地球上的生物圈

地球上浩繁的生物種類,你隨口就能說出天上飛的、地上跑的、水中遊的各種動物,還能說出高山的雪蓮、懸崖的青鬆、沙漠裏的綠洲等許多種植物。

因此,你會說,地球上的任何地方都有生命。其實不然,地球上的生物隻占據了地球薄薄的一層,這一層承載了全部生命及其活動的領域稱為“生物圈”。

我們知道,地球在它漫長的形成過程中,分化出了大氣圈、水圈和岩石圈。當原始大氣圈和原始水圈在早期地球上出現時,地球隻是一個荒寂的、死氣沉沉的世界。生命在原始海洋中出現以後,即參與了對大氣圈和水圈的改造。原始藍藻改變了大氣的成分,為生命登陸做了最初的準備。經過漫長的演化,生物終於登上並占領了陸地,又進一步對岩石圈施加影響,從而促進了地球表麵的萬物更新,乃至逐步形成了分布於地球“三圈”之中的生物圈。生物圈中生命以其巨大的生命力占據了地球上的廣闊空間,從炎炎赤道到寒冷的兩極;從幹旱的沙漠到藍色的海洋;從土壤深層到海拔幾千米的高空,山川、平原、江河、湖海,無處不存在生命的足跡。但是,絕大多數的生物分布,卻限於地球表麵高度100米以內。當然也有“一代梟雄”可占領更高的空間或鑽入更深的地下。如鷲鷹可扶搖直上7000米;喜馬拉雅山海拔6000米處仍有一些綠色植物匆匆走過,每年留下它們的種子;甚至某些昆蟲也可被氣流帶到22000米的大氣層;在5000米的深海中可以找到烏賊,人類捕魚的最深記錄曾達8350米;在深深的石油層,也有能耐受高達3000大氣壓的微生物。然而,包括這些生物中的佼佼者,其生命活動的極限也隻不過上達15~20公裏高空,下至10公裏的海底,這對於半徑為6000多公裏的地球,如同是一隻蘋果的果皮。芸芸眾生就在這薄薄的一層果皮中生息繁衍,一代又一代,已達35億年之久。當然,這得益於我們地球所處的特殊宇宙位置,同時,也感謝在我們之前來到這個地球上的一切生命體給我們創造了這個環境。

至今,人類還沒有發現有生命存在的其他天體。因此,我們乘坐的這隻小小的宇宙飛船在茫茫的宇宙中孤立無助地飛行。如果我們的宇宙條件發生了變化,如果我們破壞自身生存的環境,如果我們耗盡了幾十億年原始生物給我們留下的寶貴資源,那麼等待著我們的將是什麼呢?

太陽與生命

我們的地球有幸占據了太陽係九大行星的第三“跑道”,這是一個優勢跑道。這個特殊的位置決定了太陽對地球的特殊恩賜,同時也決定了地球對於太陽的給予以特殊的方式接受。

我們常說:“萬物生長靠太陽”。然而,40億年前的年輕地球,恰恰是以阻擋了太陽的強烈輻射而孕育了它早期的生命。原始大氣中的水蒸汽聚為雲層,擋住了太陽的毒焰,才使地球逐漸變冷,原始海洋的誕生改變了地球的命運,而最初的生命又恰恰是能夠吸收和利用太陽能的藻類。

現今地球上形態萬千的綠色植物都是由單細胞藻類進化而來的。陽光對綠色植物在地球上的分布可說起著決定性作用。在海洋裏,陽光透過海水,隨著深度的增加,光量越來越少,到200米以下的黑暗帶,需進行光合作用的植物就難以生存。在陸地上,強光照射下的植物和陰暗處生長的植物也有很大的區別。地球上綠色植物的光合作用是地球對太陽能接受的重要方麵,這是我們早已知道的:綠色植物中的葉綠素分子吸收了光能,並將其轉化為生物化學能,固定在它利用二氧化碳和水而製造的有機化合物中。它們有的直接供給人們的需要,如糧食、蔬菜、水果、木材、棉花等等,有的則轉化為動物的身體後才被人們利用,如畜產品、禽蛋、魚蝦等等。但是人們往往更多的注意光合作用是一個製造食物的過程,事實上,光合作用的副產品——遊離氧,更是改變地球舊生物種類,並維持這些生物生存的重要條件。綠色植物不僅為各種動物直接或間接地提供食物和氧氣,同時,將其貯藏的太陽能伴隨著自身的遺體埋藏於地下,供給我們這些在地球上遲到的人類以能量。人類目前使用的能源,主要是煤炭、石油、天然氣,這些物質直接或間接都是遠古時代的動植物遺體或殘骸在高溫高壓下經過許多世代變成的,也就是說,人們今天使用的能源主要是億萬年前通過植物的光合作用在漫長地質時代蓄積起來的太陽能。

但太陽對地球上的生命的作用遠不止於此。

由於地球的特殊位置,使得它的自轉和繞太陽公轉速度適中,而保證晝夜更替和春夏秋冬的四季循環的周期適中,從而維持了地表溫差適當的變化範圍,這對於地球上的生物生長、發育、繁殖是十分重要的,因為動植物的機能代謝、行為和地理分布都直接或間接受到晝夜和季節的影響。太陽對地球上的水的固態、氣態、液態的轉化也起著重要的作用,從而使地球上的大氣圈、水氣圈維持穩定並保護了地表生物免受來自宇宙惡劣條件的侵襲。