地球演化中有哪些超乎人想像的現象?
地球 地質 演化 現象
謝雲大神邀~遲到的一更~
從零上五十度到全球冰封,30億年來生命堅持了下來。這種環境,這些條件,竟孕育了生命世界。這大概才是地球演化最神奇之處。
第一個生命來自一連串的化學反應,這是1953年米勒在實驗室里似乎證實的一點。但始祖的故事或許沒有生物課本描述的那麼簡單,因為早期生命的演化過程如此漫長,在實驗室里簡單的重複是非常困難的事情,所以,氨基酸如何跨入生命之門,還是一個懸而未決的問題。
相比於之後的長期蟄伏,生命誕生的確實不晚,地球上最早的岩石是發現在加拿大和格陵蘭Acasta片麻岩,距今有約40億年。而根據澳大利亞西部的一些菌類絲狀體殘片化石證明,在35億年前,生命就存在了,距地球穩定下來不過才過了幾億年。不過,依據生物化學證據,38億年前生命或許就已經開始改造環境了。如果此證據可信,那生命的誕生確實相當古老,甚至於伴隨著地球上最古老的岩石其後出現。
但是看這幅圖我們就會發現,在生命誕生之後生物就開始以龜速進行演化了,作為地球上最古老的生命,原核生物在地球上孤單的生活了15億年。而從真核生物誕生到寒武紀大爆發,又過去了15億年。並不是說這30億年原始生命都光曬太陽不進化,他們時時刻刻都在與完全不適宜生命的年輕地球作對,並奇蹟般地走到了今天,徹底改造了地球。
1:原始大氣與弱陽
地球焦躁不安的火山運動在生命誕生後幾億年就有所收斂,但是此時的大氣卻是由二氧化碳和甲烷等還原性氣體組成。
現代大氣中微不足道的二氧化碳變化就足以令人類感到驚恐,但在而25億年前,當地球上充滿二氧化碳的時候,呈現的是這樣一個奇怪的景象:太陽的亮度被大大削弱,但由於二氧化碳的溫室保溫作用,雖然太陽顯得羸弱不堪,但地球的平均溫度卻比現在高50度,這種現在完全無法想像的因果確實長時間存在於我們的星球(圖片來自 @Olivine 大神文章)
這種類似蒸籠的環境早期生命承受了10億年,但是生命以不可思議的力量愚公移山:他們不但克服了環境,而且通過大氧化事件,徹底結束了弱陽。(詳見巴甫洛夫大神的答案)
2.兩次冰期
蒸籠般的弱陽結束,地球馬上報以兩次冰期,十幾億年間,冰川兩次冰封了赤道。
第一次大冰期看來是生物自己做的,,誰讓你們產生這麼多氧氣那?
新元古代大冰期,又稱休倫大冰期(Huronian),出現於24億年前到21億年前。由於主要冰蓋證據在休倫湖北岸被發現而命名。這可能是地球上最嚴重最漫長的寒冷期。其成因可能是大氧化事件,大氣層中急劇增加的氧氣破壞了原始大氣中的溫室氣體所致。
第二次大冰期,也被稱為「雪球地球」
前寒武紀大冰期,又稱成冰紀大冰期(Cryogenian),出現於新元古代成冰紀,從8.5億年前到6.3億年前。這是十億年來地球最嚴重的寒冷期,極地冰蓋擴展到赤道。火山噴發的二氧化碳因地球生物不能光合作用而逐步累積,最終形成的溫室效應使得地球走出冰封。
生命以巧合開始,並以我們難以想像的韌性,挺過了地球年輕時的30億年。並徹底改變了地球,迎來了自己的時代。生命的演化才是最不可思議的事。
補一個:
我們習慣了從化石中尋找地球歷史的答案,然而其實這也是一個神奇所在:地球把看似不可能保存下來的小生命,用一種叫特異埋藏的時間膠囊,再奉送給我們觀看。
先從上圖的精美標本回過神來:我們習慣了用化石來解決問題,但是精美的化石標本到底有多難得吶?實驗埋葬學( Experimental Taphonomy)是腦洞大開的埋藏學家為計算生物保存為化石的可能性的實驗,他們發現:
蝦類在8周之內會腐爛殆盡,而如果有微生物參與,或者經過一定距離的搬運,生物的腐爛和破壞速度就更驚人了。
蝦是一種由外骨骼的動物,可以想像,沒有外骨骼的生物,比如蠕蟲一類,腐爛的時間就更快了。至於更難保存的內部結構:腸道,神經,附肢,腮等等,就跟不要想了。
所以我們看到的絕大部分化石,都是沒有血肉的骨骼(而且是很硬的骨骼)。通過這些標本,我們能獲取的生物學信息少的可憐。
但是大自然總會給我們驚喜:特異埋藏(Lagerstatte)是德語詞「富礦」的意思,用來指那些能夠保存」特殊的「(一般是帶有軟軀體的)生物化石的產地。如果說一般的化石留下的是地球編年史的隻言片語,那特異埋藏簡直是一整章一整章的保存。
不但能保存附肢:
消化道.......
蠕蟲的纖毛........
甚至還有神經鎖!!!親們!神經!.........
這就是我們為什麼把特異埋藏稱為「富礦」,特異埋藏產地雖然全球都沒有幾個,但卻承擔起了百分之九十多的信息量,如果沒有這些標本,我們不會知道節肢動物的分異、不會知道世界上還有奇蝦和始祖鳥、甚至不會知道我們脊椎動物的祖先從何而來......
魚的腮絲在死亡4小時後就會腐爛;神經細胞在死亡當天就難以觀察......但他們都奇蹟般的保存了下來,誰能想到,自然悄悄地把它的作品都存了檔,時隔幾億年,將生物最細微的美麗,再交給我們欣賞。
如果沒有特異埋藏,我們對寒武紀的認識只能停留在圖二的水平
特異埋藏這麼神奇,總該有一個理由!
特異埋藏的保存自然需要怎樣的天時地利那?我么可能很自然的想到:在缺少氧氣的情況下可以減緩腐爛,水流弱的地方生物散架慢!但事實還要讓實驗埋葬學告訴我們:
在不同生物腐爛過程中氧的作用不盡相同,如蝦類的腐爛實驗結果表明有氧和無氧條件下腐爛速率沒有什麼差別。且傳統的觀點認為生物化石的破碎程度以及脫節程度反映環境的能量變化,但從實驗結果來看, 不完全如此。
可見特異埋藏並不是把生物安安靜靜的放在無氧環境就能形成的,這裡與我們製作標本的原理類似:生物結構本身容易損壞,既然我們不能阻止腐爛,就用難以腐爛的材料替代它。這就是軟軀體礦化。自然在最短的時間內,用無機礦物(一般有黃鐵礦,磷酸鹽)替代了生物本身的成分,使生物得以免於損壞。這個速度有多快吶?巴西白堊紀的Santana 化石庫產保存精美的魚類化石, 其中魚的鰓絲、肌肉等都保存相當完好,實驗證明死亡四個小時後鰓絲就會消失,那麼就趕在這四個小時內將動物礦化。也就是說,一個生物的軟軀體能否保存為化石,在他死後幾小時就已決定了 (那些想保存為有科研意義化石的知友們可要想好了)
多少生命走過卻沒有留下痕迹,有多少生命只是留下了謎一般的軀殼,但卻有些幸運兒僥倖得以沉睡幾億年的光陰,復活一般的,完整的與我們相見。自然安排的這次會面,不得不說有點出人意料的驚喜。
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再補個~生物演化中的幾個好玩的現象
因為答主是個地質狗,對演化實在只是看課本時順便看的一知半解,所以歡迎各位真正演化的大神指出謬誤
1.各式各樣的演化方式:
趨同演化,生物大分類上差異甚大的如魚類,爬行類與哺乳類為了適應相同的海洋環境演化出了相同的構造,算是殊途同歸,認祖歸宗吧。可惜這三類海洋游泳動物沒有在海洋中碰過面。
有趨同,自然就有趨異演化,同一基本類型的構造在後代的輻射過程中,為了搶佔更多的生存環境而進化出了迥乎不同的功能。下圖中用處各異的前肢(啊竟然還有蹄子)都是由以祖先基本類型演變而來,而實際呈現的樣式和承擔的功能則各不相同。
2.差異驚人的演化速度
達爾文曾略帶執著的支持生物的均變,然而現實卻展現出了生物在演化速度上的巨大差異。
?類(李四光先生賜名)是一類原生動物,在其早石炭紀晚期誕生後僅僅一兩個百萬年後,就已經有了成百上千個種存在於全球各地的海洋中,稱為石炭二疊紀的標準動物。但這種明星動物又很快在古生代末滅絕了,可以說是其興也勃焉,其亡也忽焉
下圖是寒武紀中晚期兩千萬年間的三葉蟲動物群演化,密密麻麻的化石帶,每一個帶都有少則十幾多則幾十的獨特三葉蟲物種。而且這還僅限於華北與華南兩個國內的研究區。
可見在演化過程中有的生物就是極快的推陳出新,在很短的時間內就會發生生物群的更新換代,到處搶奪標準化石的桂冠。但有的動物偏覺得,演化這麼複雜,我不演化好了
比如下面這位:舌形貝屬,五億年前的樣子
現在的樣子
從殼體外形到內部結構基本不變,,所以演化速度也是如此神奇,有的動物急如星火,而有的動物則願意以億年為單位獨守空城
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自然喜歡跟自以為聰明的裸猿玩點猜謎遊戲,演化出了許多超乎想像的生物專門刁難古生物學家,下面說一個怪物塔利(Tully Monster)的故事。
上世紀五十年代,化石愛好者塔利在芝加哥馬榮溪(此套地層化石產於結核之中)石炭紀地層中發現了一個詭異的動物化石(塔利手持的長莢狀生物)
光看塔利手中的標本我也是看不懂的,古生物學家Eugene Richardson為這種動物做了復原(下圖中)
這個生物有一對長柄眼(圖中Eye),剪刀狀的長觸手(圖中J)組成(什麼熊樣,,,),這種詭異的結構不同於任何現生動物,只好被丟進了「蠕蟲」這個垃圾桶。
是蠕蟲,軟體動物,還是,,,塔里怪物懸而未決六十年後,2016年,研究人員在塔利的表面發現了一種色素殘餘,這種色素竟然只有脊椎動物才具有!據此推斷,塔利可能是一種奇怪的鰻魚類動物(我還是不相信鰻魚有這樣的嘴)
所以說,塔利的復原是這樣的,,,,,
這樣一種奇怪的動物,竟然和咱們脊椎動物家族是一家人。這肯定是發現「塔利」的塔利和最初的研究者所想像不到的。
我們無法想像自然會創造怎樣奇怪的生物,古生物學家很多時候能做的,只能是知道謎底時的大悟與頓足。
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謝雲大邀,說幾個有意思的
1.生命之樹
下圖是「生命之樹」,地球上所有的生物都有同一個祖先。樹狀圖顯示生命的分支和演化。
從演化程度來講,我們只是數萬物種中平凡的一種。所以homo sapiens,不要太高看「智力」的地位,也不要認為人類是萬物之靈。所有生物都有獨特的生存哲學,「智力」只是其中一種。
我個人不喜歡使用"進化"這個詞,我傾向使用"演化"這個詞,因為"進化"好像暗示著變化具有"向前"的方向性,其實不然。 比如更古老的肺魚就比更現代的肺魚更加敏捷,神經也更靈敏,生物演化的目的只有一個,存活,而不是變得更「高級"。
http://www.zo.utexas.edu/faculty/antisense/tree.pdf
你們要的高清。人啊,還是要有點動手能力。
2.循環的碳元素
此圖顯示每年有數十億噸的碳,在陸地大氣和海洋之間中快速碳循環的運動。黃色數字是天然的通量,紅色是人類的貢獻,在每年數十億噸碳計。白色數字表示貯存的碳。
作為碳基生命的星球,碳元素循環的任意一個環節出現一點點偏差,整個循環鏈將會失去平衡,對現在的地球來說,這個循環最直觀的影響就是化石能源燃燒產生過量CO2帶來的溫室效應。有趣的是這個對比:碳循環(黃字)的量級在1-100之間,凈的年增量僅在個位數,而固定的碳元素(白字)至少也是千級——這個系統非常穩定,但是細微的波動造成的影響也能夠給人類帶來巨大的困擾,人類的生活環境真是無比脆弱啊。人類用智力更好地生存,同時智力的發明又帶來新的問題,然後又用智力不斷地解決掉這些問題,人類的日常真是exciting。
(單位:Gton)
3.真菌拯救地球
真菌,又稱菌物界,是真核生物中的一大類群,包含酵母、黴菌之類的微生物,及最為人熟知的菇類。真菌自成一界,與植物、動物和原生生物相區別。真菌和其他三種生物最大不同之處在於,真菌的細胞有含幾丁質為主要成分的細胞壁,而植物的細胞壁主要是由纖維素組成。卵菌和黏菌、水黴菌等在構造上和真菌相似,但都不屬於真菌,而是屬於原生生物。研究真菌的學科稱為真菌學,通常被視為植物學的一個分支。但事實顯示,真菌和動物之間的關係要比和植物之間更加親近。
還是碳循環惹的事。
植物開始用木質素製造細胞壁的時候,它們自己也不知道,這種結構竟然是無解的存在——沒有動物能消化木質素,也沒有能分解木質素的微生物,總之就是木頭無法腐爛。植物光合作用吸收大氣中的二氧化碳,碳元素被用於製造木質素和組成細胞壁,就被固定在了植物體內,死後無法分解意味著進入植物的碳元素無法釋放重新進入碳循環,幾百萬年碳元素在植物體內的積累造成了大氣中二氧化碳含量的銳減,氣候變冷,植物缺乏二氧化碳進行光合作用,食物鏈斷裂,生物大規模死亡。是分解木質素的真菌的出現使得碳循環得以重新建立。如果真菌分解木質素的演化推遲幾百萬年。。。
p.s.這時候大氣氧含量爆棚,導致了各種巨型昆蟲,屬於最不想穿越到的地質年代TOP 3。
4.大氧化事件(Great Oxygenation Event )
大氧化事件,也有氧化災變(Oxygen Catastrophe or Oxygen Crisis)等不同稱呼,是指約26億年前,大氣中的遊離氧含量突然增加的事件。這一事件的具體原因尚不得知,目前只有若干種假說能加以解釋。大氧化事件使得地球上礦物的成分發生了變化,也使得日後動物的出現成為了可能。
如果沒有這個事件,地球將是厭氧生物的天下。事件的尺度也很震撼:開始時大氣中的氧含量非常低,藍綠藻每產生一絲氧氣,都與地表的二價鐵礦物發生反應生成三價鐵礦物,直到地球表面所有的二價鐵全部氧化——然後才開始積累大氣遊離氧。這個故事讓我想起了愚公移山。
雪球地球在 @trilobite 的答案中有很好的描述,歡迎大家移步
5.地月同源說
對於不熟悉地球科學論證體系的同學,這裡要強調一點:學說、假說、理論都是依據一定的事實,進行的推理論證,有爭議是非常正常且健康的現象。舉個栗子,你媽摸了電視機發現是熱的,於是依據此事實建立了「小明偷偷看電視」假說,並且你爸通過遙控器位移的證據間接支持了這個假說,可是他們永遠也無法直接觀測到你看電視的那個時候,所以即使有再多的證據,也是假說。你的小夥伴可以說,你沒有看電視,是貓蹲在電視機上所以很熱,這時候就產生了另一種學說。小張說,都不對,是小明有不斷摩擦電視機後蓋的癖好所以很熱。所以每個學說的置信度是不一樣的。地月同源便是一個依據事實建立的假說。
假說的內容是:月球的形成來自於一次45億年前地球與火星大小的星體的碰撞,甩出的物質逐漸凝聚成為月球。
支持的證據有:
地球的自轉和月球的軌道的朝向是相似的
月岩標本指示月球表面曾經是熔融的
月球有一個相對較小的鐵鎳核心-類似地球組成
月球比地球密度小
在其他星球觀測到類似的碰撞——導致岩屑盤的產生
推測的大碰撞和主流的太陽系演變學說有一致性
地月的穩定同位素指示向一個共同的起源
6 埃迪卡拉(Ediacaran)和寒武紀生物大爆炸(Cambrian Radiation)
大約540百萬年前,海洋由大量造礁生物佔領。彼時的海水氧含量非常低,覆蓋海底的是微生物組成的毯。這些微生物多數靜止不動,沒有殼軟軟的,少數可以瞎轉悠(是真的瞎,沒眼睛),以身體表面吸收養分為生。這是種簡單的海洋生態,沒有捕食者,可以安安靜靜的做一個美微生物,這便是埃迪卡拉生物群。這種寧靜已經維持了數十億年,卻即將在接下來的短短几個百萬年中被打破。(Fox,2016 Nature)
寒武紀,BOOM。生物種類數量迅速膨脹,演化也變得如火如荼,生物的樣貌當然也變得五花八門——咦?這是什麼?按住WASD可以移動了!咦?有光!我能看見我老婆長啥樣了。我的嘴變得好強力,這是什麼可以吃嗎?生物迅速演化出了足,眼,顎,腮等重要器官。
關於大爆炸的觸發因素討論很激烈,內因可能是關鍵基因的突變,可能是關鍵器官的出現(眼);外因可能是氧含量的突然上升,可能是兩者的綜合。也可能是捕食者的出現導致了生物的「軍備競賽」,激烈的競爭導致了演化的加速。有氧呼吸是一種更加「奢侈」的能源,提供了更強大的動力,也足以支撐能耗較高的神經系統的運轉,生存空間也由二維變成了三維(從爬行到游泳)。
可是氧含量理論近來受到了挑戰。證據表明彼時的氧含量上升比我們預期的尺度要小很多,遠不足以產生如此強烈的刺激。大爆炸的起因可能並不是氧含量,因為即使是爆發前的氧含量也已經足夠支撐大型生物的消耗了。
翻譯:大型動物在埃迪卡拉紀開始出現,不過這些生物移動緩慢或者無法移動。埃迪卡拉紀末期大洋氧含量的上升可能是寒武紀大爆炸的導火索。
1. 八億年前,氧含量從少於0.1%上升到大致1%-2%
2. 6.35億年前, 冰川期的結束可能帶來了氧含量的峰值,其他的峰值也可能發生在不同的時期
3. 8.5億年前,大型的埃迪卡拉生物出現
4. 5.42億年前,埃迪卡拉生物群絕滅,寒武紀爆炸開始
5. 氧含量緩慢,(可能)非均勻地上升,逐步到現代水平
埃迪卡拉生物:簡單,缺少足,眼和其他解剖學的「發明」
寒武紀生物:寒武紀大爆炸產生了很多延續到今的物種。比如節肢動物,脊索動物(一部分發展成為了現在的脊椎動物)
7 生物大滅絕
生物大滅絕是指在極短的地質時間內,大量物種急劇滅絕的事件。現在的地球一共經歷了5次這樣的大滅絕。推測的原因分別有可能是冰川引起的海平面降低,全球變冷,小行星撞擊/超級火山噴發事件以及其連鎖反應(現在的黃石火山就是一座超級火山),大陸熔岩溢流。其中最嚴重的一次發生在距今251百萬年前的二疊紀-三疊紀界線,總共有95%的海陸生物死亡。即使是這樣多災多難,地球生物也從未全軍覆沒,總會有一小撮最頑強的生物存活下來(比如後文中可愛的肺魚),在災難過後迅速繁衍壯大,所謂野火燒不盡,春風吹又生。
翻譯:
第一次大滅絕:冰川期以及冰期結束後的氣候反彈
第二次大滅絕:海洋缺氧事件,海平面上升和全球變冷
第三次大滅絕:極度乾燥和炎熱,大型火山噴發導致大量二氧化碳噴入大氣,導致了溫度上升和海洋酸化。此後地球生命經歷了一千至兩千萬年的恢復期。
第四次大滅絕:極端的火山噴發,盤古超大陸裂開,全球升溫,大洋酸化。原因尚有爭論。
第五次大滅絕:海平面降低,火山活動導致了百萬年尺度的生物數量減少。災害導致酸雨和氣候變冷。大型小行星撞擊地球造成進一步的滅絕。
第六次:一部分科學家認為第六次大滅絕開始於一萬年前人類開始統治地球。原因是捕獵,生態毀滅,污染,氣候變化。
插播一條——猴子和人類是都是魚進化而來的
人類屬於Tetrapod四足動物,屬於 Sarcopterygii肉鰭魚亞綱的一個分支
跟人類最近的現存魚類是肺魚:
「老子可是躲過了所有的5次大滅絕哦!」
8.超大陸旋迴——滄海變桑田,桑田又變滄海
現代地球的最外層是由數個板塊(=地殼+上地幔岩石圈)拼接組成的。這些板塊的密度小於上地幔軟流圈(Asthenosphere),所以板塊浮在地幔軟流圈之上,並且可以被地幔對流驅動而漂移。這就是板塊運動理論。
&>&>大陸漂移是如何啟動的? - 巴甫洛夫很忙的回答
超大陸旋迴是指板塊聚攏再分散的一個循環。板塊分散開來,中間便成了大海,板塊聚攏,擠壓在一起的兩個板塊便堆成了山。現在的地球上,數個超大陸旋迴正在同時進行,並且我們可以幸運地在不同地方找到該旋迴的所有階段。
1.旋迴的開始——大陸開裂。東非大裂谷就是剛剛裂開的大陸。
2.大陸進一步開裂,海水灌入。——紅海就是海水灌入後的裂谷。
3.大陸完全分開,成為成熟的大洋盆地。——大西洋
4.極盛而衰,大洋盆地由於俯衝運動開始聚攏——太平洋,俯衝運動發生在太平洋西側。
5.逐漸消失的大洋盆地——地中海
6.完全消失的大洋,兩個板塊「縫合」在一起,形成高大的山脈——喜馬拉雅山/西藏高原
這個過程用天翻地覆來形容也毫不誇張。我們現在能夠觀察到許多倒轉地層,它們都被造山運動掀了個底朝天。
9.海洋中的鈣鎂離子,大洋鑽探計劃和古氣候重建
海水的化學成分不是一成不變的。在漫長的地質歷史中,海水的成分呈周期性的變化,這種變化自顯生宙起就存在。海水的成分變化反應了地表活動根本性的變化,即大陸風化-沉積-火山活動的平衡的改變。
要從一種礦物說起:CaCO3,它是貝殼的成分,也是灰岩的化學成分。它能以兩種不同的晶體結構存在:文石和方解石。M.H.克拉普羅特發現方解石和文石的組成都是碳酸鈣,方解石屬於三方晶系 ,是在較低溫度下形成的,文石屬於正交晶系,是在較高溫度下形成的。
我們從沉積物中得知,奧陶到泥盆紀主要沉積方解石,而進入石炭紀直至三疊紀海水都沉積文石,之後侏羅至白堊紀又回到文石。控制碳酸鹽岩礦物的結晶偏好主要因素之一是鈣鎂離子的比例,而從鈣鎂離子比例的變化我們可以得知海水溫度的變化,從而得知大氣溫度的變化——這些變化無一例外都和碳元素的循環密不可分。
大洋鑽探計劃(IODP)是一個國際性的研究項目,規模不亞於歐洲粒子物理的研究。這個計劃集結了全世界頂級的地質學家,海洋學家和工程師,在大洋地殼中鑽取岩芯,分析其中的化學成分,其中一個部分就是利用鈣鎂比例變化重建古氣候變化史。
是不是覺得碳元素超級厲害?
碳元素在宇宙中的丰度只有千分之五,在太陽系中丰度只有千分之三,在地殼中更是只有萬分之三。這萬分之三中的「很小很小很小」的一部分,組成了所有的生命,控制著地球的溫度,改變了海洋的成分,提供了人類百分之八十的能源,以及更多。
本答案終於結束了。感謝您讀到最後。
地球上看似不相干的兩件事之間可以有如此緊密的聯繫:青藏高原的隆起居然促進了南北極大陸冰架的形成 和某些冰河時代的誕生
當喜馬拉雅抬升後 當地的大氣環流被改變 季風環流逐漸形成 降水逐漸增加 導致隆起岩層的風化侵蝕速率加快,所發生的風化反應過程可簡化如下:
CaSiO3+CO2=CaCO3+SiO2
這一反應加快導致二氧化碳濃度下降 這會降低全球氣溫 促進大陸冰架 包括青藏高原上冰川的形成 而冰川活動又會促進侵蝕風化作用 這樣便形成了一個正反饋機制 當然也存在調控的負反饋機制 這裡就不多說了。
另外 在800萬年前左右 青藏高原的快速隆起極速改變著當地大氣環流 大大加強了印度-亞洲季風系統 這一區域的降水也隨之迅速增加 這一時期大量的磷元素也隨著河川侵蝕作用的加快流入大洋 而磷元素是海洋植物生長的必需元素 從而使得植被固碳增加 二氧化碳濃度下降 這被認為促進了「上新世-更新世」冰期的形成
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卧槽 第一次收到這麼多贊 真心謝謝各位打賞!
這個是答主很久前做project路過的理論,其實與我方向沒太大關係,只是當時覺得有意思就多看了兩眼。本來我是憑印象大致說下的,結果點贊的人數慢慢增加,我就默默回去翻了文獻,並把它們貼在下面了哈。有興趣的人可以找來看看,裡面的內容更全面更豐富!
這片文章中有對答主所說的兩個理論的總結:2008年的Elements:The Global Phosphorus Cycle:Past,Present and Future
岩石風化加快導致全球變冷的理論發表於1992年的Nature:Tectonic forcing of late Cenozoic climate.
有關磷元素的理論發表於 1997年的 Geology:Intensification of the Asian monsoon and a chemical weathering event in the late Miocene-early Pliocene: Implications for late Neogene climate change.後期重轟炸期
紫色的大海
雪球地球
大氧化
地中海的形成和乾涸和再形成
外行,隨便說幾個挺有意思的
佔個坑,周末有空來講一講地質歷史上第一個有記錄的大冰期Huronian Glaciation. (已完結。有些地方說得有點急,要是有不清楚的可以問我。)
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寫在前面:我在學這個話題的時候看的,討論的都是用的英文,所以很多概念我都只知道英文,不知道中文。比如Huronian我就不知道中文翻譯是什麼,比如說Faint Young Sun Paradox我也不知道該怎麼翻譯。所以待我寫完之後我會盡量抽空來完善它。也歡迎大家指正。
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正文
休倫冰期(Huronian Glaciation,感謝@黃躍峰)是地質歷史上第一個被記錄的大冰期。這一冰期發生在大約2.1-2.4 Ga (Billion Years Ago)。這段時間可以說是地球上的第一個冰河世紀。這一時期也是地球環境從還原環境向氧化環境轉變的一個重要階段。
在我們討論Huronian Glaciation之前,我們先來看看當時地球的環境是什麼樣的。
1. Faint Young Sun Paradox
這個假說從名字上來看就很搞笑。"Faint Young Sun"讀起來一點都不像英文,倒好像是個韓國人的名字,比如說King Jun e____咳咳咳咳咳……
(補充:我不太喜歡「弱陽悖論」這個中文翻譯,首先它並沒有說明這是Young Sun,而且這名字聽起來真的是怪怪的。)
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(題主回來了,題主沒有被大將軍抓走,但是題主所在的地方就快被大將軍從地圖上抹去了,好害怕。)
好了,上次我們講到了Faint Young Sun Paradox。簡單來說,Faint Young Sun就是說在太陽系形成的早期,我們年輕的太陽並沒有遵循「小夥子睡冷炕,全靠火力壯」的原則,反而有些弱弱的。據估算,早期的太陽輸出的能量只有現在的70%。即使過了一兩個 Gyrs以後,到了休倫冰期之前,也只有80%左右(or not)。至於為什麼年輕的太陽火力不夠壯,這就要涉及早期太陽的核聚變反應了。這個話題可以另外寫一整篇文章了,有空再說。反正我們就是知道年輕的太陽和現在的太陽比,真是弱爆了!
太陽輻射和地球溫度的關係我想不用多說了吧。最簡單的例子就是:晚上冷,白天熱;陰天冷,晴天熱;冬天冷,夏天熱。也就是說,日照強烈的時候地表溫度高。那麼根據估算,70%的太陽輻射根本無法維持地表溫度,所以說早期的地球應該是完完全全凍住的。
悖論之所以被稱為悖論,就是說明明應該是這樣的,但是事實並非如此。而Faint Young Sun Paradox說的就是明明地球應該是個大冰球,但是證據顯示,其實早期的地表有液態水啊!也就是說地表的溫度應該是高於冰點的!
這!不!科!學!
還有些證據顯示,早期地表的溫度不僅僅是高於冰點,而且很有可能和現在地表的溫度相似,甚至於會更高!
這!更!不!合!理!
那為什麼會出現這一情況呢?這就要涉及到我們的下一個話題了,早期的大氣。
不過在進行下一個話題之前,我先表明下態度。我認為Faint Young Sun Paradox這個假說其實是不正確的。我對Faint Young Sun這個假說沒有疑義,但是我認為早期地表存在液態水的證據其實是不充分的。我們組其中一個研究項目就是試圖駁斥這一觀點,不過這又是一個很長的故事了,有機會再講。在說完早期大氣之後,我還會提出另一個觀點就是早期的大氣根本沒有這麼高濃度的甲烷和二氧化碳來維持足夠的溫室效應。
2. 溫室效應 (Greenhouse Effect)
先上一張圖,有空再來細說。
Global mean surface temperature as a function of pCO2 and CH4 mixing ratio. Calculations are for a solar luminosity of 80% of the present value, assumed to be valid at~2.8 Ga. The dashed curves show the freezing point of water and the upper limit on pCO2 derived from paleosols (from Pavlov et al., 2000).
——————————————————————————————————上面這張圖涵蓋了很多信息,但是真的是很複雜。待我慢慢道來。
這張圖是基於2.8Ba的時候,太陽輻射僅為現代的80%這個條件而得到的近似。
橫坐標是二氧化碳在大氣中的濃度(二氧化碳分壓就是濃度,不要跟我爭這個),用的單位很別緻,bar。現代大氣中甲烷的濃度是400ppm,換算一下,也就是0.0004bar。是的,你沒看錯,0.0004bar,也就是在這張圖的最左邊的第一個坐標點附近。是不是覺得WFT?這麼低濃度為啥要用這麼大的單位!咱們繼續看。
縱坐標是溫度,那條橫著的虛線就是冰點(water freezing point),也就是0℃。由於縱坐標的單位是K,我同樣給出現代平均溫度作為參照。現代大氣平均溫度大概是288K。
斜著的那條虛線是從古土壤中得到的數據,講的是在一定溫度下,大氣中二氧化碳的最高濃度是多少。比如說,在288K的時候,大氣中二氧化碳最高的濃度是0.01bar。不能更高了。
而實線是在不同甲烷濃度條件下,溫度隨二氧化碳濃度的變化趨勢。比如說,最下面一條就是當大氣中甲烷濃度為0的時候,大氣溫度達到冰點需要滿足的條件是二氧化碳濃度大概比0.01bar多一點。
從上面的分析我們可以看出,當地表溫度為288K的時候,大氣中二氧化碳的濃度上限是0.01bar。但是如果沒有甲烷,我們需要至少10倍,也就是0.1bar的二氧化碳才能維持住這一溫度。但是大氣里容納不了那麼多二氧化碳。
所以說,除了crazy amount的二氧化碳,年輕的地球大氣里還有ridiculous high amount 的甲烷。總之就是超級超級多。這些溫室氣體產生的溫室效應使得早期的地表得以擺脫低溫環境。
這就是Faint Young Sun Paradox裡面的另外一個問題了,早期的大氣里真的有那麼多溫室氣體嗎?反正我是持懷疑,但是不否定的態度。所以說,其實早期的地球可能真的沒有那麼高溫度。
講了一堆背景知識,在進入正題之前做一個小結。
首先,年輕的太陽弱弱的。
其次,早期的大氣裡面有大量,大量,超大量的甲烷和二氧化碳。他們產生的溫室效應,讓沒能獲得年輕太陽溫暖年輕地球心裡,啊不,地表暖暖的。唉,初戀總是傷人的,對吧。
而且啊,最重要的是,整個地表這時候都是還原環境。不管是大氣還是海洋,都沒有氧氣啊!沒!有!氧!氣!(敲黑板)你想想,那麼那麼多甲烷,有一丁點氧氣直接就給氧化了。哪來的氧氣留下來?可憐的年輕地球,沒有太陽的溫暖,自己還是個月光族,真的是不能更慘。
最後,當時的地表到底溫度幾何,還需要討論。可能其實並沒有我們想像的那麼高。
3. Great Oxidation Event (GOE)
我們說到休倫冰期發生於2.4-2.1Ga。而這個時候另外一個改變世界的事情發生了!那就是the Great Oxidation Event!
至於它是怎麼發生的,怎麼改變了世界。咱們改日再聊。
老規矩,廢話不多說,先上圖。
(Farquhar et al., 2010)
—————————帶情緒更新中——————————————————
(春季過敏中,完全不想更新。。。)
上次結束的時候我們提到了GOE。那麼GOE到底是個什麼東西?簡單來說,在大約2.45Ga的時候,我們的大氣中首次出現了氧氣!由於氧氣的出現,各種東西都開始被氧化了,於是發生了Great Oxidation Event。這麼大個事,必然有很多很多的地質記錄了。拋開其他的不談,本文只講其中一個證據,硫同位素, 也就是上面那幅圖。
既然要說硫同位素,那我們必須要先講一講同位素的分餾。同位素有兩種分餾方式,質量分餾(Mass dependent fractionation,不知道這麼翻譯對不對)和非質量分餾( Mass Independent Fractionation, MIF, or Non Mass-dependent Fractionation( NMF))。大部分的化學反應都是質量分餾。比如說水的蒸發過程。我們都知道氧同位素是個很重要的地質溫度計,究其原理,就是氧同位素的質量分餾。在蒸發的過程中,重的同位素會留下來,而輕的同位素會先跑掉。這就會導致水蒸氣里O16會比較多,而液態水裡O18比較多。這就是個質量分餾的過程。而所有的質量分餾過程都會滿足一個質量分餾線,也就是「 δ重同位素=a * δ輕同位素」。δ是isotope composition,至於具體是什麼,麻煩大家自己查一下了。
大部分的化學過程都是質量分餾過程。對於硫同位素而言,唯一已知的NMF過程只有一個,也就是photodissociation(光分解?)。這一過程只在現代大氣中被觀測到了。也就是說,如果NMF過程的信號在沉積物中有記錄,這就意味著,在沉積物沉積的過程中,photodissociation這個反應在水中發生了。換句話說,大氣中基本沒有氧氣,更不會有臭氧。只有這樣,紫外線才能穿透大氣,直達水中,為photodissociation提供足夠的能量。
Δ33S就是硫同位素NMF信號。如果|Δ33S|&< 0.04,就意味著大氣中存在著一定濃度的氧氣。具體的計算公式是:
Δ33S = δ33S - 0.515 x δ34S
0.515就是之前提到的那個a,也就是質量分餾係數。換句話說,如果是個質量分餾過程,δ33S = 0.515 x δ34S, Δ33S = 0。
這下我們回過頭來再看Farquhar et al. (2010)的這張圖。在2.45Ga之前,Δ33S感覺很狂野啊,上可至10 ‰,下可達-3 ‰。但是在2.45Ga之後,所有的這些信號都消失了!大家都回到了0這條線上。這說明了什麼?說明在2.45Ga之後,水中的photodissociation都停止了!也就是說空氣中有了氧氣!我們賴以生存的氧氣終於出現了!人類有機會出現了!國足也有機會出線了!!!
值得一提的是,空氣中第一次有了自由氧並不是說從這時候開始才有了光合作用的生物。只是因為早期的海洋是個還原環境,像我們之前說的,都是甲烷。氧氣一出現,就被甲烷還原了,根本保存不下來。但是逐漸地逐漸地,在光合作用生物的不懈努力下,海水中的甲烷終於被消耗殆盡了。這時候,氧氣才終於有了機會自由地翱翔在大氣中。
我們喜歡氧氣,可是甲烷君不喜歡啊!它們會被氧化啊!這就是所謂的GOE。終於獲得自由的氧氣跟流氓似的,見誰氧化誰。而立場並沒有很堅定的甲烷君一下子就被氧氣君帶壞了,變成了二氧化碳。
這可苦了地球了,本來太陽就不夠給力,好不容易攢了一堆甲烷,靠著溫室效應苦苦維持著自己的地表溫度。氧氣一來,這些甲烷一下子就被氧化了!雖然二氧化碳也是溫室氣體,可我們知道,甲烷的溫室效應可是二氧化碳的23倍啊!!這下地球怎麼可能受得了!於是乎,溫度驟降,地表水各種結冰。休倫冰期正式開始。
這就是GOE引起休倫冰期的故事。
當然了,GOE只是休倫冰期發生的最主要原因。還有人提出了其他的原因作為GOE的補充。比如全球性的玄武岩溢流事件引起大面積的硅酸鹽風化、生物的演化等。我們還是有機會再講。今天實在是沒精力了。
4.其他原因
4.1硅酸鹽風化
—————————實在無聊了,更一發———————————————
同樣在這一時期,地殼還不是特別穩定,世界各地都有許多許多的玄武岩溢流事件。一大堆新鮮的玄武岩等著被風化呢。而硅酸鹽的風化會消耗二氧化碳。因此,另一種溫室氣體也在減少。有人估計過,這一時間段玄武岩風化消耗的二氧化碳,足以使地球結冰1Myr。不過對地質歷史而言,這簡直就是白駒過隙。
更加重要的是,大面積的風化會產生大量的碎屑。這些碎屑會埋藏大量的有機物,使得這些本應回歸碳循環的生物無法加入碳循環。從而減少了地表的碳含量。
因此,硅酸鹽風化及其伴隨的碳埋藏也導致了溫室氣體的減少。從而引起溫度的下降。
4.2 生物的演化
我們提到了,在約2.45Ba的時候,空氣中開始出現了自由氧。地表的環境從還原環境變成了氧化環境。隨之而來的,必然是生物的演化。
偏好還原環境的生物,比如說那些產甲烷菌,開始大量的死亡,甲烷的源隨之驟減。而偏好氧化環境的,尤其是那些進行光合作用的生物開始大量繁盛。而光合作用是吸收二氧化碳,釋放氧氣。因此,一方面二氧化碳在減少,另一方面空氣中的甲烷繼續被氧化。溫室效應繼續變弱。
終於,休倫冰期發生了。
(結尾有點趕了,不過我覺得我大概說明白了。)
謝雲舞大大邀請,很早的問題了,寫寫在野外的一點感想。
在地球演化(手機沒法bold這四個字;所以我們考慮的不是其他問題,比如生命的出現,這對地球沒多大意義)過程中,無論是對這顆星球本身,還是站在我們人類自己的角度而言,最重要和超乎人想像的事件之一(可能總共就倆)就是大陸地殼的形成。
比如地核很早就分凝了,我們考慮一下其他行星,就能發現這沒什麼超乎想像的,它雖然決定了內部大部分體積的結構,但這對地球後面幾十億年的演化(bold這七個字,後面不強調了)而言,並沒有那麼關鍵。
不出現大陸地殼,現在的地球可能還被一層水包圍著表面,水底是黑乎乎的玄武岩錶殼。生命的發展,氣候的狀態都會與今天不同。
後面有空回來填坑,爭取大致總結一下大陸地殼的演化過程,模型與觀點,並求拋磚引玉。
三億年前,植物發展迅速,真菌沒跟上腳步,地球上的真菌還沒有演化出可以分解植物纖維的能力,於是一時間地球上氧氣含量百分之三十五(35%),地球上枝繁葉茂的,現在我們挖出來的煤炭就是那個年代遺留下來的產物。
在那時,氧氣含量上升,很多節肢動物可以通過身體直接獲取氧氣,導致昆蟲走向大塊頭方向發展。
於是就有了翼展七十厘米的大蜻蜓,
寬2.5米的大蜈蚣,能生吞小動物的大蜈蚣。
大蟑螂,大馬陸,大蜘蛛,大蟲子。
它們橫行鄉里。。。
也許他們的心愿只是吃吃葉子,再互相殘殺,最後愉快的交配,安心的老死吧。
可惜,氧氣含量高導致了一個缺點就是,極其容易發生大火,所以打雷下雨掉下來的火星子,極易產生森林大火。
一場大火過後,滿森林肉味蛋白質。。。
這是大自然的恩賜。
所以請記住
曾經有千里森林最熱烈的大火,它們席捲天地,因為氧氣含量極高的緣故。
曾經地球上有無數巨型昆蟲,因為氧氣含量高,體型大方便獲取氧氣。
曾經地球上大火過後,到處都是烤肉。
評論區大螃蟹說:
他們有一個共同的名字:BBQ!
~(≧▽≦)/~
曾經地球上森林大火後到處都是BBQ
(多圖殺藪貓,美洲豹,沙丘貓,獅子,老虎,白虎。。。預警)
雖然背起來很麻煩。。。但我覺得,無論是宿主(例如人,或者其他動物)的免疫系統;還是病原體突破免疫系統的手段。這兩個方向的軍備競賽真的很令我著迷。
比方說 Toll樣受體 (Toll-like receptor)
類Toll受體(英語:Toll-like receptors,縮寫TLR,或譯為類鐸受體)是I型跨膜蛋白質,識別侵入體內的微生物進而激活免疫細胞的應答。被認為在先天性免疫系統中起關鍵作用。類Toll受體是模式識別受體(pattern recognition receptors,PRR)的一類,識別與宿主不同的病原體分子。這些分子被統稱為病原相關分子模式(pathogen-associated molecular patterns,PAMP)[1][2]。但是,也有一些例外情況。在脊椎動物(包括魚類、兩棲類、 哺乳類、鳥類、爬蟲類)以及無脊椎動物(如昆蟲果蠅已被廣泛研究)發現有類Toll受體。在細菌和植物以及更高的生物界中也發現有類Toll受體。所以,類Toll受體是最古老最保守的免疫系統的組成部分,也被稱作原始模式識別受體,因為它們在免疫系統的其他部分之前演變, 尤其是在後天免疫系統之前。
「Toll樣受體」這個名稱是來自於1985年在黑腹果蠅體內發現的Toll基因[3]。「Toll」來自於的德文的「德語:toll」,為嘆詞。當時研究人員在發現時說出一句「這太棒了!」("Das ist ja toll!"〉,因此而得名[4]。
摘自維基百科中文版
對於人體來說,我們有多種類似的受體。不同的受體能夠探測到不同的、常見於不同病原體的分子(也叫做【病原相關分子模式】(PAMP))。並觸發我們身體的免疫系統,提示有病原體入侵。
舉一個例子:TLR4受體,這個受體能夠與革蘭氏陰性菌外層細胞膜的脂多糖(Lipopolysaccharide) 結合,並激活人體細胞,使其釋放名為「促炎性細胞因子」的物質。進一步激活免疫系統。
對我來說,我覺得生物能進化出這樣的免疫系統真的令人感嘆大自然的神奇。在演化之中,病原體表面的分子特徵經常會出現變化——有的時候甚至是為了防止自己(細菌)被別的傢伙入侵(噬菌體);而在(例如一個細菌表面)有十幾種,甚至幾十種分子。我真的很難想像,對於繁殖/產生後代 速度遠遠落後與原核生物與病毒的,我們的真核生物祖先來說,他們經歷了多少的物競天擇,才演化出這樣一套識別系統。要知道基因突變多半是無序的,大多數突變往往對生物是不利的,因為也許突變的是關於基因轉錄/表達/調控的重要基因。。。
所以,很難想像,我們的遠古祖先經歷了多少代的演化,才演化出能夠與病原分子結合的受體,並演化出相關的免疫系統的分子信號通路。而且,在漫長的進化中,這一套古老的系統提醒著我,雖然現在千差萬別,但曾經,地球上的生物有著共同的起源。
不過時至今日,經由自然演化,細菌以及其它病原體還在尋找突破免疫系統的方法。
如果我是細菌,我也會這麼想:「人體太不友善了!不僅會分泌抗微生物肽(可以破壞我的細胞膜之類的),還有補體系統(complement system,用來召喚巨噬細胞之類的白細胞把我吃掉;或者在我細胞膜上開♂洞),還不說那些抗體啊,胃酸啊,唾液啊,簡直是欺負菌!」 所以我乾脆一不做二不休,直接躲進人體細胞裡面,吃著你的營養,佔用你的空間;還不怕抗體啊,巨噬細胞啊,慶大黴素啊找我麻煩。多好!
結核桿菌,李斯特菌,沙門氏菌屬 等對老鼠君表示了贊同+感謝~
但是有兩個問題:
1:我怎麼鑽進人體細胞裡面
2:鑽進去之後我怎麼活下來。
細胞也是有節操的,不是說讓我進就進去的。所以我只好利用 細 菌 特 有 的 欺 騙 技 巧(迫真)
所以,我會欺騙人體的細胞,例如:
首先,與特定的細胞受體(integrins)結合,然後利用細胞自身的信號系統,使其開始延伸細胞膜,逐漸把我吞♂進它的身♂體里~ 或者我會利用細胞自身的"胞飲作用"(細胞獲取外界物質的方法之一~)把我吃♂掉
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把我吃掉之後,第一步,進入人體細胞的目標就達成了(歡喜)。接下來我要在細胞內生存下來。
拿李斯特菌舉例子吧,李斯特菌的王 道 征 途 如下
正常情況下,被吞入細胞的分子或者細菌會一層膜困在核內體(endosome)內,直到核內體PH逐漸下降,細菌被分解。
而當PH逐漸下降時,這一過程激活了李斯特菌的某些基因,李斯特菌開始表達一種毒素-listeriolysin O[LLO], 這種毒素可以破壞,裂解掉這層膜,從而使它從核內體里釋放出來。
現在,李斯特菌可以在我們的細胞里自由地馳騁了,而且它會利用我們的蛋白分子完成這件事——李斯特菌會在它的一段產生 ActA 這種蛋白,這種蛋白會與構成我們細胞骨架的肌動蛋白(actin)結合,通過不斷添加新的肌動蛋白到自己身後來實現在細胞內移動的目的。
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但是,我們與細菌之間有時也會合作。
例如我們的腸道菌群。我們腸道里生活著上億的細菌,甚至還有真菌和噬菌體。它們雖然幫助我們吸收營養物質,佔領腸道表面,抑制外來病原菌附著生長;但是如果它們離開腸道,例如腸道表皮細胞壞死時進入人體組織內部,它們也會造成感染。而且如果我們的免疫系統對於腸道菌群產生過於激烈的炎症反應,最終會導致我們自身的疾病。
所以在漫長的演化中,我們的腸道變成了這樣
腸道細胞(這裡是上皮組織epithelium)的表面,圖中那些黑色的突起代表是細胞的分泌物---粘液(mucus)----的成分---粘液素。這些粘液就像一層屏障,在通常情況下可以阻擋細菌附著,入侵我們的腸道的細胞。
在腸道,特殊的淋巴結(peyer"s patch; lymphoid follicle)組成一道特殊的防線:它們會利用腸道表面的【M細胞】或者自己伸出觸手,從腸道中抓取細菌。經由免疫細胞處理後,腸道內的淋巴結里,免疫細胞會產生抗體 【IgA, IgM】,這些抗體也能夠減少細菌附著,使它們被排出體外。
這一系統的特殊性在於,正常情況下,我們的免疫系統會先產生炎症反應,聚集免疫細胞;而炎症反應對於人體組織是會產生不良影響的。而在腸道,免疫系統會盡量抑制炎症反應,轉而預先產生大量抗體,調控腸道菌群。
與此同時,研究表明腸道菌群,與人體其他的菌群,也在塑造著我們的免疫系統。而缺少這種互動雖然會減少感染的風險,卻會使我們患上其它疾病。
例如在許多國家,細菌感染造成的死亡率在逐年下降;而與免疫系統相關的哮喘發病率卻在逐年上升。
在進化中,這些人體的微生物菌群與我們共同譜寫了人類的歷史。
有觀點認為,當食物有限時,如果宿主的腸道菌群無法幫助宿主,儘可能吸收食物的營養;那麼,宿主也就更容易死於飢餓。
而早期人類的小部落中,部落成員所吃的食物相似(共同捕獵,採集果實),因此部落成員間的腸道菌群應該有很大的相似性。
因此,在我們茹毛飲血的時代,自然選擇不僅作用於我們的祖先,也作用於祖先身上的細菌——那些更好配合宿主的菌群,才有更大的機會,將自己的後代傳播到宿主的後代上。
我們的祖先也投桃報李——母親的乳汁中,我們發現了一些人體無法分解的成分---但是腸道的微生物卻可以。顯然,這部分營養是為了篩選、引導嬰兒的腸道菌群,而準備的!
自然的讚歌就是演化的讚歌!
自然的偉大就是多樣性,競爭與共生的偉大!
雖然有時有爭吵,但我們的關係還是很要好!
(最後祝你:斯國一!塔諾西!)
叉螠,這是我知道的動物里最TM邪門的玩意,這種生物有著自然界中最詭異的兩性關係
這種奇怪的生物叫做叉螠,生活在地中海的岩石海床上。
叉螠的雌蟲是綠色的,看起來就像一塊酸黃瓜,上邊伸出一個1米長的「觸角」,「觸角」的尖端展開為兩片,就好像兩片葉子。
在水中,偶爾會隨波漂過來一些微小的叉螠幼蟲,這些幼蟲如果碰到雌蟲的「葉子」就會粘在上邊,幾天之後,它們就會變成雄蟲,然後侵入雌蟲的腸子並最終寄生在雌蟲的輸卵管附近。那些雄蟲唯一存在的價值就是像操作流水線的工人一樣給輸卵管里的卵子受精。當卵子發育成幼蟲後,雌蟲就會用觸角把它的孩子們黏住,並且將它們也同樣變成雄蟲,然後再讓其寄生在體內。
科學家曾經在一條雌蟲體內發現過多達85條雄蟲。這種一妻多夫的生活對於它們來說是終身的。
令人震驚的是,如果一個幼蟲在水中漂流很久都沒有遇到雌蟲的話,那麼幼蟲就會自我發育成雌蟲,並且伸出「葉子」開始粘其他的幼蟲。
像這種幼蟲既可以發育成雌性也可以發育成雄性,雌雄之間外表差異巨大並且存在寄生關係的情況,應該是動物界中最極端最奇怪的兩性關係了。
我之前在專欄里寫過一篇文章,探討生命是如何為了性而放棄永恆的生命的,裡面涉及到了更多自然界中奇怪的兩性關係,有的動物的交配方式就像叉螠一樣刷爆我三觀,大家感興趣可以看看:
我們為什麼要放棄永生 - 我在國博講故事 - 知乎專欄
無關演化過程,但也是地球本身的事。
有個不太合直覺的知識就是,地球很光滑。。。
說的是表面光滑,不是半徑處處均等;或者說,地球是個光滑的橢球體。為避免讀者誤解,著重強調一下。
兩極半徑約6356.8km,赤道半徑約6378.1km
而世界屋脊到海平面的垂直距離呢,8.844km。
我們不妨就取半徑在兩極處的最小值,讓算得的地表粗糙度比現實的更大:
8.844÷6356.8=0.1391%
嗯,如果地球是個半徑約25mm的撞球,那麼珠穆朗瑪峰到基準面的高度只有……
25(mm)×0.1391%=0.03478(mm)
35μm,我不知道各位手頭有沒有遊標卡尺或螺旋測微器,直觀地感受一下這是個多小的高度差。
更何況這是個極值,青藏高原平均海拔約4500m這就矮了近一半。除去兩手數得過來的山脈和高原,大多數陸地區域的海拔都在1000m以下(3.9μm),SRTM高程圖上看非常直觀。
大概會有人問我為什麼不從珠穆朗瑪峰算到馬里亞納海溝?我就搶答了啊,如果能把地球上的水抽干把洋底地殼暴露出來,我倒是很樂意那麼算的。再說極值不能也不該代表通常情況。
太平洋均深4000m,撞球上不到16μm厚的一層水膜罷了。
另外,根據兩極半徑和赤道半徑算出來的地球扁率是約0.3352%,相差300分之一左右。換成撞球來講就是半徑差不大於0.0838mm,我不認為市面上的撞球能加工到這麼圓。
我們翻來覆去地說地球是橢球體,別把她當球看,就因為她幾乎就是個完美的球!
合乎常理的事從來不用多費口舌,只有違背人類直觀認知的才需要一而再再而三強調。不是嘛?
最後各位是不是很好奇,地球縮成撞球後,人有多大呢?
我就取個很JoJo的高度,
1.95×10^-3(km)÷6356.8(km)×25(mm)=7.669(nm)
嗯,大腸桿菌長度約2μm,流感病毒約0.1μm,核糖體這種細胞器中的小紅點都有25nm……
我們這種小分子,把35μm這麼高當成世界巔峰,想來也是理所當然的吧。
好幾個答案都提到了月球災難,但沒有詳細解說,那麼我來解說一下。
月球災難(又稱後期重轟炸期或晚期重轟炸期),是關於地球早期演化的一種理論,指的是38~41億年前在太陽系內側的水星、金星、地球、火星和月球上形成大量撞擊坑的事件。眾所周知,當足夠大的小行星或彗星撞擊到地球表面時,將會發生劇烈爆炸並在原地留下一個深坑,這個坑叫做撞擊坑。但是在地球表面我們卻很少能看到撞擊坑的痕迹,這是因為在地球上生活著風、水、土三大填坑高手:
風——風刮來了大量的沙土,一點一點地把坑給填了。
水——水往低處流的時候挾帶著大量泥沙,逐漸把坑給填平了,有時候海平面一上升,那些臨海的撞擊坑就被淹沒在水下了。
土——地球自身的地質活動也會讓撞擊坑逐漸消失,例如火山、地震等。
但這三大填坑高手在月球上卻無法居住:月球質量太小,留不住水和空氣,也保存不住內部的溫度,缺乏地質活動所必須的能量,所以月球上的撞擊坑可以被完好地一直保存下去,從而成為了天文和地質專業的科學家夢寐以求的研究目標。
上世紀六七十年代,美國發射的阿波羅飛船在月球表面採集了大量的隕石撞擊形成的熔岩標本運回地球。科學家在對這些標本進行放射性年代測定後,發現它們幾乎都是在38~41億年前形成的,從而提出了「38~41億年前太陽系內側的行星曾經遭受過密集撞擊」的觀點。而導致這一系列撞擊的,則可能是由於太陽系形成初期外圍大行星運動軌道不穩定,重力攝動導致小行星運行軌跡改變,進入太陽系內環撞擊水星、金星、地球、火星和月亮所致。由於這個理論的提出是以對從月亮表面採集的熔岩樣本進行的放射性測年為基礎,所以後來就把該理論叫做「月球災難」理論。
如果這一理論成立,那麼從月球遭受撞擊的頻率推斷,在當時的地球上:
——會分布著兩萬多個直徑在20公里以上的撞擊坑
(做個對比,北京市四環路的邊長大約為18公里)
——直徑在1000公里以上的撞擊盆地大概有四五十個
(做個對比,6500萬年前毀滅了恐龍的希克蘇魯伯隕石坑直徑為150公里,北京到上海的飛機航程為1088公里)
——甚至還有幾個直徑超過5000公里的撞擊盆地
(做個對比,中國最北端的黑龍江省漠河到最南端的南海曾母暗沙的距離大約為5500公里)
我們只能說,幸好月球災難是發生在地球形成之初,而不是生命出現以後……在生物的演化中,眼睛的出現就是一件非常神奇的事情。
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收集了點資料,應邀補充一些。
眼睛的起源,其實非常非常的早。
從生物的進化還處於單細胞階段,眼睛最初的功能就出現了——感光。
感光色素的出現,給了單細胞生物感受光存在的能力,也就出現了生物的趨光性。尤其對於通過光合作用自養的生物來說,擁有趨光性對於其生存有著極大的好處。
舉個典型又非典型的例子——眼蟲:
眼蟲的眼點內含有感光色素,眼點具有感受光的強弱的能力。並且眼點呈杯狀,光只能從「杯子」開口的位置射入,這有給了眼蟲感受光方向的能力,以便其調整運動的方向,更好地進行光合作用。
眼蟲的非典型性在於眼蟲既有植物的特徵(葉綠體,光合作用),又有動物的特徵(鞭毛,運動),並非動物進化樹中的一支。
擁有感光能力的並非只有動物的眼睛,動植物中都存在著感光器官,但它們的作用是感受晝夜的變化,調節生物的節律。
當進化進入多細胞階段,出現了動物,眼睛的雛形也發生了變化。
在較為低級的動物中,例如扁形動物門的渦蟲,出現了多細胞構成的眼點(眼蟲的「眼點」叫做「眼斑」更合適,但是有教科書上寫的也是眼點,這裡區別於上面的眼蟲)。
(圖中三角渦蟲頭部兩個黑點即眼點)
這時候的「眼睛」,仍然是個杯狀的小水坑,內含含有感光色素的細胞。可以讓特定方向的光線射入,感受光線的強弱方向。不同的是,這個小水坑不再是由一個細胞器組成,而是由多細胞構成的一個簡單而原始的器官了。而杯子的底部,就是原始的視網膜。
另外,動物的神經系統的進化與發達,也是眼睛進化功能的巨大助力。畢竟眼睛是服務於神經系統的感受器,神經系統需要足夠發達,才能處理眼睛收集到的信號並作出正確的反應。
(圖為三角渦蟲的梯狀神經系統)
低等動物的眼睛,只具有感受光的強弱、方向的能力,其形態、數量都與我們所熟知的眼睛結構相去甚遠。例如水母的眼睛的視網膜是一塊內含色素的板狀結構,文昌魚的眼睛只是神經管側的兩個小黑點。
在繼續進化的路上,不同環境中的動物,受到的環境壓力各不相同,自然選擇的結果也天差地別,這也導致了眼睛的進化也呈現出很高的多樣性。
我們先來看看,向著 人/哺乳動物 方向進化的這一支的眼睛的變化。
首先眼睛的大小和形態發生了一系列的變化:
眼睛由原來只是充水的洞,逐漸演化出封閉的內部結構——視網膜-玻璃體-角膜-晶狀體-虹膜等等。眼睛在結構上變得更加複雜,內部更加穩定。
由於角膜、晶狀體等結構,對於光線的折射作用更大,因此在這一過程中,眼睛的曲率也必然發生了變化。
每一個新的結構出現,對於眼睛的視覺能力,都有著質的飛躍。
首先空洞被細胞液填滿,這使得眼睛結構具有更加穩定的折射率,並且對視網膜起著保護作用。這一結構功能等同於人眼的玻璃體。
角膜的出現將眼睛封閉,結構更穩定,並且製造了更大的折射率,增加了視野。
晶狀體以及其周圍的睫狀肌的出現,晶狀體的收縮舒張,讓眼睛實現了可以手動對焦的能力。
虹膜的出現,又讓眼睛可以調節進入眼睛光線的多少,以便適應不同亮度的環境,增加了調節光圈的能力。
(我用照相機的結構來描述眼睛各部分的作用,其實照相機才是人眼睛的山寨版!)伴隨著眼睛結構的複雜化,必然是視神經與中樞神經更加的複雜化。
視網膜上多種視覺細胞和感光色素的出現,意味著眼睛也告別了黑白電視時代,開始有了色彩。
人的視網膜感光細胞主要分為兩類,視桿細胞和視錐細胞。
視桿細胞內含的感光色素是視紫紅質,視桿細胞負責感受光的強弱。
而視錐細胞負責感受色彩,目前主流學說認為存在3種含有不同感光色素的視錐細胞,通過對於紅綠藍3種顏色的反應組合,而構成了人眼所見的色彩。(這個有待我去確認)
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累了,未完待續。有錯誤請輕噴。圖片來自網路。
人眼這一段估計還要寫好多,包括視網膜的結構、視覺信號的整合與傳輸、人眼的錯覺與缺陷。
寫完人眼會寫昆蟲的複眼。
已及各種動物特別的眼睛,退化的眼睛和代替輔助眼睛行使功能的器官,如蛇的紅外感受器。
坑挖得有點大,會龜速填坑,希望不會坑了。
以下是方舟子的科普文章《達爾文的眼睛》:
九·一一恐怖主義事件以及隨之而來的反恐怖主義戰爭使得「塔利班」的名字家喻戶曉。人人都知道塔利班是一個伊斯蘭教的原教旨主義組織,但很多中國人不知道,基督教同樣有原教旨主義組織和信徒。據統計,大約三分之一的美國人屬於原教旨基督徒。原教旨基督徒堅信基督教《聖經》上的每一句話都準確無誤,而且必須從字面上理解,因此他們必然要反對進化論。與自由派基督徒不同,原教旨基督徒熱衷於傳播自己的信仰,在美國掀起了一次又一次的反進化論風波,也熱衷於拉人入教。到美國留學的中國人幾乎毫無例外都會遇到傳教士,而且以原教旨基督徒為主。由於中國留學生以理工科出身為主,或多或少學過進化論,進化論也就成了原教旨主義者傳教的最大障礙,因此他們做了大量的宣傳,散布了許多謠言、謊言攻擊進化論。同時,原教旨基督教也注意在中國留學生當中培養傳教士,一位筆名為「里程」的華人就是其中較為著名的一位。此君畢業於北京大學生物系,1981年在中國科學院研究生院獲得碩士學位,第二年赴美留學,在1987年獲得密歇根州立大學博士學位,在1992年入基督教,成為活躍的傳教士,從1997年開始專職傳教,出了一本專門面向中國留學生的基督教宣傳讀物《遊子吟——永恆在召喚》,在留學生當中有一定的影響,經常有人向我推薦,試圖改變我的信仰。這本書現在也已進入國內。
這本書用了一章的篇幅攻擊進化論,而像一切反進化論的宣傳品,充斥了謊言,其中最大的謊言是關於達爾文對眼睛由來的看法。在其第六章第六節「自然選擇面對的困難」中聲稱:
「大家都知道,很多生物器官都需要各種恰到好處的配合才能正常發揮功能。眼睛就是最好的例子。眼睛由眼瞼、眼毛、眼膜、晶狀體、視網膜等精細的結構組成,有感光細胞將光刺激轉化為電訊號並將它們迅速傳到腦部,在腦的指揮下使眼能迅速和準確地對外界刺激作出反應。眼睛的功能是任何最高級的照相機無法企及的。但按進化論的觀點,眼睛的結構與功能也是一點點地進化來的。可是,眼睛的各部分以及它與大腦的聯繫等怎麼都那麼湊巧地同時進化到這樣準確的程度使眼睛有正常的功能呢?其中任何一部分配合稍差一點,眼睛就無法起作用。試想,在進化過程中,10%,50%,甚至99%進化程度的眼睛如何發揮功能呢?眼睛的形成,是很難用進化來解釋的。
「達爾文本人對此也相當困惑。在他的著名的《物種起源》一書的第六章《理論的難題》的「極其完美和複雜的器官」這一節中,他直言不諱地寫到,『眼睛有調節焦距、允許不同採光量和糾正球面象差和色差的無與倫比的設計。我坦白地承認,認為眼睛是通過自然選擇而形成的假說似乎是最荒謬可笑的。』」
在第七節他又再次重申:
「創造的證據比比皆是,眼睛就是一個好例子。達爾文承認眼睛不可能由自然選擇形成,以致於他發表《物種起源》之後,他一想到眼睛仍感到害怕。
「我個人十分欣賞達爾文這種坦誠的態度,絲毫不隱瞞自己的困惑、煩惱和驚駭。」
這是一個用斷章取義的手法編造的謊言(這也是反進化論者慣用的一個手法,在他們的筆下,似乎最著名的進化論者都成了反進化論者)。達爾文在《物種起源》中的確說了里程引用的那句話,但是那只是用來引入話題的修辭寫法,並非結論。達爾文接下去馬上就說:
「然而,理性告訴我,如果能夠顯示從一個完善和複雜的眼睛到一個非常不完善和簡單的眼睛存在著大量的級別,每一級別都對其擁有者有用;更進一步的,如果眼睛的確曾發生輕微的變異,而這些變異又能遺傳,這是可以確定的;如果器官發生的變異或改動對處於變化的生活條件下的動物有用,那麼相信一個完善和複雜的眼睛能經由自然選擇形成,雖然在我們的想像中是難以克服的,卻很難說還是個真正的難題。」(根據《物種起源》第一版。在最後一版,達爾文在前面還加了一句:「當最初說太陽是靜止的,而地球環繞著太陽旋轉的時候,人類的常識曾經宣稱這一學說是錯誤的;但是像各個哲學家所知道的『民聲即天聲』這句古諺,在科學裡是不能相信的。」可見達爾文在晚年甚至認為不相信眼睛是進化而來就像以前不相信地球繞太陽轉動一樣。)
接下去達爾文就詳細地論證了為什麼自然選擇可以解釋完善和複雜的眼睛是如何進化來的。達爾文的解釋,在今天看來,也是無可挑剔的。進化生物學經過了一百多年的發展,對眼睛的進化已有了非常深入的了解,更超出了達爾文的想像。
是不是像反進化論者所說的,不完善的眼睛就無法起作用,就不能在進化中發揮功能呢?當然不是。輕度近視要好過高度近視,高度近視要好過失明,還能感受亮暗的失明要好過沒有眼睛,並不是只有完善的眼睛才有助於生存。當我們說到眼睛時,馬上想到的是人眼,但是並不是所有的動物都長著像人眼一樣複雜的眼睛,而是像達爾文所說的,存在著從非常不完善和簡單的到完善和複雜的許許多多的不同類型,都是其擁有者的生存所不可或缺的:如果它們的生存不需要眼睛的話,就會完全退化掉,就像生活在黑暗的洞穴的盲魚那樣。最簡單的眼睛功能只能感受光明和黑暗,聽上去好像沒什麼用,但是許多動物(例如扇貝)就長著這樣的眼睛,可以用它來區別白天和黑夜,甚至可用於躲避敵人(如果周圍突然變暗,可能意味著是敵人的身影)。有的簡單的眼睛不會動,只能盯著一個方向看,這也很有用處,比如海底動物可以靠它判斷哪裡是海面。總之,複雜程度不同的眼睛適應不同的生活方式。如果你過的是複雜的生活方式,才需要複雜的眼睛。大多數哺乳動物的眼睛都不能分辨顏色,人類和其他靈長類之所以長著一雙能看到彩色世界的眼睛,是因為這樣的眼睛對靠採摘水果為食的我們的祖先大有好處。同樣,蜜蜂為了能分辨花朵,也長著能感受顏色的眼睛。這種適應性,正是自然選擇的結果。
由於眼睛難以形成化石,我們無法從化石直接了解到眼睛是如何進化的。但是,正像達爾文在《物種起源》中所作的那樣,如果我們把現有動物的各種各樣的眼睛從簡單到複雜排列在一起,那麼就可以推導出複雜的眼睛是如何一步步進化出來的。比如,我們可以推測魚眼是這麼進化來的:最初的眼睛只是一個由感光細胞組成的平面的眼點,只能感受一個方向的光,就像某些原生生物。接下來,感光細胞凹陷,增加了感光面積,可以感受不同方向的光,提高了視覺的準確度,而且可以防止感光細胞受損傷。這個凹陷越陷越深,最終成為理想的半球形,就像扁蟲的眼睛。然後,眼睛的開口開始收縮,形成了「光圈」,差不多在這個時候,眼睛裡有了透明的膠狀物,避免泥巴進入眼眶內,進一步保護眼睛,並且固定眼睛的形狀。眼睛的開口逐漸收縮,「光圈」越來越小,進一步提高了視覺的準確度,直到變成了一個針孔照相機似的眼睛,可以把光線聚焦在感光細胞上,就像鸚鵡螺的眼睛。接下來,眼睛的開口必須用透明的膜封起來進一步保護眼睛,實際上這一層膜可以在任何時候出現,甚至可能眼點一開始就有透明膜的保護,而透明膜並不是那麼難有的,可以從身體的其他部分變來(組成人的角膜的蛋白質在人體其他部分也有)。這層透明膜越來越厚,成了晶狀體。為了使成像越來越精確,晶狀體將逐漸往裡移動,逐漸變厚,並通過改變組成晶狀體的蛋白質比率使它的不同地方有不同密度,以糾正像差,終於形成了一個複雜的魚眼。
也許有人會說,就算從一個眼點可以進化出魚眼,但是這要用多長的時間才能進化出來呢?進化需要的時間太長了,也是反進化論者攻擊進化論的一個常用借口。為了回答這個問題,在1994年,兩位瑞典生物學家尼爾森(D.-E.Nilsson)和佩爾格(S. Pelger)設計了一個計算模型,計算上面所描述的從眼點進化出魚眼需要多長時間。他們的設計思想,實際上與達爾文在《物種起源》所說的相同:第一、從簡單的眼睛到複雜的眼睛存在無數微小的變異。為了定量計算,他們把每一個微小變異設置為1%的改進(比如長度改變了1%,蛋白質濃度增加了1%等等),他們算出從眼點到魚眼共需要1829個1%的改進,也就是需要1829個步驟。第二、這些微小的變異會影響生物的生存。視覺的微小改進,會使捕食者更好地發覺獵物,或使獵物更好地躲避捕食者,或者使蜜蜂能在霧中更快地找到花朵采蜜,這就有了生存優勢。第三、這些變異是能夠遺傳的。在遺傳學上,我們用遺傳率來表示某個特徵與遺傳相關的程度,通常是用同卵孿生子(他們的基因完全相同)和異卵孿生子比較而測定。遺傳率100%意味著該特徵在同卵孿生子中完全相同,而遺傳率0%意味著該特徵在同卵孿生子中的相同程度和任意兩人一樣。我們並不知道眼睛的遺傳率是多少,但是可以參考其他的身體特徵進行估計:人的身高的遺傳率為79%,坐高為85%,腿長為77%,臂長為80%,頭寬為95%……也就是說,人的身體特徵的遺傳率一般來說高於50%。尼爾森和佩爾格將眼睛的遺傳率設為50%。顯然,這是個很保守的估計。實際上,在需要做估計時,他們都儘可能地保守,以便讓進化所需的時間盡量地延長,使反對者無話可說。他們的論文的題目就叫做《對一種眼睛進化所需時間的保守估計》。在做了種種保守的估計以後,代入方程式計算(群體遺傳學有專門的方程式計算一個有優勢的遺傳變異在生物群體中的傳播時間),結果還是出乎意料:從眼點進化出魚眼,只需要35萬代。以一代為一年(這是大部分低等動物的情況)計算,也就是說,只需要35萬年,這在地質年代上只是一瞬間。
眼睛實際的進化時間可能比這快,也可能比這慢,這取決於環境壓力的大小和特定動物的生存對眼睛的依賴程度。但是,這個結論是很顯然的:眼睛的進化,要比設想的快得多。動物在地球上已至少有6億年的歷史,這足以使眼睛進化出非常多次。生物學家在研究了不同動物的眼睛結構之後,發現它們共採用9種不同的光學結構,而且每一種結構都出現了不止一次。眼睛在動物界至少獨立進化了40次,可能多達65次。
可見,像眼睛這樣的複雜器官的由來也是可以用自然選擇來解釋,並不需要由上帝來設計。事實上,如果我們仔細研究眼睛的結構,就會發現它並非像我們想像的那麼「完善」,而存在許多「設計」缺陷,甚至是非常愚蠢的「設計」,任何一個工程師都不會做那樣的設計,更不要說上帝了。我們可以用人眼做一個例子。人的視網膜分成三層:最底下一層是感光的錐細胞和桿細胞,中間一層由雙級細胞、水平細胞等神經元組成,最外面一層是神經節細胞,將眼睛感覺到的光信號傳遞給大腦。視網膜的外面還覆蓋著一層毛細血管。這完全是個前後
顛倒的不合理的設計。感光細胞應該在最前面感受光線,神經、血管應該放在後面才對。而按這種顛倒的設計,光要穿過血管、神經才能抵達感光細胞,不僅光線的質量下降,而且血管的影子會影響我們的視覺,為了克服這些影子,我們的眼睛必須不斷地做細微的運動以掃描整個視野,然後讓大腦合併這些質量不佳的圖片,去除陰影,再組成一幅完整的圖像。為了傳遞光信號,視網膜的神經元要與一束視神經相連,視神經穿出眼球再繞回大腦。由於視神經在視網膜的前方,它穿過視網膜的那個孔不可能有感光細胞,這樣就造成了視網膜上有一點沒法感光,也就是所謂盲點。我們平時感覺不到盲點的存在,是因為大腦能根據從兩個眼睛得到的信息取消彼此的盲點,形成完整的圖像。人眼設計上的缺陷不僅導致了感光的障礙而加重大腦的負擔,而且會造成一系列疾病。由於血管在前方,任何出血或淤血都會形成陰影,而影響視覺。更嚴重的是視網膜的固定方式。視網膜的最底層是感光細胞。這是一種很精緻的、有毛的神經末梢,不可能牢固地固定住視網膜,而只是與下面一層色素表皮細胞(這層細胞的作用是吸收多餘的光子)很松地連接在一起。這就使得視網膜很容易從眼球的內壁脫落。例如,腦袋遭受一記重拳,就可能造成視網膜脫離,如果不及時治療將導致永久失明。
複雜的眼睛是不是只能採用這種奇怪的裝配方式呢?絕對不是。章魚的眼睛就不是倒裝的。章魚的眼睛也是非常複雜、良好的眼睛,可以在近乎黑暗的深海中發現獵物。章魚的眼睛和人眼一樣是球狀的,也有晶狀體,但是光透過晶狀體後,就直接聚焦到感光細胞上,而無需先穿過神經、血管。章魚眼睛的神經、血管都位於感光細胞的後面,神經直接連到大腦,而無需先穿透視網膜再往迴繞彎。而且,章魚的視網膜是由下面的許多神經纖維牢牢地固定著的,不會脫落。
所有脊椎動物的眼睛都和人眼一樣,採取的是倒裝的方式,如果真有一位智能設計者,決不會如此愚蠢。但是,如果脊椎動物的眼睛是進化來的,那麼就非常容易理解了,因為自然選擇只能在已有的藍圖的基礎上做無意識的修改,而不可能有意識地重新全盤設計。脊椎動物這種奇怪的眼睛結構是怎麼進化來的呢?我們可以和與脊椎動物親緣關係最近、因而有可能保留了脊椎動物的祖先特徵的文昌魚做個比較。文昌魚的神經索是一條空心的管道,管壁上長著有鞭毛的神經元。在神經索的頭端,是一些能感光的神經元,組成了眼點,眼點下面是傳遞信號的神經細胞,這就是文昌魚的「眼睛」。由於這個眼點不是長在外面,而是長在管內的,它只能感受從另一側的管壁透過來的光,也就是說這也是個內外顛倒的眼睛,不過對文昌魚來說,沒有關係,因為眼睛正對著的那一側的身體是透明的(好比說我們的後腦勺是透明的),而在眼睛邊上神經索最前端的管壁長著色素細胞擋住光線(這樣就只有某個方向的光線能射到感光細胞,文昌魚可以藉此判斷方向)。加拿大生物學家拉卡利(T.Lacalli)在研究了脊椎動物的眼睛發育過程後發現,脊椎動物胚胎時期的眼睛和文昌魚的眼睛非常相似,感光細胞也長在神經索(神經索的前端以後發育成大腦)的管壁中,其末端雖然不像文昌魚的那樣有鞭毛,但也指向裡頭。神經索前端管壁上也長著色素細胞,只不過位置發生了變化,移到了感光細胞的正對面,以後則與感光細胞貼近、相接,而感光細胞下面的神經細胞則發育成了視網膜的前面部分。
這個比較告訴了我們人眼是如何逐步進化來的。脊椎動物的祖先像文昌魚一樣,長著一對位於體內、感光細胞朝向體內的眼點,這對眼點逐漸演變成了高度複雜的眼睛,但是由於感光細胞一開始就已朝向體內,以後的進化只能在此基礎上修修補補,使得所有的脊椎動物都長著一雙內外顛倒的眼睛。這是我們的祖先留給我們的遺產,而且我們只能一直繼承下去。神創論無法合理地解釋為什麼上帝要設計出如此古怪的人眼,而進化論卻能給出令人信服的答案。這樣,眼睛的由來本來是個進化論的難題,卻成了進化論最有力的證據之一。
以下是方舟子的科普文章《為什麼我們會衰老直至死亡?》:
不同動物的壽命有長有短,果蠅的壽命只有幾周,龜的壽命卻可以長達百年。植物也是如此,許多植物是一年生的,在一個生長季節就完成了生長、結子、死亡的生命史,但是也有許多植物能活到千年以上,而且每一年都能結子。生長在美國加利福尼亞州的刺果松(Pinus aristata)就是植物中的老壽星,從其年輪計算,有的壽命已超過4500年,卻絲毫沒有衰老的跡象。
衰老的多樣性,也是生物多樣性的一部分。達爾文首先指出,自然選擇是導致生物多樣性的主要機制。生物之所以能夠進化,是因為生物的個體存在變異,沒有兩個個體是完全相同的,它們在身體大小、對疾病的抵抗能力、奔跑速度、視力強弱等方面都存在著差異。如果某個個體的某些性狀適合於在其生存環境中生活,它將會比其他個體活得長一些,留下的後代多一些。代表這些性狀的基因也就會遺傳下去,並隨著時間的推移,逐漸擴散開去。長壽意味著可以多次生育,有可能留下更多的後代。但是長壽也意味著要花更多的能量來維護自己的身體,並不一定比那些雖然短命,但是把全部能量都投入到傳宗接代的物種有優勢。生物體的主要目的是繁殖,而它們的生存能力和繁殖能力的高低取決於其生存環境。如果在一個適宜的環境中,一個物種的壽命太短,自然選擇將會讓它們變長。反之,在一個惡劣的環境中,長壽者將會被淘汰。因此我們不難理解為什麼會出現不同的衰老模式。但是從根本上說,衰老都是一種不良的性狀,它既降低了生物體的生存能力,也降低了其繁殖能力。那麼,為什麼自然選擇沒有把這種不良性狀淘汰,反而在生物界如此常見?
衰老是怎麼起源的?為什麼我們會衰老直至死亡?這是自人類誕生之日起,就困擾著我們的難題。各個民族也都有神話、傳說試圖對此做出解釋。只有到了19世紀,才開始有科學家嘗試對之做出科學解釋。有人說這是自然規律,生老病死,不可抗拒。這只是把問題換了一個說法,並沒有給出真正的原因。而且這條「自然規律」也並不普遍成立。那些通過細胞分裂的方式進行無性繁殖的生物,例如海葵,雖然會因為生病或意外的原因而死亡,卻不會自然老死。如果細心培養,它們可以永褒青春。衰老而死乃是有性繁殖的生物的特徵。也有人說衰老死亡可以避免世界變得更擁擠。這是一種目的論的說法,要接受它,我們需要首先相信天地間有神秘的力量做這種巧妙的安排。死亡使得世界不那麼擁擠,這是死亡的額外意義,卻不是死亡的原因。有人說衰老是基因程序決定的。的確我們現在經常見到與衰老有關的基因的報道,研究人員也經常說「受編程的細胞死亡」。但這只是表明了我們是如何衰老的,並沒有告訴我們衰老是如何起源的,也即那些「衰老基因」都是怎麼來的。
顯然,我們需要找出衰老的進化因素,才能最終回答這個問題。一種說法是,老死是自然選擇的結果。19世紀德國大生物學家魏斯曼就持這種觀點。他認為長壽是一種不合理的奢侈,那些身體已受盡生活磨難的個體繼續活著對其物種不僅無益,而且有害,因為它們在和年輕一代爭奪生活資源。老死為後代騰出了生存空間,省下了生活資源,有利於後代的生存,而自然選擇的結果,不就是留下更多的後代嗎?但是這種貌似有理的說法,其實是違背了自然選擇的原理的。一個群體的老一輩的死亡,的確有利於後代的整體的生存;但是,單個個體的死亡,卻不能直接有利於它的後代的生存。自然選擇不可能為了群體的長遠利益,而犧牲個體的直接利益。自然選擇只能在對個體及其後代有直接的優勢時才能起作用,而衰老對個體及其後代而言,並沒有優勢。
英國偉大的生物學家荷爾登(J.B.S.Haldane)在二十世紀四十年代首先指出,老死並不是自然選擇的結果,恰恰相反,乃是自然選擇不起作用的結果。另一位英國生物學家米達瓦(Peter Medawar)在1952年進一步闡述了這個觀點。自然選擇是通過不同個體具有不同的繁殖能力而表現出來的,因此,那些在個體喪失繁殖能力之前就起作用的基因,才受到自然選擇的選擇。一個致命的基因如果在青少年時期就得到表達,病人很可能在留下後代之前就已死亡,因此這樣的基因將被自然選擇所淘汰,很難遺傳、擴散開去。相反的,那些隱蔽起來等過了青壯年才表達的致命基因,它的攜帶者在患病之前已經留下了後代,這樣的基因是無法被自然選擇所淘汰的,而會持續遺傳下去。自然選擇會使對生存、繁殖有害的基因的表達時間越來越往後推。隨著時間的推移,必然有越來越多的只在老年時候表達出來的致命基因在群體中累積起來,擴散開去。在每個人的身上就或多或少都有這種致命基因,因此,也就不可避免地會衰老、死亡。而對無性生殖的生物來說,它們一直保有生殖能力,自然選擇一直在起作用,迫使它們一直保持健康,因此不會衰老。
1957年,美國生物學家喬治·威廉斯(George Williams)對衰老理論做了重要補充。他注意到了許多基因都具有多效性,在生物體的不同發育時期可能有不同的作用,指出那些在生命的後期有害的基因,在生命發育的早期並不一定都要保持沉默,只不過它們在當時能起到有益的作用。換句話說,那些在生命的早期發揮正常的功能的基因,在生命的晚期即使沒有發生突變,也能造成損傷。這樣的基因也會得到自然選擇的青睞,因為自然選擇更注重在生命早期的益處,而無視生命晚期才出現的害處。這個假說和後來分子遺傳學的發現相符。許多在老年時導致癌症的基因,都與調節細胞的生長、分化有關,在早期發育時起到重要的作用。
很顯然,一個生物群體中,老年個體的數目高低與年輕個體的死亡率成反比。如果年輕個體很少因為天敵、惡劣氣候、食物短缺、傳染病等因素死亡,那麼就會有許多個體能進入老年。反之,如果許多年輕個體都因故而死,就較少有個體能活到老年。因此,如果衰老的起因是由於自然選擇無法清除導致衰老的壞基因,那麼如果年輕個體的死亡率越高,壞基因就越沒有機會表達出來讓自然選擇清除,就會在後代中越積越多。我們可以預測,那些生活在惡劣環境下的群體,就會整體上衰老得更早、更快。美國愛達荷大學的斯蒂芬·奧斯達德(Steven Austad)對弗吉尼亞負鼠的觀察巧妙地驗證了這個預測。弗吉尼亞負鼠做為一種壽命很短的哺乳動物,成了研究哺乳動物衰老的有用工具。這種負鼠的壽命大多數不到兩年。在其生命的第二年,所有的弗吉尼亞負鼠都出現了衰老的跡象,例如體重減少,眼球出現白內障,雌性生殖器官萎縮,生殖力下降。奧斯達德研究的是生活於喬治亞州沿海一帶的弗吉尼亞負鼠。在那裡的島嶼和大陸都分布著負鼠群,不過,生活在島嶼的負鼠天敵很少,而在大陸上則很容易成為多種天敵的食物。因此,大陸上的負鼠面臨著更大的生存壓力,根據我們的預測,它們也會衰老得更快,壽命更短。
奧斯達德發現,大陸的負鼠的確壽命比較短,但是這是不是由於衰老引起的呢?為了回答這個問題,奧斯達德測定了從野外不同年齡的負鼠尾巴抽取出來的膠原蛋白纖維的強度。膠原蛋白彼此之間能夠相互交聯而形成纖維。隨著年齡的增長,交聯的膠原蛋白越來越多,導致膠原蛋白組成的組織失去了彈性。奧斯達德把膠原蛋白纖維浸在尿素溶液中,然後拉扯膠原蛋白纖維。尿素能夠打破膠原蛋白纖維的交聯,減少膠原蛋白纖維的機械強度,直到它們承受不了拉扯而斷裂。因此,交聯的膠原蛋白數目越多,它們在尿素溶液中能夠承受拉扯的時間就越長。奧斯達德發現不僅膠原蛋白的交聯數目隨著負鼠的年齡增長而增加,而且大陸負鼠要比島嶼負鼠更早出現這種衰老信號,表明它們衰老得更快。
英國生物學家漢密爾頓(W.D.Hamilton)在六十年代為衰老理論建立了數學模型。自七十年代以後,這個模型已被許多實驗所證實。這個衰老理論預測,如果我們讓有性生殖生物的繁殖期提前,那麼經過若干代後,其壽命就會縮短。美國伊利諾大學芝加哥分校的戴維·梅茲(David Mertz)用麵包蟲檢驗了這個預測。麵包蟲的壽命大約一年,在其約270天的成年時期都能繁殖。梅茲對每一代麵包蟲,只選擇那些在成年後的前10天產下的卵培養。他的假設是,由這些早期卵產生的後代要比晚期卵產生的後代受到更大的自然選擇壓力,將會傾向於更早產卵。經過12代後,麵包蟲早期生殖力提高了大約10%,第一個月的產卵數目從417個增加到460個,而它們的壽命也相應地縮短了,雄蟲的壽命從271天降到231天,雌蟲的壽命從228天降到207天。
反過來,這個理論預測,如果延緩有性生殖的生物的繁殖期,那麼,經過若干代後就能延長其壽命。有多個實驗室以果蠅為材料驗證這個預測,都得到類似的結果。果蠅長到兩周左右就開始產卵。在其中一個實驗中,研究者將這些年輕的果蠅產的卵全都扔掉,只孵化那些年老果蠅(至少六周老)下的卵。這樣進行了十代以後,得到的果蠅的壽命是普通果蠅的兩、三倍,而且,它們顯得更充滿青春活力。它們更耐飢餓,更抗乾燥,行走能力和飛行能力也更強。
我們可以設想,如果我們也對人類進行類似果蠅的實驗,強迫晚育,而且在其後代患病時不用醫學技術拯救而聽任自然選擇將其淘汰,那麼進行十代以後,人類的自然壽命也會明顯延長。當然我們不可能做這種野蠻的實驗。要延年益壽,我們只能尋找別的辦法。既然衰老是由於自然選擇不起作用,累積了太多有害基因的結果,我們能不能想辦法去除這些有害基因呢?
幾千年來,人類已通過人工選擇的辦法根據我們的需要培養了無數動植物品種。人工選擇與自然選擇類似,也是一個去除壞基因、積累好基因的過程,只不過基因好壞的標準,是培養者認定的。在20世紀初,遺傳學剛剛建立的時候,有許多人也想到要對人類進行一番人工選擇,在西方國家掀起了一場「優生學」運動。這場運動由於後來被納粹德國拿來做為進行種族滅絕大屠殺的借口,而臭名昭著。但是至今仍有不少人認為用符合人道的方法搞「優生學」,未嘗不可。那麼我們有沒有可能通過優生學的辦法使人類變得更長壽?
優生學的一種辦法是讓攜帶「壞」基因的人節育或絕育,從而消滅該「壞」基因。但是,衰老並不是由個別的「壞」基因引起的,導致衰老的遺傳因素在所有的人身上都存在,因此是不可能通過這種辦法將其消滅的。而且我們在前面說過,有些導致衰老的基因在生命的早期具有正常的必要功能,更不可能將其清除。優生學的另一種辦法是讓攜帶「好」基因的人多生,提高該「好」基因在人群中的頻率。某些人非常的長壽,這可能和他們攜帶了能抗衰老的「長壽基因」有關。但是特別長壽的人只佔人類的極小的比例,提高他們的生殖率,對人群中長壽基因的頻率幾乎不會有影響。而且,我們很難預測某個人是否會長壽,等到一個人以長壽出名時,他早已過了生育期,沒辦法再讓他留下更多的後代了。
分子遺傳學的發展為我們征服衰老帶來了新的希望。當人類基因組計劃接近尾聲的時候,有些生物學家甚至宣稱在20年內人類就能通過遺傳工程而長生不老。的確,我們已經開發出和正在試驗多種遺傳工程技術,比如基因療法已獲得了一定程度的成功,在某個基因有缺陷時,我們可以往體內引入有正常功能的基因加以彌補。或許有一天,我們也能用類似基因療法的辦法,在適當的時候置換掉那些導致衰老的基因。但是根據我們上面介紹的衰老理論,衰老乃是長期累積的許多致命基因表達的結果。這些基因可能有成百上千個,與人體絕大多數的生物化學功能有關,並在不同時期表達。我們要征服衰老,首先要弄清楚衰老的所有機制,這意味著要找到所有這些跟衰老有關的基因,並了解它們的作用。這是一件極其複雜而困難的工作。即使找到了各種跟衰老有關的基因,也並非在實際上都能夠有辦法、有能力將其置換。這是一個並不令人樂觀的希望。
以下是方舟子的科普文章《有性之謎》:
為什麼會有性?
性對於生物體本身並不是一件什麼好事。對於雄性來說,他們要花費大量的時間和精力去尋找和討好配偶,或為求偶而戰,弄得傷痕纍纍乃至有生命危險。對於雌性來說,有性生殖的結果使她們的基因只能有一半傳給子女,而來自雄性的另一半未必就很優秀,說不定受騙上當被一個孬種所勾引。如果她們採用孤雌生殖,她們的基因就能百分之百地傳下去。至今還有幾千種動植採用無性或孤雌生殖,就避免了那「百分之五十」的代價。但是在現今存在的幾百萬種動植物中,為什麼絕大多數都採用有性生殖(或者是有性和無性生殖相結合),它們的雌性為什麼願意付出這「百分之五十」的代價?性在進化上究竟有什麼好處?這可以說是進化生物學上最大的謎團之一。自從費歇爾提出這個問題以來,已有各種各樣的答案。目前流行的觀點認為,有性繁殖帶來了基因重組,基因重組帶來了無窮無盡的變異,而豐富的變異更有能力接受生存的挑戰。這就象參加抽獎,單性生殖只是買了一張彩票,然後把它複印了許多次,複印得再多也不能增加中獎機率,而有性生殖卻是買了許多不同號碼的彩票,顯然最有可能中獎。
通過在每一代改變基因,有性物種能更好地躲避敵人(寄生蟲和捕食者)的追捕。為了能夠生存,必須不斷地更新(相應地,寄生蟲和捕食者也必須不斷地進化)。如果象單性生殖那樣,母子一成不變,原地踏步,就會被敵人追上,最終導致滅亡。所以,即使只有百分之五十的基因得到傳遞,也要比什麼都沒能傳下去的好。這種解釋,被稱為「紅後」假說,它得名於《鏡子背後》中象棋紅後對愛麗絲說的話:「為了停留在原地,要拚命地跑。」
「紅後」做為一種有吸引力的假說流行了許多年,近年來通過對一種同時具有有性和無性生殖的魚類的研究,才證實了這個假說:有性生殖的後代要比無性生殖的後代更不容易感染寄生蟲,而且變異越大,越不容易感染。
兩性戰爭
對於「紅後」假說能否完全解釋性的由來,大部分進化生物學家仍然表示懷疑。我們且把這個問題放到一邊,來看另一個看上去簡單而實際上也很難回答的問題,這個問題也是費歇在他劃時代的著作《自然選擇的遺傳理論》中提出來的:為什麼有性生殖的物種一般都有兩性?為什麼不象原生生物那樣只有一性,也能通過有性生殖交換基因?為什麼不象粘液黴菌那樣有十三種性別?兩性,意味著只能在百分之五十的群體中尋找配偶,如果只有一性,就能找除自己以外的任何個體,如果有十三性,假定跟任何異性都可以交配的話,找到配偶的機會就會大大增加。
對這個問題的回答也是近年來的事,它涉及到所謂基因組內衝突。在細胞中,不僅細胞核有基因,細胞質中的線粒體(植物還包括葉綠體)也有自己獨立的基因。兩個細胞如果融合在一起,會出現一個問題:兩個細胞核的基因可以結合在一起遺傳給後代,線粒體的基因卻沒辦法這麼辦,因為線粒體有許多個,而且數目不定,沒法一一配對。沒法配對,誰又都不讓著誰的話,就只有用戰爭解決了。事實上,線粒體確實能夠用酶把對方的線粒體消滅掉。因此,如果交配時兩個細胞完全融合的話,線粒體之間的戰爭將使得交配成為一場對雙方都沒有好處的災難。為了避免這樣的災難,一方拋棄了自己的線粒體,而只保留細胞核的基因,這就成為了精子;而另一方同時保留細胞核和線粒體的基因,成為了卵子。兩種性別由此誕生。
對於原生生物來說,它們在行有性生殖時,細胞並不相互融合,只是交換細胞核。而且為避免近親繁殖,它們的細胞核有多種不同的類型,並非任意兩個個體都能交配。
那種有十三種性別的粘液黴菌又如何呢?深入的研究發現,這十三種性別並不是平等的。同樣為了防止線粒體之間的戰爭,存在著一個等級森嚴的制度:比如說,第十三號的性可以跟任何別性交配,在交配時只有它能夠遺傳下線粒體基因,其它的性必須拋棄自己的線粒體;對於第十二號的性來說,只有在跟十一號或者低於十一號的別性交配時,才有保留線粒體基因的特權;依次類推。
可見如果只有一性,或者有兩個以上的性,反而讓有性生殖變得複雜起來,不如只有兩性那麼簡單明了。也許正是為了不讓生活太複雜,大家才都採用兩性制度。
在粘液黴菌中,低一號的性有時會發生突變,拒絕拋棄自己的線粒體,其結果是跟與之交配的高一號的性同歸於盡。如果這樣的造反持續下去,等級森嚴的制度最終會垮台,性別的種類會越來越少,直到只剩下兩種性。
也許,今天的兩性制度,正是以前多性制度垮台之後的結果。如果連精子也要造反,那就只有死路一條,什麼也遺傳不下去了。
雖然在這場線粒體戰爭中,精子為了顧全大局而舉手投降,但是精子和卵子之間仍然還在為了傳遞自己的基因而明爭暗鬥。遺傳學家發現,在小鼠中(人類也應該一樣),來自父方的基因會刺激生長激素的表達,促使胎兒長得更大。胎兒出生時越重,就越健康越容易存活,但是母親懷孕和生產時付出的代價也越高,可能會影響以後的生育。對於父方基因來說,它只管帶著它的胎兒的命運,而不管母親以後能否生育;而母親本身卻不能只做這麼一鎚子買賣,她還想在生下這一胎後還能繼續生育,有更多的子女傳遞自己的基因,因此,毫不奇怪,來自母方的基因會試圖消除胎兒的生長激素,抵制胎兒的生長。胎兒的最後大小,就是父方和母方基因互相爭奪達到平衡的結果。
性,是一場傳遞自己的基因的戰爭。
性乎愛乎?
在把生物學原理應用於人類時,必須牢記這一點:人類是一種文化動物。人類的行為不僅被先天的生物本能所決定,而且也受到後天的文化、社會因素的影響。怎麼區分這兩者呢?一種方法是研究比較在不同文化、不同社會的人類行為,如果他們具有共同點,這些共同點就可以認為是由先天的生物本能決定的。
在八十年代,為了找出影響人類求偶的先天因素,人類學家調查了來自37個社會的上萬名男女,結果發現他們對配偶的標準都相當一致,也就是「男人愛貌,女人愛財」:男人比女人更注重對象的生理吸引力,而女人比男人更注重對象的經濟狀況。而且,男人更傾向於選擇比自己年輕的對象,而女人更喜歡比自己年老的對象,在這37個社會中,最理想的年齡差別竟然都是男方比女方大三歲。
從進化生物學的原理來看,這是很容易理解的。男性的生殖期要比女性長得多,從青春期開始一直到六七十歲,男性都具有生殖能力,而女性的生殖能力在三十歲以後迅速降低,停經以後就完全中止。在醫學不發達的時代,女性最安全的生育年齡是三十歲之前。因此,在求偶時,男性要比女性更為注重對象的年齡和健康狀況,也就是生殖能力。女性吸引男性的那些生理特徵,比如光滑的皮膚、鮮亮的頭髮、明媚的眼睛、豐滿的身材,其實都是年輕、健康的標誌。而做為要承擔撫養子女的主要責任的女性,她們希望對象能夠有較好的經濟能力為她們和子女提供優厚的生活條件,這也是不難理解的。
女性選擇男性,男性同時也在選擇女性,這種雙向選擇使得人類的求偶在動物中顯得很特別,因為在動物中,選擇往往是單向的(一般是雌性選擇)。在哺乳動物中普遍存在的雄性競爭,在人類中也不起顯著作用。具有雄性競爭的動物的一個特徵是雄性的體形要比雌性大得多,從大百分之五十到百分之六百不等;而在人類,男性與女性的體形差異不是很大,只大百分之三十左右,這是那些一夫一妻或「溫和的」(靠炫耀而不是靠爭鬥來獲得配偶)一夫多妻的動物的特點。因此,人類本質上是一夫一妻或溫和的一夫多妻的動物。
人類區別於其它動物的另一個特點,是性生活對於維持配偶關係無比重要。正如英國著名動物學家莫里斯(D. Morris) 在其名著《裸猿》(1967年)一書中所強調的:人類是性的動物。在所有的動物中,再也找不到另一種動物象人類這樣沉迷於性行為(也許只有人類的近親矮小黑猩猩可跟人類一比),可以一年四季地交媾,而別的動物只在短暫的發情期才能發生性行為。在一百九十三種現存靈長類(猴子和猿)中,人類女性具有最大的乳房(乳房過大對哺乳有害無益),人類男性具有最大的陰莖(勃起時平均長度為13厘米,而靈長類中體形最大的大猩猩只有3厘米),這都很可能是兩性互相選擇的結果。在所有的靈長類動物中,只有人類是赤裸無毛的,對於它的由來動物學家們爭論不休,但正如達爾文首先指出的,它可能是性選擇的結果;的確,無毛使我們的皮膚對撫摸的敏感性大大增強,而觸覺在人類性行為中的重要性是不用多言的。在所有的動物中,只有人類兩性在性行為中都能夠感受快感,儘管某些動物學家認為某些高等靈長類的雌性也具有性高潮,但那與人類女性性高潮相比,實在是微不足道的。
所有的這一切表明,在進化過程中,性選擇在促使人類的兩性形成長期的、不斷被加強的愉快的結合。這種現象,我們稱之為愛。
這麼熱鬧
我來說兩個。
說道地球的演化,不得不提月亮。
推論是,在地球早期遭受火星大小的行星撞擊後形成的月亮:
圖片來自https://www.youtube.com/watch?v=6jUpX7J7ySo和https://www.youtube.com/watch?v=JGXi_9A__Vc
隨後在地球引力的作用下,月亮被地球長期潮汐鎖定(潮汐鎖定_百度百科)。
而這一演化不得不說是意義重大的:
1.首先,月亮是晚上最亮視星等的物體,沒了月亮,最亮的就是金星了:
自己感受一下。
受到影響最深的就是夜行動物,比如貓頭鷹。生態鏈又會是不一樣的情形。
2.潮汐的改變
這個不用說了,很多科幻作品裡面都說到了,地球的潮汐實際上是受到月亮和太陽的相互作用,但是因為月亮距離太近,所以如果不存在月亮的話,潮汐會減弱到原來的40%,高潮可能在中午出現:
圖片來自https://www.youtube.com/watch?v=XMlrdUNb1is
這個對淺海生物鏈的打擊是巨大的,比如珊瑚等。
3. 軌道交角
我們知道地球的磁極和黃赤交角是很穩定的:
圖片來自https://www.youtube.com/watch?v=XMlrdUNb1is
這是因為這樣的黃赤交角,給了我們穩定的晝夜交替和四季更迭。如果沒有月亮,我們就會受到周圍行星比如金星的引力干擾。這個最典型的例子就是火星:
圖片來自https://www.youtube.com/watch?v=XMlrdUNb1is
火星的交角的震蕩可以到35度,最小到15度,極點的冰川是不是回漂到赤道上去。
如果沒有月亮,地球的黃赤交角可以變成零度,當季馬上就結束了。有時又可以變成85度,像天王星那樣。躺著繞太陽轉:
圖片來自圖片來自https://www.youtube.com/watch?v=XMlrdUNb1is
一年中兩極輪著爽,六個月你夜晚冰天,六個月他白晝樂浴。
4.自轉加快
有人提出說,在月亮沒出現以前,地球的自轉速度是現在的4倍左右,也就是說一天可能只有8到9個小時,月亮形成後,提供了一個引力剎車作用,慢慢的減緩地球的自轉,沒有月亮的話,生物鐘得重寫,那麼生物的形態級會跟現在差別巨大了。
5.我們的盾牌
月球可以說是地球的一副人肉盾牌,可以為地球擋住大多數的隕石,使得地球受到隕石打擊的概率大大降低,當燃它的作用肯定比不上木星,但是地球也受益匪淺。
6.公轉軌道穩定
月亮的存在能使地球與太陽的保持一個合適的距離,這樣地球上的熱量才能恰到好處,生命才不會因為太熱或者太冷而不能生存。
摘自如果月球沒有了怎麼辦?地球和人類會是什麼結果?
另一個演化的重大意義就是Dynamo(Dynamo theory),也叫「地球發動機」,這個相信不少學電動力學的同學比我要更懂。
雖然說這只是個理論,但是它涵蓋了一個地球磁場形成的機制:
圖片來自Dynamo theory
在地核附近,液態鐵會繞著固體核心流動,對流著滾動,形成一種複雜的電流模式,把能量轉化為磁場,由兩極逸出,因為與發動機的原理大同小異,因此叫「地球發動機」:
圖片來自https://www.youtube.com/watch?v=JGXi_9A__Vc
這個地球的磁場重要性就不用多說了,磁場替地球擋開了太陽風,太陽風被導走,繞過了地球,因此也保護了大氣層與地球上的萬物:
圖片來自https://www.youtube.com/watch?v=JGXi_9A__Vc
當然,有時太陽風暴會與地球磁場交纏起來,就會在兩極爆發出燦爛炫目的極光:
沒有地球發動機,太陽風會吹走地球大氣層和水,想到誰了嗎?
為了證實鐵質地核能產生磁場,科學家曾經做過一個實驗,在馬里蘭大學的Geodynamo實驗室里,他們用一個直徑3.048米,重26噸的球體來模擬地球深處的環境,中心放置一個金屬球,作為地球的核心,並在周圍伴有轉動時速為90 miles/h的液態鈉,模仿液態金屬圍繞地核運轉的作用,整個系統運作起來就像汽車的發電器,用盤卷的電線產生電力,在實驗中,液態鈉圍繞核心滾動,產生磁場:
不過,從最新的《Nature》雜誌上的文章看,他們並不是這麼認為的:
圖片來自http://www.nature.com/nature/journal/v529/n7586/full/nature16495.html
關於地球核心的「地球發電機」(英文dynamo,它產生地球的全球磁場)的現有模型不能解釋其明顯的長壽命:它已存在了超過34億年,佔地球歷史的大部分時間。尤其是,現在估計鐵的熱傳導性比過去所認為的高,說明熱對流和放射生熱是不足以維持「地球發電機」的。在這項研究中,Joseph O』Rourke和David Stevenson顯示,來自地核的含鎂礦物質的沉積會充當「地球發電機」的另一動力源。他們提出,早期地球上的巨大撞擊之後在高溫下發生的平衡過程讓少量鎂分流進了地核。他們同時還發現,鎂以氧化物或硅酸鹽形式從冷卻中的地核向地幔之下的運輸是一個比內核生長更高效的浮力源。這樣一個「地球發電機」是有可能經歷整個地質時間而倖存下來的,即便地核放射生熱很小、地核冷卻很慢。
摘自《自然》 要覽:鎂處於「地球發電機」的核心位置
關於地球演化超乎人想像的地方真的、實在是太多了,對其深入研究十分必要,因為這不止是在乎從前,更關乎未來。
對我們而言,填飽肚子或許才是最為重要的。
當然,時不時的,總會有人想透過魚缸看看外面的世界:
圖片來自goldfish big eye
謝邀
地球上,最初的植物是沒有葉子的!
預警:圖片來自網路,侵刪,別當真,現在的植物和古代是兩碼事,僅僅是為了方便理解哈
那個時候植物長得應該是這樣子
我簡單的回顧下地球的植物史
最早的植物祖先,應該是一批光合細菌,大概是30億年前。
其實光合細菌最古老的不是綠色的,應該是紫色菌,今天這些菌還存在。而綠色菌最後取得了決定性勝利,至於為什麼,應該是跟光的選擇性吸收有關。因為從一開始它們反射綠色光,這也是為什麼世界是綠色的原因。
這是地球史上最偉大的一頁。也是我們最後出現的基礎之一。
因為,有了光合細菌的出現,地球上開始出現了氧氣,它們在地球孕育生命,沒有它們,我們的星球將與火星一樣。有了氧氣和臭氧層,我們從此不畏懼紫外線,為什麼生物在海洋中孕育?因為海洋可以抵擋無數的射線,特別是紫外線
後來,不知道啥時候,這批細菌內共生,進化成了最古老的植物,就是海水中的無數綠色藻類
大約4億年前的志留紀晚期(4.4-4.1億年),地球上偉大的新篇章開始了,植物開始登陸啦!這一登陸,改變了地球。
由於缺乏競爭者,很快(大概一億年吧),地球覆蓋上了綠色
由於植物的光合作用,使得,地球上的氧氣含量逐步增加,經過大概一億年的野蠻生長,到了石炭紀(3.6-2.8億年),地球的含氧量達到了史無前例的高,超過了30%,高濃度的氧氣,使得地球產生了無數巨型動物,史前怪獸,比如超過一米的蜻蜓(這個原因依然是,含氧量的增加,使得昆蟲有了長大的可能性。因為許多昆蟲是通過遍布全身或部分肌體的氣管吸收氧氣的。在同一環境下,體型越大,氣管(呼吸系統)體積就越大。但當氧氣濃度高時,生物不需靠增大呼吸系統的體積來為增大的體型提供更多氧氣,因此呼吸系統對體型的限制影響降低了,允許生物向更大體型進化。)
然而,植物史上第一次危機出現了!這次危機,差點毀掉了地球(自然界)。
我們來回顧下植物光合作用的原理
光+水+二氧化碳=葡萄糖+氧氣
這個公式里,光來自太陽,水地球很多,而一個核心制約因素,二氧化碳,成為了勒在植物脖子上的一個繩索。
那個時候的植物,瘋狂的吸收二氧化碳,然後結果,一瞬間,地球的二氧化碳,不夠用了!!!霧草,什麼鬼,二氧化碳不夠用了?沒錯,看到今天的溫室效應,你是不是覺得很離奇?
但是事實就是這樣,地球上的二氧化碳不夠光合作用了。植物靠吃二氧化碳為生,一旦二氧化碳沒有了,那植物就無法維持了,於是地球上第一次危機就這麼誕生了。
無數植物死亡了。
而這個時候,有部分植物開始尋找新的路徑,於是葉子開始登上了舞台
(一定要記住進化論的核心哦,突變是隨機的,選擇是有方向的。
回到這裡,葉子是隨機出現的,而低濃度二氧化碳僅僅是一個自然選擇過程,二者不存在最直接的因果關係)另外,這裡的圖片是被子植物,出現在侏羅紀,更早的是裸子植物。藻類-苔蘚-蕨類-裸子-被子
葉子的出現,是植物進化史上偉大的一頁。因為葉子的出現,從此植物再也不依靠樹榦和枝條來進行光合作用,而是用葉子來進行光合作用。
植物的葉子使得植物光合作用的範圍,增加了幾百萬倍以上。而且葉片可以更好的利用空氣中稀薄的二氧化碳來進行光合作用。
於是,植物存活下來了
但是,悲劇還在上演。
因為葉片的出現,使得植物可以吸收更多的二氧化碳,他們的確存活了,但本質上,地球的二氧化碳還在持續減少,而且再加速減少(吸得更猛了),如果沒有新的二氧化碳來源,那麼,植物將全部死去,或者,換成其他的氣體,比如,固氮。
然而,這個時候,真菌拯救了地球,這個內容可以參考巴甫洛夫大神的作品。
也許在最初的時候,誰都沒想過去分解過植物纖維,動物的胃也不行。大量的植物屍體,那就是一個垃圾天堂。直到有一天,地球已經無法承載了。而真菌開始大展手腳,他們分解了植物,使得碳循環成功的流轉起來,補充了最後缺失的一環。
(一定要記住進化論的核心哦,突變是隨機的,選擇是有方向的。
回到這裡,真菌是隨機出現的,分解植物僅僅是一個自然選擇過程,二者不存在最直接的因果關係)
這就是今天的綠色世界。
over。
非常感謝醫學大神 @Serena Yu和地質學大神 @雲舞空城對本答案的批判指正和完善,也讓我從中學到了更多的知識。謝謝
————————————————補充:授人以漁————————————————————
本人不是學植物和地質的,所以寫作過程難免疏漏甚至會犯很多原則性的錯誤,當然也比較懶散,比如石炭紀時期的地球形狀。
本文的主要參考內容包括但不限於以下內容,這幾篇文獻都很精彩。
1.Harrison C J, Corley S B, Moylan E C, et al. Independent recruitment of a conserved developmental mechanism during leaf evolution[J]. Nature, 2005, 434(7032): 509-514.
2. Edwards, D., Feehan, J. Smith, D. G. A late Wenlock ?ora from County Tipperary, Ireland. Bot.J. Linn. Soc. 86, 19–36 (1983).
3. Gifford, E. M. Foster, A. S. Morphology and Evolution of Vascular Plants (Freeman, New York,1989).
4. Boyce, C. K. Knoll, A. H. Evolution of developmental potential and the multiple independent origin of leaves in Paleozoic vascular plants. Paleobiology 28, 70–100 (2002).
5. Kenrick, P. Crane, P. R. The Origin and Early Diversi?cation of Land Plants: A Cladistic Study (Smithsonian Institution Press, London, 1997).
本文的撰寫過程也參考了這個紀錄片
我覺得最超乎我想像的是地質學家可以通過研究幾塊石頭來推演幾十億年前的地質歷史。
要說神奇莫過於,無論零上五十度,還是在冰封時期,或者含氧量極高的時期,又或者真菌沒有趕上腳步的時期,地球上的生態鏈都是完整的。
物種在不斷的更迭,環境在不斷的變化,我們站在人類的角度,給每個時期賦予不同的名字,但這只是站在人類認知的角度。站在地球本身的角度而言,生態鏈一直都完整的存在。
地球彷彿是有意志的,有靈魂的,一切都在冥冥中被這個東西主宰。他具備糾偏及自我修復能力,在這種能力之下,任何物種都不可能讓生態鏈毀滅,他們毀滅的只是自己賴以生存的環境,一旦他們賴以生存的環境毀滅,此物種消失,彼物種補上來,生態鏈卻一直都完整的存在。對於這個主宰而言,生態鏈裡邊的每一個環節,每一個物種是什麼,並不重要。
從這個角度而言,所謂的人類正在毀滅地球的言論,只是自欺欺人的鬼話。人類不可能毀滅地球,人類只能夠毀滅自己賴以生存的環境而已。所謂的毀滅地球,對於這個無形中的主宰而言,只是讓人類這個物種早點退出生態鏈而已。
他不斷在變化,但又是有規律的。
他不會受任何變化的影響,又永遠不會消亡。
他看不見摸不著聽不到,但又存在,從萬物中彷彿能看到他的影子。
最驚人的難道不是耗散結構的產生嗎?
沒有人想到《生活大爆炸》片頭那由109張圖片組成的地球史嗎?
1.
細胞有絲分裂:生命從這裡開始,又稱為間接分裂,由W. Fleming (1882)年首次發現於動物及E. Strasburger(1880)年發現於植物。特點是有紡錘體染色體出現,子染色體被平均分配到子細胞,這種分裂方式普遍見於高等動植物(動物和低等植物)。是真核細胞分裂產生體細胞的過程。
2.
細胞核複製:細胞核(nucleus)是細胞中最大、最重要的細胞器,它是由核膜(nuclear membrane)、核骨架(nuclear scaffold)、核仁(nucleolus) 幾部分組成。細胞核是細胞的控制中心,在細胞的代謝、生長、分化中起著重要作用,是遺傳物質的主要存在部位。
3.
水生生物:科學家認為這個多樣性的世界是從海洋起源的,因此最早的動物應該是水生生物。
4.
火山爆發:早期地球地殼活動頻繁,常常有火山爆發,這雖然給生物帶來了災難的,但是卻為大氣層帶來足夠的二氧化碳等氣體,對穩定地球溫度起到非凡的作用。
5.
桫欏(Alsophila spinulosa(Hook.) Tryon)是現存唯一的木本蕨類植物,極其珍貴,被眾多國家列為一級保護的瀕危植物。隸屬於較原始的維管束植物―蕨類植物門桫欏科。桫欏是古老蕨類家族的後裔。
6.
兩棲動物:兩棲動物經過漫長的進化過程,地球上原來生活在海洋里的生物開始從海里轉到陸地上生活,兩棲動物出現,從而進一步進化出爬行動物。
7.
海鬣蜥:生活在厄瓜多加拉帕戈斯群島的海岸上,外貌很像史前動物的爬行動物,乍一看它們,那古怪的樣子著實令人生畏。有人把它們稱作「龍」,其實並不是龍,而是海鬣蜥。海鬣蜥是世界上唯一能適應海洋生活的鬣蜥。它們和魚類一樣,能在海里自由自在地游弋。它們喝海水,吃海藻及其它水生植物。
8.
梁龍(學名Diplodocus),是梁龍科下的一屬恐龍,它的骨骼化石首先由塞繆爾·溫德爾·威利斯頓(Samuel Wendell Williston)所發現。梁龍生活於侏羅紀末的北美洲西部,時代可追溯至1億5000萬至1億4700萬年前。是有史以來陸地上最長的動物之一。
9.
劍龍(左) 馬門溪龍(右,存疑)
10.
猛獁象:古脊椎動物,哺乳綱,長鼻目,真象科。猛獁的生活年代約1萬1千年前,源於非洲,早更新世時分布於歐洲、亞洲、北美洲的北部地區,尤其是凍原地帶,體毛長,有一層厚脂肪可隔寒,夏季以草類和豆類為食,冬季以灌木、樹皮為食,以群居為主。最後一批猛獁象大約於公元前2000年滅絕。
11.
大猩猩:人與現代類人猿存在親緣關係,具有共同的祖先。約6500萬年前,一顆寬度約16公里的隕石撞擊到了今天墨西哥的尤卡坦半島上,造成巨大災難,當時地球上包括恐龍在內的三分之二的動物物種消亡滅絕,爬行動物的黃金時代結束,原始哺乳類動物逃過劫難經過漫長歲月存活下來,之後迅速進化。
12.
人類進化史 :從猿猴到人類。
13.
輪子:被稱作是人類歷史上最重要的發明,很多學者把他與火的使用相提並論,可見其重要意義。人類馴服火的歷史超過150萬年,而開始使用輪子只有區區6000年。美國著名人類學家羅伯特·路威曾斷言:凡使用輪車的民族,無一不是直接間接從巴比倫學來的。
14.
岩畫:古人類集體狩獵的場景,氏族社會誕生了,氏族社會體現了人類的社會屬性。
15.
巨石陣:又稱索爾茲伯里石環、環狀列石、太陽神廟等名,是歐洲著名的史前時代文化神廟遺址,位於英格蘭威爾特郡索爾茲伯里平原,約建於公元前4000~2000年(2008年3月至4月,英國考古學家研究發現,巨石陣的準確建造年代距今已經有4300年,即建於公元前2300年左右)。
16.
復活節島石像:復活節島是太平洋東南部的一個島嶼,島上矗立著600多尊巨型石像,復活節島上的石像,一般高7-10米,重達30-90噸,有的石像一頂帽子就重達10噸之多。所有石像都面向大海,表情冷漠,神態威嚴。這些石像是什麼人雕刻的?用途?如今還是未解之謎。
17.
馬丘比丘文明:被稱作「失落的印加城市」,是保存完好的前哥倫布時期的印加遺迹,位於現今的秘魯境內,也是世界新七大奇蹟之一
18.
馬丘比丘城
19.
墨西哥阿茲特克文明:傳說阿茲特克人的祖先是從北方一個叫阿茲特蘭的地方來的,他們根據太陽神威齊洛波契特里的指示往南來到阿納瓦克谷的特斯科科湖;當他們來到湖中央的島嶼時,他們看到一隻叼著蛇的老鷹停歇在仙人掌上,這個意像告訴他們應該在這裡建造城市。1325年阿茲特克人在這個地方建立了特諾奇提特蘭。
20.
墨西哥金字塔:瑪雅文明的一部分,瑪雅人是中美洲地區和墨西哥印第安人的一支。公元前約2500年就已定居今墨西哥南部、瓜地馬拉、貝里斯以及薩爾瓦多和宏都拉斯的部分地區。
21.
埃及金字塔:埃及金字塔中最大的是以高聳巍峨而被古代世界七大奇蹟之首的胡夫大金字塔。據一位名叫彼得的英國考古學者估計,胡夫大金字塔大約由230萬塊石塊砌成,外層石塊約115000塊,平均每塊重2.5噸,像一輛小汽車那樣大,而大的甚至超過15噸。
22.
獅身人面像:在公元前2610年,法老胡夫來這裡巡視自己快要竣工了的陵墓--金字塔。胡夫發現採石場上還留下一塊巨石。胡夫當即命令石匠們,按照他的臉型,雕一座獅身人面像。像高二十米,長五十七米,臉長五米。
23.
羅摩衍那:印度史詩主要講述阿逾陀國王子羅摩(Rama)和他妻子悉多(Sita)的故事。羅摩衍那和另一部更長的史詩《摩訶婆羅多》是印度文化的基礎,對印度文學、宗教的發展有相當大的作用,中國文學作品中的《西遊記》也受到它的影響。羅摩在印度文化中的地位甚至相當於耶穌在基督教世界文化中的地位。
24.
泰國馬賽克壁畫(存疑)
25.
釋迦摩尼:佛教創始人
26.
摩西雕像:摩西是紀元前十三世紀的猶太人先知,舊約聖經前五本書的執筆者。帶領在埃及過著奴隸生活的以色列人。到達神所預備的流著奶和蜜之地——迦南(巴勒斯坦的古地名,在今天約旦河與死海的西岸一帶),神借著摩西寫下《十誡》給他的子民遵守,並建造會幕,教導他的子民敬拜他。
27.
帕提農神廟:希臘首都雅典衛城坐落的古城堡中心,是雅典衛城最重要的主體建築,帕特農神廟之名出於雅典娜的別號Parthenon,即希臘文∏αρθενωσ的轉寫,意為「處女」。帕台農神廟也譯為「帕特農神廟」。為了歌頌雅典戰勝波斯侵略者的勝利而建。
28.
耶穌犧牲像:傳統基督教神學觀點認為耶穌生於伯利恆,而歷史學觀點則認為耶穌生於加利利的拿撒勒。根據福音書,AD33年,在耶路撒冷的猶太祭司壓力下,耶穌被古羅馬猶太行省執政官彼拉多判處在十字架上釘死,並且死里復活升入天國。耶穌生平見於基督教新約的四大福音書。
29.
西班牙宗教裁判所:是負責偵查、審判和裁決天主教會認為是異端法庭,曾監禁和處死異見份子。
30.
長城:長城是古代中國在不同時期為抵禦塞北游牧部落聯盟侵襲而修築的規模浩大的軍事工程的統稱。長城東西綿延上萬華里,因此又稱作萬里長城。它與天安門,兵馬俑一起被世人視為中國的象徵。
31.
巴黎聖母院:(塔尖尚未完工)是一座位於法國巴黎市中心、西堤島上的教堂建築,也是天主教巴黎總教區的主教座堂。聖母院約建造於1163年到1250年間,屬哥特式建築形式,是法蘭西島地區的哥特式教堂群裡面,非常具有關鍵代表意義的一座。
32.
泰姬陵:印度莫卧兒王朝第5代皇帝沙賈汗為了紀念他已故皇后阿姬曼·芭奴而建立的陵墓,被譽為「完美建築」。
33.
比薩斜塔:是義大利比薩城大教堂的獨立式鐘樓,於義大利托斯卡納省比薩城北面的奇蹟廣場上。始建於1173年,設計為垂直建造,但是在工程開始後不久(1178年)便由於地基不均勻和土層鬆軟而傾斜,1372年完工,塔身傾斜向東南。
34.
大衛像:米開朗基羅26歲受委託雕塑「大衛雕像」,30歲時完成,雕像由一整塊純白大理石雕成,米開朗基羅精研肌膚、血管紋路及關節,被推崇為古典藝術品的典範。1504年9月8日,大衛像首次在佛羅倫薩展出。
35.
維特魯威人:實際上這是達芬奇為一本書寫的評論里配的插圖,而這本書的作者就叫維特魯威。許多年以來,這幅畫作的基本構圖被視為現代流行文化的符號和裝飾,廣泛應用於各種招貼畫、滑鼠墊和T恤衫。
36.
馬薩諸塞灣:北大西洋小海灣,1620年12月,從歐洲來的第一批清教徒由荷蘭乘「五月花」帆船駛入普利茅斯港內登岸。
37.
維京海盜:維京人(Viking)泛指北歐海盜,他們從公元8世紀到11世紀一直侵擾歐洲沿海和英國島嶼,其足跡遍及從歐洲大陸至北極廣闊疆域,早於哥倫布發現新大陸。
38.
巴斯科·努涅斯·德·巴爾沃亞:太平洋發現者
39.
哥倫布發現新大陸:土著們拿著珠寶迎接肩上扛著火槍的發現者。哥倫布,先後4次出海遠航發現了美洲大陸,開闢了橫渡大西洋到美洲的航路,證明了大地球形說的正確性。不過開始的時候,大家不知道新大陸是哥倫布發現的,哥倫布以為自己到了印度,所以現在美洲土著叫印第安人,而另外一個人亞美利堅用自己的名字命了名。
40.
聖女貞德:英法百年戰爭期間,法國農家少女貞德領導法國人民,戰勝英國。
41.
拿破崙·波拿巴:法國近代資產階級軍事家、政治家、數學家。法蘭西共和國第一執政(1799-1804),法蘭西第一帝國皇帝(1804-1814)(1815),義大利國王,萊茵聯邦保護人,瑞士聯邦仲裁者。
42.
清教徒:1620年五月花好載著第一批英國基督教清教徒誤打誤撞到達北美洲,在位於現在的麻薩諸塞普洛文斯鎮的鱈魚岬登陸,建立了新英格蘭的第一個殖民地普利毛斯。
43.
波士頓傾茶事件:1765年英國出台的《印花稅法》等法案導致北美殖民地居民的強烈不滿。波士頓商人為抵制英國政府所經營的來自英屬東印度公司的中國茶葉,同時走私自己弄來的茶葉以逃避關稅,致使東印度公司的茶葉銷量一落千丈。1773年英國國會頒布《茶葉法案》,允許東印度公司直接到北美市場銷售,這樣可以把價格降到比走私的茶葉還低,並由英屬東印度公司壟斷茶葉貿易,以幫助英國本土商人。同年,波士頓革命分子打扮成印地安人摸到英國貨船上,將342箱茶葉倒入港口內。隨後英國政府下令關閉波士頓港口,將戰船和軍隊駛入殖民地。此舉也成為北美獨立戰爭的導火索。
44.
1美元背面圖案:1792年美元第一次發行,是一個未完工的金字塔,在金字塔的底部用羅馬數字刻著日期1776。在金字塔將要完工的頂端,所謂的普羅維登斯之眼觀察著一切。當然,更多人更認可這是一個共濟會的標誌,史上最神秘的組織。
45.
《獨立宣言》:(The Declaration of Independence)為北美洲十三個英屬殖民地宣告自大不列顛王國獨立,並宣明此舉正當性之文告。1776年7月4日,本宣言由第二次大陸會議於費城批准,當日成為美國獨立紀念日。46.
美鈔上的林肯:美國第16任總統。他領導了美國南北戰爭,頒布了《解放黑人奴隸宣言》,維護了美聯邦統一,為美國在19世紀躍居世界頭號工業強國開闢了道路,使美國進入經濟發展的黃金時代,被稱為「偉大的解放者」。 林肯擊敗了南方分離勢力,維護了美利堅聯邦及其領土上不分人種、人人生而平等的權利。內戰結束後不久,林肯遇刺身亡,是第一個遭遇刺殺的美國總統。
47.
喬治·華盛頓:(George Washington,1732年-1799年),1775年至1783年美國獨立戰爭時任大陸軍(Continental Army)的總司令,領導美國獨立,被尊為「國父」。他在兩屆總統任期中設立了許多持續到今天的政策和傳統。在兩屆任期結束後,他自願放棄權力不再謀求續任。他和林肯被認為是美國歷史上最偉大的兩位總統。
48.
美國憲法(we the people):1787年5月,美國各州(當時為13個)代表在費城(Philadelphia)召開制憲會議,同年9月15日制憲會議通過《美利堅合眾國憲法》。
49.
格蘭特總統:美國第18任總統,美國內戰後期聯邦軍總司令。父親是一位皮革小商人,母親是位農場主的女兒,格蘭特的名字是家人用抓鬮的方式起的。格蘭特在父親的威逼下上了西點軍校,上學期間資質平平,沒想到後來成了美國總統。
50.
羅伯特·愛德華·李:(圖片文字錯誤)南北戰爭期間聯盟國總司令,與二戰時期赫赫有名的沙漠之狐埃爾文·隆美爾一樣,其以寡擊眾以少勝多但最終不敵的情勢為他贏得長久的名聲。戰後,他積極推動重建,在其生命的最後數年成為進步的大學校長。李將軍維持著聯盟國代表象徵及重要教育家的形象至今。
51.
南北戰爭時期的鐵甲戰艦:南北戰爭中工業革命帶來了軍事上的巨大進步,雙方使用了金屬彈殼和後裝填步槍作戰,使用鐵路和蒸汽船實現快速的兵力機動和集結,使用蒸汽鐵甲戰艦進行海戰。1864年8月5日,莫比爾港海戰中,鐵甲戰艦大顯神威,圖片應該就是這個時期的。
52.
西進運動中的大篷車:美國人民由北美東部向西部地區開發、移居的過程。它始自美國建國後,當初移民越過阿巴拉契亞山脈,進入密西西比河以東地區,從19世紀20年代起,移民開始越過密西西比河,進入美國新擴張的地區,40年代,加利福尼亞發現金礦,形成移民的「加利福尼亞熱」,19世紀末,西進運動結束。
53.
南北戰爭時期的截肢手術:拍攝於蓋茨堡,1863年7月。南北戰爭美國共死了60多萬人。
54.
美國鐵路:美國是世界上擁有鐵路最多的國家,美國於1830年5月24日第一條鐵路建成通車,全長21公里,從巴爾的摩至埃利州科特。19世紀50年代,築路規模擴大,80年代形成高潮。從 1850~1910年的60年間,共修築鐵路37萬餘公里,平均年築路6000餘公里。
55.
存疑?
56.
淘金熱:淘金熱是美國西進運動的產物,也是其中極為重要的一個環節。對美國18-19世紀的經濟開發,農業擴張交通革命,工商業發展具有重要的意義。淘金熱的高潮時段,美國幾乎所有的企業停止了營業,士兵離開了營房,農民典押田宅,工人扔下工具,公務員離開寫字檯,甚至連傳教士也離開了佈道所。
57.
加法機:法國人帕斯卡生於1623年。他在19歲時,就設計出了機械式加法機,這是世界上第一台機械式數字計算機。利用齒輪傳動原理,通過手工操作,來實現加,減運算的。
58.
貝爾:自學成才的榜樣,貝爾14歲從中學畢業後,在愛丁堡大學和倫敦大學學院聽課,而他大部分的知識主要靠自學和家庭教育。他的電話專利也來之不易,經過長期訴訟才拿到這項專利。
59.
東正教堂:1794年俄羅斯正教會傳教士在當時尚屬俄國的阿拉斯加建立教會。1872年,在舊金山建立第一座屬俄羅斯正教會的主教座堂。1890年,北美已有50萬信仰東正教的俄羅斯移民。1905年,教區中心遷紐約。
60.
禁酒令:電影《美國往事》的故事就是在這個背景下發生的。依據1919年10月16日批准的美國憲法第十八修正案和1919年10月28日通過的Volstead Act,禁酒令在1920年1月16日第18憲法修正案生效日開始執行,由聯邦禁酒探員執法,推行禁酒令的驅動力主要來自於共和黨和禁酒黨。
61
蒸汽機:工業革命所帶來的農業現代化。
62.
電燈:愛迪生的貢獻在於發明了世界上第一盞有實用價值的電燈,從此讓電燈走入千家萬戶。
63.
倫敦塔橋:是從英國倫敦泰晤士河口算起的第一座橋(泰晤士河上共建橋15座),也是倫敦的象徵,有「倫敦正門」之稱。該橋始建於1886年,1894年6月30日對公眾開放,將倫敦南北區連接成整體。
64.
埃菲爾鐵塔:1889年建成,高300米,天線高24米,總高324米。埃菲爾鐵塔得名於設計它的橋樑工程師居斯塔夫埃菲爾。從塔座到塔頂共有1711級階梯,共用去鋼鐵7000噸,12000個金屬部件,250萬隻鉚釘。巴黎世博會的遺產。
65.
自由女神像:法國在1876年贈送給美國獨立100周年的禮物。美國的自由女神像坐落於美國紐約州紐約市附近的自由島,是美國重要的觀光景點。自由女神像重45萬磅,高46米,底座高45米,其全稱為「自由女神銅像國家紀念碑」,正式名稱是「照耀世界的自由女神」。埃菲爾鐵塔的設計者是自由女神像的作者之一。
66.
womens land army :二戰期間大量男子入伍,婦女成為耕種土地的主要勞動力。
67.
南丁格爾:因她在克里米亞進行護理而聞名,被譽為「提燈女神」。1908年3月16日,她在88歲高齡時被授予倫敦城自由獎。她是世界上第一個真正的女護士,開創了護理事業。
68.
移民美國:(不是1929經濟危機,沒看每個人都露出陽光的笑容了嗎?)美國建國後來自世界各國的移民大量湧入美國,美國也被譽為「民族的熔爐」
69.
馬車(不知道有什麼含義)
70.
福特T型車:美國亨利·福特創辦的福特汽車公司於1908年至1927年推出的一款汽車產品。第一輛成品T型車誕生於1908年9月27日,位於密歇根州底特律市的皮科特(Piquette)廠。T型車以其低廉的價格使汽車作為一種實用工具走入了尋常百姓之家,美國亦自此成為了「車輪上的國度」。
71.
女權主義者:19世紀末興起的女權運動,1920年美國女性獲得投票權。
72.
西奧多·羅斯福:第26任總統,42歲就當上了美國總統。在他的總統任期內,對國內的主要貢獻是建立資源保護政策,保護了森林、礦產、石油等資源;建立公平交易法案,推動勞資和解。對外奉行門羅主義,實行擴張政策,建設強大軍隊,干涉美洲事務。
73.
波音P-12:波音公司生產的P12戰鬥機
74.
總統山:整個工程的建設於1927年開始,並於1941年宣告完成。這座山的擁有者是美國一位著名的律師:查爾斯·E·拉什莫爾,當時建造巨型雕像的目的是為了吸引遊客前來旅遊,現在已經成為美國重要的地標性建築。
75.
紅十字會自願者(左下角有紅十字標識)
76.
愛因斯坦:霍華德族人的驕傲,科學上的成就大家都耳熟能詳了,其實愛因斯坦年輕的時候,還扮演過類似於孔子的角色,到各國演講,宣傳他的和平理論,豈料遭到暗殺威脅,後來不得不輾轉到了美國。因為他認為,美國還勉強算是個各個種族能夠和平相處的地方。
77.
二戰颶風戰鬥機編隊
78.
質能方程:E表示能量,m代表質量,而c則表示光速。
相對論的一個重要結果是質量與能量的關係。質量和能量是不可互換的,是建立在狹義相對論基礎上,1915年他提出了廣義相對論。愛因斯坦1905年6月發表的論文,解釋了光的本質,這也使他於1921年榮獲了諾貝爾物理學獎。
79.
Pollock Jason的作品。抽象表現主義的先驅,開創了現代藝術。以其在帆布上很隨意地潑濺顏料、灑出流線的技藝而著稱,他的作品往往具有難以忘懷的自然品質。
波洛克繪畫所創造的神奇效果幾乎與他使用的筆和畫布毫無關係。他的繪畫已經完全替代了創作的本身,是一種近似表演藝術的創作形式。
80.
城市郊區化:城市化發展過程中的逆城市化現象。
81.
克萊斯勒城鄉Town Country:二戰結束後的第二年克萊斯勒恢復汽車生產,生產略有改進的戰前車型。克萊斯勒「Town Country」則推出新型轎車、雙門轎車和敞篷轎車版本。
82.
自動點唱機:1948年Robert Hope-Jones發明了Wurlitzer自動唱片點唱機。
83.
太空行走(美國航天員)
84.
太空梭:1981年4月12日,美國歷史上第一架正式服務ide太空梭「哥倫比亞」號首次發射。
85.
避孕藥:小圈7顆大圈21顆,一種周期型激素類避孕藥。1960年,首次發明了避孕藥,避孕藥的出現使女性得以從生育的苦難中解脫出來,獲得了更高的性自由。
86.
現代手術
87.
晶元:這是一種在硅板上集合多種電子元器件實現某種特定功能的電路模塊。它是電子設備中最重要的部分,承擔著運算和存儲的功能。集成電路的應用範圍覆蓋了軍工、民用的幾乎所有的電子設備。
88.
磁帶儲存設備: 磁帶存儲器的讀寫原理基本上與磁碟存儲器相同,只是它的載磁體是 一種帶狀塑料,叫做磁帶。寫入時可通過磁頭把信息代碼記錄在磁帶 上。當記錄代碼的磁帶在磁頭下移動時,就可在磁頭線圈上感應出電 動勢,即讀出信息代碼。
89.
軟盤:個人計算機(PC)中最早使用的可移介質。軟盤的讀寫是通過軟盤驅動器完成的。軟盤驅動器設計能接收可移動式軟盤,目前常用的就是容量為1.44MB的3.5英寸軟盤。軟盤存取速度慢,容量也小,但可裝可卸、攜帶方便。
90.
帝國大廈:是位於美國紐約市的一棟著名的摩天大樓,共有102層,由Shreeve, Lamb, and Harmon建築公司設計,1930年動工,1931年落成,只用了410天。美國經濟復甦的象徵,如今仍然和自由女神一起成為紐約永遠的標誌。摩天大樓的出現,是現代城市文明高度發達的象徵。
91.
地鐵:世界上首條地下鐵路系統是在1863年開通的倫敦大都會鐵路(Metropolitan Railway),是為了解決當時倫敦的交通堵塞問題而建。地鐵被認為是解決城市交通擁堵問題的最佳工具。
92.
好萊塢:本意上是一個地名的概念,港譯「荷里活」,是全球最著名的影視娛樂和旅遊熱門地點,位於美國加利福尼亞州洛杉磯市市區西北郊。現「好萊塢」一詞往往直接用來指美國加州南部的電影工業。好萊塢的名字房地產商哈維·威爾考克斯的夫人起的,原因只是她覺得這個名字很好聽。
93.
馬丁路德金:美國黑人領袖,1963年8月28日在林肯紀念堂前發表《我有一個夢想》的演說。1964年度諾貝爾和平獎獲得者。
94.
迪斯科
95.
輪滑鞋:1863年,美國的Plimpton,發現一途徑製造可使用的溜冰鞋。他提出一雙有四輪的溜冰鞋且輪子是並排,溜冰輪鞋它允許轉彎,和前進和向後溜冰。1884年,發明滾珠承軸的輪子幫助了以後溜冰運動得蓬勃發展。
96.
機器人:1920年 捷克斯洛伐克作家卡雷爾·恰佩克在他的科幻小說《羅薩姆的機器人萬能公司》中,根據Robota(捷克文,原意為「勞役、苦工」)和Robotnik(波蘭文,原意為「工人」),創造出「機器人」這個詞。1939年 美國紐約世博會上展出了西屋電氣公司製造的家用機器人Elektro。
97.
CD
98.
PC (Personal Computer):個人計算機一詞源自於1978年IBM的第一部桌上型計算機型號PC,在此之前有Apple II的個人用計算機。計算機在被發明後的20年內,一般以巨型機為主,微型計算機的普及與廣泛應用,應歸功於Apple電腦的發明,以及IBM公司出品的PC機。
99.
街舞
100.
手機
101.
射電望遠鏡:甚大天線陣(Very Large Array,縮寫為VLA)是由27台25米口徑的天線組成的射電望遠鏡陣列,位於美國新墨西哥州的聖阿古斯丁平原上,坐標34°04′43.49″N 107°37′05.81″W,海拔2124米,是世界上最大的綜合孔徑射電望遠鏡。屬美國國立射電天文台。
102.
滑板
103.
柏林牆:正式名稱為反法西斯防衛牆,是二戰以後德國分裂和冷戰的重要標誌性建築。1961年建造,1989年拆除,兩德重歸統一。柏林牆的建立,是德國歷史上難以抹去的一道傷疤。
104.
高速鐵路:早在20世初前期,當時火車「最高速率」超過時速200公里者寥寥無幾。直到1964年日本的新幹線系統開通,是史上第一個實現「營運速率」高於時速200公里的高速鐵路系統。
105.
滑雪
106.
遊戲機:PlayStation,日本Sony(索尼)旗下的新力電腦娛樂SCEI家用電視遊戲機,現已成為最出名的家游產品之一。
107.
石油開採:現代生活的血液
108.
數碼相機:1970年美國貝爾實驗室發明了CCD,美國航天局把這種技術用在了阿波羅號登月飛船上。1981年索尼公司發明了世界第一架不用感光膠片的電子靜物照相機——靜態視頻「馬維卡」照相機。這是當今數碼照相機的雛形。
109.
獨立日慶典:7月4日 獨立日是美國主要法定節日之一。這張照片應該就是美國獨立日的慶典。
生活大爆炸 片頭曲
部分整理自貼吧http://www.so.com/link?url=http%3A%2F%2Ftieba.baidu.com%2Fp%2F1081149546q=生活大爆炸片頭ts=1468909898t=1570dfddeb326d5636628dca47844b4src=haosou
自己修改更正了一部分。
一些更正和補充在下面鏈接里寫了
《生活大爆炸》片頭裡的畫面都是什麼? - 第歐根尼的陽光的回答
累的手疼,求贊。
首先有必要說的就是我們的文明歷史和地球的歷史相比實在是太短了,就算把我們人類的文明歷史從全新世(約1.2萬年前)開始算,和地球46億年的歷史相比也是太短太短,如果把地球的經歷比作1天,我們的文明僅僅是最後1秒之內的事情,再往遠了說就算是我們認為非常久遠的恐龍時代也僅僅是最後1個小時之內的事情。
- 但是地球的壽命和宇宙壽命比起來還真的沒那麼短,總的來說宇宙的年齡也就是地球年齡不到3倍的程度,地球隨著太陽系的誕生一步一步成型,我們和水星、金星這樣密度很大的「實心」行星成了離太陽較近的存在,而木星土星這樣密度很小的大氣團就在較遠的地方形成了。
但是我們意識到地球曾有有過這麼久的歷程其實是很晚才有的事情,那麼這麼漫長的地球歷史是怎麼「年代劃分」的呢?在這裡插一個我專欄里寫的一部分。
其實我們生活的時代,在地質學上叫做」第四紀「。但是神奇的是,地質年代卻並沒有第一、第二、第三紀(第三紀近些年才停止使用)。那麼這個名字是怎麼來的呢。其實在地質學並不發達的時代,人們認為地球的歷史也就是幾萬年而已,學者曾經將地球分為「第一紀——第四紀」。
就像前面說的,在科技的一次次革新之後,人們發現我們這個藍色星球竟然有長達46億年的歷史,我們距離霸王龍的時代竟然比霸王龍距離劍龍的時間還要短,原來的「第一紀」比後面四個紀加起來還要長好多倍。如果把地球的歷史比作一年,我們的」文明歷史「就是最後一天的最後一個小時的最後幾分鐘。所以曾經的第一紀——第四紀的說法就不能使用了,我們增加了比「紀」更大的概念——代、宙。
地球誕生的時代被稱為」冥古宙「,之後是」太古宙「、」元古宙「,這三個時代曾經被稱為」隱生宙「,在這個漫長的時期中,生物逐漸產生,但是形態卻極為原始。進入到我們生活的」宙「——」顯生宙「,物種多樣性突然增多,當然這個在下面會介紹,總之這個星球終於進入了生機勃勃的時代。
顯生宙分為三個」代「,古生代,中生代,新生代。古生代的第一個」紀「——「寒武紀」產生了前面說的地球最大的一次物種爆發,大量的無脊椎動物開始稱霸海洋。古生代的最後一個」紀「——」二疊紀「爆發了物種大滅絕。隨後進入」中生代「。
中生代分為三個紀——三疊紀,侏羅紀,白堊紀,這個也是大家比較熟知的三個紀了,在中生代,爬行動物開始稱霸海陸空,可是隨著白堊紀末期神奇的撞擊,爬行動物的佼佼者恐龍滅絕,「中生代」結束,地球進入」新生代「。
新生代開始於6500萬年前,新生代也是我們生活的「代」,不過別著急,這離我們的出現還是很遠。前面說了,我們曾經把地球歷史分為第一紀——第四紀,雖然第一紀第二紀的說法不存在了,但我們還是把新生代分為了」第三紀「和」第四紀「,可是後來地質學家又覺得」第三紀「的說法也不嚴謹,就又把第三紀分成了」古近紀「和」新近紀「。之後才是我們生活的「第四紀」。
其實紀下面還有更小的說法——「世」,第四紀分為「更新世」、「全新世」。第四紀是個物種爆發的時代,「更新世」時期,「直立人」開始逐漸走出非洲大陸,不過悲哀的是,一批又一批的直立人都沒有成功的抵抗大自然,逐漸的滅絕了,包括我們熟知的「北京猿人」,甚至智商和我們所差無幾的「尼安德特人」。終於到了最後,被稱為「晚期智人」的我們的祖先,最後走出了非洲大陸,並成為了這個世界的主宰。
所謂晚期智人,就是我們熟知的「山頂洞人」那一批人類,如果我們把一個山頂洞人的孩子領到家中撫養,他會和我們的孩子所差無幾。也就是說我們所有的文明,都是由「晚期智人「,也就是我們」現代人類「一手建立起來的。
但是為什麼我們那麼多的「直立人親戚「都滅絕了呢。
其實地球曾經經歷無數的」冰期「和」間冰期(融化期)「,而且這個過程都極為漫長,冰期和間冰期的原因有很多(文章里會提到),冰期和間冰期甚至直接影響了物種的演化。
但是進入到第四紀,冰期和間冰期的波動開始變得越來越頻繁,地球經歷了一次又一次的冰期和間冰期。也就是說第四紀時期由於冰期,地球的整體氣候變化劇烈,海平面不斷上漲後退,河流潮起潮落,這也造成了物種的繁榮、遷徙、進化以及滅絕,其中也包括前面說的北京人這種「直立人」。
一代代的直立人滅絕了,而我們晚期智人,就是這樣在自然地考驗中,一步步的走到了今天。
晚期智人就是在離我們現在最近的一個冰期——「玉木冰期」的考驗中成長起來,他們不斷地和寒冷的氣候,惡劣的生存環境,殘暴的食肉動物進行鬥爭,他們製造出了各式各樣的武器,各式各樣的聚落,頑強的生活了下來並遷徙到世界各地。
玉木冰期結束於1.2萬年前,寒冷的堅冰開始融化,海平面上漲,河流泛濫。這之後直到現在的時代,被我們稱為「第四紀——全新世「,全新世就是遍布世界各地的晚期智人,一點點建立文明的時代,也是我們生活的時代。
好了介紹完分類我們回到正題,在地球剛剛誕生的時候命就非常不好,現在一般比較受到認同的說法是地球有個「兄弟」行星——和火星差不多大的「忒亞」,這麼大一東西據說一頭撞到了地球的懷裡,這兩個好基友就這麼合體了,但是幾乎同時一個愛情的結晶就出現了,大量的熔融物質被撞到了太空里去,這坨玩意慢慢匯聚冷卻然後變成球形,這也就是我們看到的潔白明月。
圖 月球形成過程。
這麼一幢地球雖然丟了個月亮,但是撿了個「火星」,這一下據推測給地球帶來了大量的重金屬,尤其是這麼一幢,地球本來標準的芭蕾旋轉瞬間就被撞歪了,這也就造成了現在地球傾斜的旋轉,這麼一來地球的平衡被打破,也就是因為這個導致一年四季開始出現。
- 而這個時候的地球就是一個毫無章法的嬰兒都算不上的東西,我們現在習以為常的套路在那個時代完全不通,那個時候地球就像個胚胎一樣,自己表面都沒有成型凝固,大氣層還全是一些氫氦這種太陽的「遺留氣體」,大約過了2億年這些氣體被自身熱力、太陽風等清空才導致地球表面逐漸冷卻,地球終於可以像個熾熱的雞蛋一樣愉快的旋轉了。
一般比較認可的說法是地球這個時候還沒安生多久,就迎來了一個「重型星體大轟炸」的悲劇,這個時候地球又一次被瘋狂錘擊,結果又是戲劇性的因禍得福,水可能就是這個時候被這些亂七八糟的星體帶入地球,這麼一來地球內部也被搞的不斷噴發,等災難過後,地球驚訝的發現,自己出現了氨氣、甲烷、水蒸汽、氮氣、二氧化碳等一系列氣體的包圍,也就是說在這樣的「內憂外患」下,一個新的大氣層形成了,地球就在這種苦難下度過了自己的少年時期。
這麼一來隨著地球的冷卻大量的水蒸汽凝固傾瀉而下,地球上出現了大量的水,但是這個時候的地球就像個青春期的小孩一樣滿臉的青春痘,內部能量的分布不均搞的地球總出現火山噴發以及地殼的波動,這個時候的地球是沒有什麼陸地海洋的,僅僅只能說是一個遍布小島淺海的「麻子星球」,但是也就是這個時候地球剛剛形成的「外殼」——「岩石圈」的下部,產生了一個神奇的軟軟的高壓高溫地帶——軟流層,我們現在已知的岩漿大部分都來源於這個軟流層,而不是很多人腦補的地心什麼的,這樣就導致了地球表面的岩石圈會隨著軟流層開始移動了。
- 但是畢竟孤島終究有大有小,就這樣因為軟流層的活躍,開始就逐漸聚合,形成了非常穩定的一種形態——克拉通,這些克拉通又被我們更稱為「陸核」,我們可以說現在的大型大陸,其本質核心還是一塊塊「克拉通」,從此地球上出現了越來越多的大型「疙瘩」,克拉通和克拉通就這樣匯聚在一起,原始的「大陸」開始形成,海洋和大陸開始分離。
但是我們要知道天下大勢分久必合合久必分(霧),大陸也一樣,一般認為大陸一旦隨著漂移越聚越多形成「超大陸」,就會造成大陸內部有很大的能量「爆發」不出來,這樣就導致了超大陸的解體,但是四分五裂的大陸碎塊終究又會隨著地球內部的活躍以另一個方式相遇,甚至可能南轅北轍重新莊到一起形成新的大陸,這個就是一直以來的現象」超大陸旋迴「。
圖 非常早的屬於哥倫比亞超大陸的克拉通,也就是說這些模塊從很早很早之前就存在了,但是剩下的大片的陸地都是後來才形成的。尤其舉個栗子就是組成我們中國的「華北克拉通」和「揚子克拉通」(華南陸塊),這兩個貨曾經像個孤島一樣到處漂移,和現在世界上大多數的大陸都有過比較親密的接觸,很晚很晚的時候這兩個哥們才終於相遇,形成了我們中國的兩個重要部分,也就是說一直以來河南陝西四川這種地方可是徹徹底底的沿海區域。
好了看似這個時候地球應該沒有什麼大變化了,可是不久之後的一個BUG就出現了,那就是生物。生物的誕生一直沒有準確定論,只能說是大量的有機分子隨著地球劇烈的變化而出現,想氨當時這種大氣中很多的玩意成了組成有機分子的原材料,這群東西在一個叫做「複製子」(後來複制子全部被DNA、RNA取代)的東西的操控下開始生生不息,逐漸形成了一些以有機物為「口糧」的「異養生物」,可是總靠著這東西也不是回事,終於,「靠天吃飯」能進行「光合作用」的藻類就產生了,也就是我們熟知的「吸入二氧化碳排出氧氣」的過程。
我們知道地球上本來確實是有氧氣的,但是地球上的鐵以及火山噴出來的各種物質一直在限制著氧氣的堆積,比較認同的假說是,在這個時代能產生甲烷的細菌大量減少,這麼一來能光合作用的藻類出現爆發性增長,地球開始因為光合作用出現大量的氧氣,而一些氧氣變成了臭氧,形成了這個星球獨一無二的防護罩,這也就是著名的「大氧化事件」,這麼一來就不言而喻了,大量厭惡氧氣的低級生物死掉,而以氧氣這種能極大加快新陳代謝的物質為養料的生物慢慢的出現了。
但是這種現象卻給約7億年前的地球帶來了一場不小的災難,地球在那個時期進入「雪球地球」,也就是說這個時候的地球從兩極到赤道全部被冰封,到底是什麼引起了地球變成這樣一直也是個眾說紛紜的情況。
其中認同度比較高的一點就是,很有可能正是各種進行光合作用的藻類過度增加,導致地球上的氧氣越來越多,我們知道能造成地球溫室效應(太陽光進的來出不去)的氣體最重要的就是「二氧化碳」「甲烷」這兩個東西,藻類大量獲取二氧化碳,而放出的氧氣導致甲烷也大量減少,而裸露的硅酸鹽岩石又會大量消耗二氧化碳,這樣就導致地球這層溫室被扒的底褲都不剩了,這麼一來地球開始越來越冷,最終導致全球冰封。當然了還有一個很有可能的原因是當時地球出現了大規模的火山噴發,因為那個時候正式「羅迪尼亞超大陸」形成的過程,所以大量的火山灰也阻擋了陽光。
圖 雪球地球時代的羅迪尼亞泛大陸,我們可以看到我們的華北板塊正在東邊孤零零的呆著呢。
- 總之地球就在這個神奇的狀態下冰封了將近2億年,相當於從恐龍時代一直冰封到我們現在,終於隨著地球的冰封,大量生物包括藻類滅絕,而被遮擋的硅酸鹽也沒法消耗二氧化碳,地球終於恢復到常態,冰封開始融化,也就是說這種冰期和融化期(間冰期),在後來還是有很多次的上演的,這個由地球自己生養的「生物」的影響也成了很重要的一部分,這種過程直接影響了這個星球的發展。
圖 雪球地球
但是也正是這個時代過後,地球進入了一個新紀元——顯生宙。
也就是說前面說的東西都是屬於「隱生宙」範圍內的,顯生宙顧名思義,一次物種的爆發即將出現,顯生宙是以古生代開始的,古生代的第一個紀就是著名的寒武紀,這也就是——寒武紀物種大爆發。
- 雪球地球結束後的寒武紀,地球突然從還是藻類細菌佔主導的情況下突然出現了大量的環節動物、節肢動物、腕足動物等等,幾乎所有的無脊椎動物都是這個時代出現的,其實這個到現在也是個懸案,誰也不知道在那個冰封的時代到底發生了什麼,現在的很多看法認為是其實並不存在「爆發」這個事情,而是冰封時代物種本來就在惡劣的環境下產生了多樣性的增長,只不過是隨著冰封的解除,再加上寒武紀時期赤道附近的羅迪尼亞超大陸解體,溫暖地區充滿大量海水,物種的數量也就開始大量增加,換句話說寒武紀物種大爆發很有可能是這個雪球地球時代「厚積」的結果。
圖 寒武紀出現的大量看起來很污的動物。
之後的古生代簡直就是生物多樣性大繁榮的時代,也終於到了2.5億年前,一個新的超大陸「盤古大陸」逐漸形成,恐龍主宰的時代即將到來。
圖 盤古大陸形成前夕
盤古超大陸開始形成,我們發現中國這個時候還是「孤島」,但是不久之後一個嶄新的大陸即將形成,東邊中國北邊那個「古特提斯洋」即將消失,亞歐大陸的雛形出現。
- 當然了從這之後,盤古大陸開始重新解體,這也就是即將形成我們現在的基本地理架構了。
圖 盤古大陸的解體和我們現在的世界的形成(後面還有個預測)。
在這個漫長的過程我們也看出來了,我們的華北陸塊在劇烈的運動中產生了斷裂和塌陷,華北西部的黃土高原開始隆起,而東邊塌陷成華北盆地。
- 可以說這個世界上是沒有天生的一馬平川的「平原」的,正常來說山地盆地總是在所難免的,但是神奇的是,華北盆地的塌陷導致出現了大量的湖泊甚至海水倒灌,而從黃土高原傾瀉而下的黃河還是源源不斷地流淌過這個盆地,黃土高原的泥沙被大量搬運沉積到華北盆地,導致上千米的沉積在這個盆地生成,終於一塊一望無際的平原產生了,這塊平原由於現在黃河的作用還在不斷地「入侵」海洋,但是也正是這塊水和泥沙帶來的平原,讓我們在擁有沃野千里的耕種的美好之下,也有了冰期結束時洪水的恐慌。
圖 曾經不斷改道的黃河以及沉積物塑造的華北平原(其實要是把土挖了下面也是很崎嶇的)。
所以從這個也能看出來,天知道曾經我們腳下哪塊土地是大海,哪個極寒乾燥的地方或許就是濕潤炎熱的雨林,我們賴以生存的框架是多麼脆弱。
所以到這裡就不多說了,我們會發現地球遠比我們想像的要活潑脆弱,我們只是這個星球薄殼上的一層塵埃,任何這個星球的波動對於我們來說都是望而卻步的滄桑巨變,所以有時候看看世界才知道我們該做什麼,一切都是不可思議,一切又都是情理之中。
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