网上有关“生命的起源、演化和生物圈的形成”话题很是火热,小编也是针对生命的起源、演化和生物圈的形成寻找了一些与之相关的一些信息进行分析,如果能碰巧解决你现在面临的问题,希望能够帮助到您。来源:https://wzwebi.com/cshi/202501-308.html
生命是怎样起源的?一直是众多哲人争论不休的问题。腐草为萤,泥能生蛙,不仅在中国古代民间流传,古希腊学者亚里士多德也有类似的想法,提出过生命自然发生说,认为昆虫是从某些特定的软泥中生长出来的,等等。神学家的解释更简单,一切生命都是神所设计和创造出来的,这些问题就全都回答了。
科学是怎样认识的呢?首先得从无机物变成有机物,建立能自我复制的生物大分子系统———DNA与RNA,然后才是形成细胞,呈现原始的生命现象。
1922年,俄罗斯生物化学家奥巴林(Alexander Ivanovich Oparin,1894~1984)提出,在早期大气中可以形成甲醛类、醇类等碳氢化合物,它们随着大气降水在地表聚集,形成“原始汤”。这些碳氢化合物在“原始汤”中发生反应,使碳原子链日益增长,分子逐渐复杂起来,形成蛋白质、核酸、类脂等生物大分子。这些生物大分子进一步形成“复合团聚体”,再通过“时间组织化”(进化)过程产生细胞,生命就出现了。但在奥巴林的假说中,对有机物如何过渡成为细胞的问题,并未解决,而无机物转化成为有机物的设想,后来却得到一些验证。
1953年,美国年轻的研究生米勒(Stanley Lloyd Miller,1930~)做了一次实验,他将甲烷、氨和水汽混合后放在真空烧瓶里,再把它们置于放电的条件下,结果培养出一系列与生命有关的有机物分子,包括氨基酸。后人用碳的氧化物、氢、水和氮等物质,在冲击波、紫外线或反复放电等作用下,也都可以形成一些复杂的、与生命有关的有机物分子。这说明在地球上无机物经过自然本身的化学作用过程,变成有机物是可能的。因为在早期的地球大气中甲烷、水汽和氨都比较丰富,那时的火山活动强烈,也容易造成电闪雷鸣,能够满足米勒的实验条件。但是这时地表的紫外线强烈,这些有机物能否进一步合成生物大分子并保存下来,还是一个疑问。
以后继续有人从这个方向探索生命的起源,20世纪80年代出现的从非生命到生命的阶梯式过渡模式(图5-3),代表了这方面取得的成就。
图5-3 从化学进化到生物学进化的阶段式过渡模式图解(转引自张昀,1998;据P.Schuster,1984,改绘)
近20年来对深海的探测,在大洋脊的热水喷口处(压力30MPa,温度250~350℃)发现了存在一种化能自养(利用硫化物和氢获得能量)的古细菌。这一发现使人们对生命发生在地球上产生了新的希望。大洋脊的热水出口处发生的一系列化学反应,能够造成氨基酸等化学合成物,并由海底逐渐向海水的浅处和表层扩展。来源:https://wzwebi.com/cshi/202501-1173.html
还有另外一种观点,认为生命是来自地球之外。瑞典化学家阿伦纽斯(SvanteArrhe-nius,1859~1927)曾设想,是宇宙空间中的生命(以孢子的形式存在),在光辐射的推动下游动,某个时候一些孢子落到地球上并繁衍开来,于是有了今天地球上的生物界。这种用外来的偶然因素解释地球上生命的起源,曾被视为泛神论,但地球作为一个宇宙中的一个成员,不能排除外来的影响。对陨石化学成分的研究表明,碳质球粒陨石含有生命所必需的物质———氨基酸。此外,还从星际尘埃微粒中分析出醇、醛、氨基酸、嘌呤、嘧啶等有机物,说明宇宙中存在可供生命产生的有机分子,太阳系和行星的形成阶段应具有形成有机物的条件。地球上的生命来自天外,有它的合理依据,但在地球形成的初期,地表处于高温熔融状态,这些有机物落到地球上,也可能很快被分解了。不过,如果在地表冷却之后,天外的有机物落到地上,从而演化出生命,就有可能。
要真正揭开生命起源之谜。需要充足的证据,而证据是如此难得,在这个问题上,人的现有认识与所要达到的目标之间的距离,还十分遥远,因而给各种迷信邪说,留下了很多空间,但也使科学真理探求者有了充分的用武之地。
生命出现以后的演化,尽管其中也有许多未知数,但因地层中保存有丰富的历史记录,使我们能够得到比较完整的认识。
生命演化中的第一次突破,是有生命的物质出现,迄今为止找到的最早的生命记录,是保存在格陵兰Ishua由沉积岩变质而成的变质岩中的一些生物合成的有机碳。其年龄有38亿年,与地壳开始形成的时间相近(38亿~42亿年前)。真正的化石记录发现在32亿年前的岩石中[澳大利亚的瓦拉伍那群(Warrawoona Group)和艾培克斯玄武岩组(Apex Basalt)的燧石层,南非的翁维瓦特群(onverwacht Group)和无花果树群(FigTree Group)],它们是些圆形或丝状的细菌以及蓝藻(图5-4)。蓝藻(bluealgae)是自养型生物,其适应能力非常强,能忍受干旱、高盐、从高温(85℃)到低温(-62℃)和强辐射等环境。
图5-4 前寒武纪的生命类型(据张昀,1998;J.W.Schopf,1983;B.J.Skinneretal.,1994;孙卫国,1986,1993;康育义,1997)
生命演化中的第二个重大事件是真核细胞生物的出现,通常认为发生在19亿~20亿年前。近几年来中国在24亿~25亿年前形成的地层中,发现了真核生物化石的存在(朱士兴等,1996)。来源:https://yz66.net/cshi/202501-1575.html
生命演化的第三个重大事件是多细胞生物的出现来源:https://www.faithandyoung.com/cshi/202501-5610.html。过去一般认为多细胞植物出现在9亿~10亿年前。朱士兴等(1995)在华北18亿年前形成的地层中,找到了叶状、匙状、带状的褐藻化石。而多细胞动物(也称后生动物)出现在8亿年前,并在7亿~6亿前发生第一次适应辐射。这个时期的动物都是以无硬壳的软躯体动物或小壳类生物为主,如世界著名的澳大利亚埃迪卡拉动物群(Ediacara fauna)可以作为代表(图5-4)。
到了元古宙的末期,一些具有硬壳的小型动物(小壳类)开始出现(6.7亿~5.43亿年),生物发展似乎进入了一个新阶段。到了寒武纪(5.43亿年以后),这种现象更为明显,生物化石猛然增多,这种现象被有的古生物学家们称为“寒武纪生物大爆发”,在世界上许多地方都找到了证据,而以在我国云南澄江发现的动物群化石最具有代表性(5.3亿年,图5-5)。张爱云(1990)在下寒武统底部发现了最早的脊索动物———尾海鞘。近年来,最早的鱼类化石———海口鱼和昆明鱼等已经在我国云南澄江地区寒武纪地层内多处发现,这说明此时已实现了从无脊椎动物、脊索动物到脊椎动物的进化。鱼类从寒武纪开始兴旺,泥盆纪达到鼎盛。
图5-5 澄江动物群(据陈均远等,1998)
此后,生命演化实现了从海生动物到陆生动物的进化。脊椎动物经历了一条从鱼类、两栖类(晚泥盆世开始)、爬行类(晚石炭世开始)、鸟类(侏罗纪开始),到哺乳类(晚三叠世开始)的进化路线。来源:https://www.faithandyoung.com/cshi/202501-5207.html
为植物登陆开路的是元古宙苔藓植物,最早大约在早志留世或晚奥陶世(4.5亿年前)出现的陆地维管植物是裸蕨植物。后来更高等植物的出现和演化,都是在陆地环境中进行的来源:https://wzwebi.com/cshi/202501-763.html。无脊椎动物的登陆时间略晚于植物(约4亿年前),脊椎动物则到泥盆纪的末期(约3.6亿年)才登上陆地来源:https://wzwebi.com/cshi/202501-552.html。最早登陆的脊椎动物是鱼石螈,它是一种从总鳍鱼类演化而来,介于鱼类与两栖类之间的过渡类型。
至今为止,生命演化的最后一次重大事件是出现人类,那是很近的事情,在300万年以前。
纵观近40亿年来生命的历史,经过了从原核细胞到真核细胞,单细胞到多细胞,无脊椎动物到脊椎动物,水生生物到陆生生物的演变历程(图5-6),可以看出生物是在不断地进化。这种理论现已成为科学界的共识,但在当时提出时,对人的心理产生了极大的震撼,正如精神分析学的奠基者弗洛伊德(Sigmuned Freud,1856~1939)所指出:在过去的时间里,科学之手对于人类朴实的自恋有过两次重大的打击。第一次是认识到我们的地球并不是宇宙的中心,而是大得难以想象的世界体系中的尘埃。第二次是生物学的研究剥夺了为人类特制的特殊优越性,将人类废黜为动物的后裔。然而人类只能接受科学的结论,而且也不必自馁。来源:https://wzwebi.com/cshi/202501-1167.html
图5-6 生命演化的事件及阶段
在生物圈和生态系统演化过程中,先后有3类生物起到了关键性的作用。
第一种是蓝藻,它在30亿前出现,延续到7亿年前海水表层生命出现,才退居次要地位。这是生物圈发展的第一个阶段。蓝藻在海洋中建立起一个由浅海海底的微生物构成的生态系统,虽然规模不大,但它能进行光合作用,直接或间接地将大气和海水中的CO2大量地转移到岩石圈中,同时释放出氧气,使大气圈中CO2的浓度降低,而O2的含量增加,并逐渐形成了臭氧层,使到达地表的紫外线减弱。生物圈的发展由此进入海水的表层及滨海带,出现了浮游生物和滨海底栖生物,但这个时期生命的活动还是局限于海洋中。
第二种是维管植物,包括蕨类植物、裸子植物和被子植物,虽然统治时间不如蓝藻长(约4.5亿前开始),但它们所构成的陆地生态系统的生产力、能量和物质利用效率、自身以及对环境的调控能力比蓝藻生态系统要强得多。维管植物获得了对各种陆地环境的高度适应性,并创造了各种小生态环境,依靠植物生存的陆生动物随之繁盛起来。大气环境的改善,加上岩石圈变形与变位造成陆地大面积扩展,到古生代早期(约4亿年前),生命就跨出了历史性的一步,从海洋登上陆地,建立起陆地生态系统,完整的生物圈最终才形成。
第三种就是人类,人的出现标志着生物圈的发展进入它的最高阶段。人类干预自然界的能力为别的生物所不能比拟,人类在生物圈中的作用正越来越强。人类对生物圈的影响完全不同于前两类生物,是主动积极的,尤其科学技术的发展,如对DNA有了认识以后,便有可能利用分子生物学技术,将某种生物的基因转移到另外物种中,从而改造它们的遗传物质,使这些经过人工改造的生物发生变异,可以使它朝有利于人类需要的方向发展。这种转基因技术已在农业生产、动物饲养和医药研究等方面开始应用,有广阔的前景,但也必须慎重,严格按照科学规律办事,防止这些新技术的运用对生物圈带来不利影响。生物圈,包括人类本身的命运,实际上已掌握在人类自己手中。
现在我们已经概括地了解到生物和生物圈演变的历史,特别是在寒武纪生物大发展以后,我们不仅看到了生物的进化,而且看到了许多物种的灭绝与复苏。我们所说的灭绝就是指一个物种从地球上永远地消失了,没有留下后裔。如果在一个稳定的时期内,物种的平均灭绝率维持在一个低水平上,并远低于新生率,这种灭绝叫做背景灭绝,这是生物演化的自身规律,就如人的生老病死。而与此相反,在某个短时期内生物发生大量灭绝,生物演化突然中断,使灭绝率剧升,而新生率降到很低,这种灭绝就称为集群灭绝。集群灭绝具有灾变的特点,这不是生物演化本身的规律所能决定的,可能与地球环境巨变有关。在地球历史上,已经观察到多次的动物集群灭绝事件,如元古宙末的埃迪卡拉动物群的灭绝(5.43亿年前)、二叠纪末的四射珊瑚、三叶虫、菊石等大量海洋生物的灭绝(2.5亿前)、白垩纪末的恐龙灭绝(0.65亿年前)等。
生命的诞生和物种的绝灭,都是地球外部各圈层间相互作用的结果,单就某一方面去寻找原因,很难认识,在本书第十二章将地球作为一个系统来研究时,再作讨论。
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在地球初生的时期。地球的海洋还是一个大热汤。经过几万年的冷却,海水逐渐平静下来,
那是地球的气候无常,暴雨把在陆地上的矿物质,氨基酸(外星陨石本身携带,地球曾经经历过8次巨大的陨石撞击)等冲入海水中。多变的条件引发了很多的电闪雷鸣,在放电条件下。被冲入海里的微小物质偶然地聚集在一起,形成了有机物。单细胞生物也在此后不久孕育而生。可以说,生命的诞生是个伟大的奇迹。
其实在初中三年的生物课本里都详细介绍了生命的起源,如果楼主有什么疑问的地方可以参考初中生物课本人教版。书中的知识比较简单来源:https://yz66.net/xwzx/202501-1699.html。下面是我的一些概括。
从单细胞生物开始,每个物种都要面临着自然灾害和天敌的威胁。每个物种都遵循着“物竞天择,适者生存”的原则。由于需要更好地适应环境或者是生存。来源:https://wzwebi.com/cshi/202501-829.html
各个物种就在亿万年的进化中不断完善自己的器官。
拿现在的亚洲人和欧洲人来说。欧洲人鼻子较宽,鼻腔较长,与空气接触面积比较大。而亚洲人鼻子较短。这是与自然环境和气候有关的。欧洲人生活在严寒的地带。常年下雪。于是为了保护肺部不因为直接吸入寒冷的空气而冻伤。欧洲人的鼻子进化成上面所说的情况,目的就是为了空气能经过鼻腔时与毛细血管接触而升温,不至于被寒冷的空气冻伤肺部。而亚洲人正好相反,亚洲气候多雨,潮湿闷热。不必考虑空气太冷而损失肺部。来源:https://www.yz66.net/cshi/202501-3421.html
在远古时代,地球刚刚孕育生命的时候。单细胞生物为了适应环境而向不同的方向进化。有的进化成了能自由移动的动物。有的进化成了生命长久的植物。拿植物来说。最基本的植物是藻类,接下来是苔藓、蕨类、种子植物和被子植物。动物也在不断发展。从结构上看,最低等、最原始的无脊椎动物是原生动物,接下来进化成腔肠动物、扁形动物、线形动物、环节动物、节肢动物、脊椎动物、两栖动物、爬行动物和哺乳动物。总之生命的进化是由单细胞到多细胞,由低等到高等,由简单到复杂,由水生到陆生。经过千万年的进化,才有了我们丰富多彩的世界。
人类的起源可以追溯到3500~3000万年前。这是已知最早的人类。她在东非大裂谷被发现,科学家取名路西,是一个女人类。人类在从猿进化到人的过程中经历了几个阶段南方古猿、能人、直立人和智人(分为早期智人也叫古人和晚期智人也叫新人)。来源:https://wzwebi.com/cshi/202501-656.html
达尔文进化论认为,人是由猿的一支演化而来的,人的形体也是演化而成,如四肢,由于常用前肢携物、劳动,后肢就承担了行走的任务,逐渐就进化到直立行走。有人根据这个学说,甚至推测人的祖先是一只断了前肢的“病猴”。前肢既断只好用后肢行走,进而将这个特点遗传给后代,逐渐演化成人。
不可忽略的是,从猿进化到人的过程中。双手的解放是迈向成功的一大步。双手的解放使猿学会了直立行走,学会了运用前肢也就是手,来劳动。没有劳动就没有现在的人类。当然,在科学不发达的远古时代,由于人类对科学不了解。于是用神话编织了人类起源的传说。有女娲造人说,耶稣传世说等等。从科学发达的今天来看,这只是古人对征服自然的美好憧憬,是不科学的。
总之,生命的起源和发展都是为了适应这个地球而改变和进步的。最后还要运用达尔文进化论里面的一句话“物竞天择,适者生存”。
关于“生命的起源、演化和生物圈的形成”这个话题的介绍,今天小编就给大家分享完了,如果对你有所帮助请保持对本站的关注!