又被合称为“隐生宙”。而显生宙则是多细胞生物不断进化的阶段，以动物界为例，经历了无脊椎动物，到鱼类，到两栖类，到爬行类，到鸟类，到哺乳类，最终直到人类的漫长过程。

二、地球形成初期

在地球形成的初期，也就是上表中的“冥古代”，地球上没有任何生物。此时的地球表面遍布着岩浆，与现在地壳（注5）之下的地幔那一层的状态有些相似，空中则全是硫磺与金属的蒸汽。后来，地球离太阳越来越远，地球表面的热度渐渐降低。水蒸气终于凝结成云，再变成雨，落到地面，造就了江河湖海。岩浆也一点点凝固，形成今天的地壳样式。月球因为离地球也越来越远，以及绕地球公转速度的降低，对地球的影响，便只剩下日食、月食和潮汐。

三、生物的起源

关于地球上生物的起源，目前主要有两种观点。一种是认为来自于广袤的宇宙，通过流星（陨石）等媒介，落到地球表面，慢慢演化出多种生物样式。另一种则是认为来自于地球本身，即原始海洋中的不具备生物特征的无机物（无机小分子），通过一系列物理和化学反应，变为有机小分子，再变成具有生物特征的大分子（氨基酸等），再演化为生物细胞，再一步步演化越来越复杂、越高等的各种生物（注6）。

地球上最早出现的是原核生物，包括细菌、真菌、蓝藻等等。这些最初的生物为单细胞结构，没有核膜。通过原核生物的光合作用、有氧呼吸，地球上的大气成分发生巨大变化，氧气增加，可以抵御紫外线的臭氧层的形成，这些构成了最原始的生态系统。

随后，真核生物出现。真核生物有核膜包裹着的细胞核，细胞内部还进一步演化出线粒体、叶绿体等细胞器。此外，真核生物还从单细胞结构进化出多细胞结构，为生物的日益复杂化创造了条件。

四、生物的进化

达尔文认为，所有生物都来自共同的祖先，现有的物种都是由古老的物种演化而来的。在理想的，不受干扰的（无自然灾害或天敌等等）状态下，生物繁殖的数量会比较多，但仅仅有一小部分能最终存活下来，因为总是有着生存竞争（也可以称之为‘自然选择’）。同时，生物在漫长的演化过程中，遗传和变异两种形式，在生存竞争的压力下，其成功的结果，被一代代延续下来，称之为“适者生存”，而缺乏竞争优势或是不适应自然界最新变化的部分，以及这些部分的生物载体，陆陆续续充当了“不适者被淘汰”的角色。

生物进化最初的顺序大致为：原核生物（单细胞）→真核生物（单细胞）→多细胞生物（注7）。接着，分为植物和动物两大类。

植物类进化的顺序大致为：菌类和藻类→苔藓和蕨类植物（注8）→裸子植物→被子植物。

动物类进化的顺序大致为：无脊椎动物→鱼类（注9）→两栖类（注10）→爬行类（注11）→鸟类→哺乳类（注12）。

哺乳类当中进化出了最高级的猿类后，在四五百万年前，进一步分化出人类，这是生物进化的最高级别。

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注1：公元前六世纪到公元前五世纪，古希腊的哲学家毕达哥拉斯提出地球是一个圆球体的学说，但他并没有做任何证明，仅仅是主观认为圆球体是所有几何体中最完美的类型。公元前四世纪，古希腊哲学家、科学家、思想家和教育家亚里士多德根据在月食时观测到的月球表面地球影子，首次从科学角度证明了地球是圆的。

注2：公元前三世纪，古希腊天文学家埃拉托斯特尼根据正午时分太阳光和两个观测地的距离，首次计算出地球的周长。公元八世纪（唐朝时期），我国天文学家一行也计算出子午线的长度和地球周长。十七世纪，先后有两大成果。一是葡萄牙航海家麦哲伦通过环球航行，证明了地球确实是一个圆球形。二是牛顿通过研究地球自转对地球形状的影响，得出结论：地球是一个赤道略微隆起，两极略微扁平的椭球体。

注3：20世纪60年代末，通过测定取自月球表面的岩石，发现其年龄为44-46亿年。根据太阳系内各天体在差不多时间内凝结而成的观点，认定了地球的年龄。但这是靠间接证据推测出的，至今尚未在地球自身发现确凿档案。

注4：地壳从外到内，可以分为许多层，一般来说，除了地壳变动和风、水等外力的侵蚀，都是最外面的地层最年轻，最里面的地层时间最为久远。按照各个地层中放射性元素衰变的情况，可以推算出该地层距今的年代。再找出该时间段地层中比较具有代表性的生物化石，就是该地质年代的“标准化石”。

注5：地球从外到内，依次分为地壳、地幔和地核三个圈层。这主要是根据地震波传播速度的急剧变化来推测出来的，地壳与地幔的分界大约位于地下33KM的深处，称为“莫霍面”，地幔与地核的分界大约位于地下2885KM深处，称为“古登堡面”。地壳和地核大部分为固态，地幔则大部分为液态，是岩浆的主要来源。

注6：关于生物起源的第二种观点，美国科学家米勒在1953年做了一个著名实验：他把甲烷、氨、氢和水蒸气混合放入到真空玻璃容器中，模拟成地球上的原始大气。又进行火花放电，以模拟地球上的原始雷电场景。结果，产生了几种氨基酸类的分子。这证明了在地球的早期，无机物转变为有机物是完全具备条件的。

注7：寒武纪之前的大约35亿年（占地球年龄的3/4多），生物进化仅仅完成了从原核单细胞向真核多细胞的转变。寒武纪是“生物大爆发”时期，并且以三叶虫的繁盛为代表，因此寒武纪被称为“三叶虫时代”。据考古发掘，三叶虫出现于寒武纪早期，其种类和数量在寒武纪晚期达到顶峰，古生代晚期三叶虫大幅减少，至中生代基本灭绝。目前也有观点认为，寒武纪尽管是以无脊椎动物的繁盛为主要标志，但是在这一时期，脊椎动物也已经诞生了，比如昆明鱼。这时期的脊椎动物在数量等方面还不占据优势，但因为其更拥有为先进的神经、肌肉系统，并因此形成了更为先进的运动模式，还是在激烈的生存竞争中坚持了下来。

寒武纪的化石群，以加拿大的布尔吉斯页岩生物群，中国云南的澄江生物群，以及2007年在湖北宜昌的长阳地区新发现的清江生物群最为丰富。

注8：志留纪初期，由于地壳的剧烈运动，大片海域变成陆地。原本生活在浅海区域的一些藻类植物，为适应“缺水”的新环境，进化出输水功能更好的维管结构，这就是最原始的陆生蕨类植物——洛蕨。

注9：值得自豪的是，目前已发现的世界上最早的脊椎动物——昆明鱼，出土于我国云南省的澄江化石群.这个化石群主要是寒武纪海洋动物化石，且大都保存精美。

注10：泥盆纪晚期，总鳍鱼进化为鱼石螈，这是最早的两栖动物。古生代，伴随着两栖动物的出现，天空中还演化出有翅膀的昆虫。石炭纪至二叠纪，被称为“两栖动物时代”，二叠纪过后，两栖动物开始衰落。

注11：中生代，陆地上出现大型爬行动物，另有一部分爬行动物回归海洋（但仍用肺呼吸，定期浮出水面换气），还有一部分演化出可以飞行的翅膀。同时，鸟类和哺乳动物开始出现，并进入裸子植物时代。

注12：新生代，鸟类、哺乳类和被子植物开始占据优势。这里要特别说明的是，目前已发现的世界上最早的哺乳动物——吴氏巨颅兽，也是出土于我们国家的云南省，在禄丰的下禄化石沉积层，属于侏罗纪早期。

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