生物圈是怎样诞生的

生物圈是怎样诞生的
生物圈是怎样诞生的

生物圈是怎样诞生的
生物圈从无到有,从简单到复杂,经过一系列演化过程,才形成今天这样的生物圈. 一、生命的起源 生命的起源是地球演化过程中的一个重要事件.生命是由地球上的非生命物质发展起来的,大体可分为以下几个主要的阶段. （一）从无机物到简单有机物阶段 对生物有机体的分析表明,组成生命物质的元素主要是碳、氢、氧、氮、硫、磷等,特别是碳素为构成一切有机物的基本元素.碳原子在高温条件下比较活泼,具有彼此联合和与其他化学元素的原子化合的高度能力,它不但能与氢、氧化合形成甲烷、二氧化碳,而且能与多种金属和非金属元素化合,并能彼此联结成长链或环,成为有机物的基本结构骨架.氮与氢、氢与氧也都能化合,分别形成氨和水等简单的物质. 碳氢等元素不仅存在于地球上,而且广布在宇宙中.例如,在太阳外围温度高达几千 度的气圈中,碳元素不仅以原子状态存在,而且还有各种碳的化合物：碳氢化合物(如甲烷)、碳氮化合物(如氰)\分子状态的碳(双碳)等.另外,在一些没有任何生命痕迹的陨石上,也成功地分离出最简单的含氧和硫的碳氢化合物,甚至含有氨基酸.例如,1970年从月球上采回的岩屑样品,经分析其中也含有微量的氨基酸复合物.对一些陨石进行分析也发现其中有氨基酸等物质.这些有机物都是通过非生命的途径,即物理化学的途径形成的.因此,可以设想,地球早期的有机物也是通过物理化学过程形成的. 此外,根据一些科学资料推测,当地壳刚形成时,地球内部深处的碳化物(碳和金属的化合物)喷到地球表面以后,就与当时基本上由过热水汽所组成的地球大气发生相互作用,结果也形成了各种碳氢化合物.以后,地球大气圈中形成的碳氢化合物在水中和大气里进一步与水分子结合,再跟空气中的氨分子化合,就产生了一些较为复杂的物质,如乙醛等. 在地球形成的初期,这些原始物质的出现,是化学演变过程中的一次重要质变,为生命的产生做了必要的物质准备. （二）从简单有机物到复杂有机物阶段 这一阶段发生在地球形成以后,生命出现以前的十几亿年.简单的碳氢化合物继续向前发展,借助于当时的地球上的各种能源如紫外线、闪电、宇宙射线、局部地热等,与当时的地球原始大气（水蒸气、氢、氨、二氧化碳等物质）发生作用形成复杂的有机物. 开始形成的是一些低分子的有机物如氨基酸、嘌呤、吡啶、脂肪酸、糖、卟啉、核苷酸等.化学演化过程中的这一步骤已由许多模拟实验所证实.嘌呤、吡啶、糖等低分子有机物产生后便合成了核苷酸.核苷酸是组成核酸的单位,有了核苷酸就为产生核酸提供了物质基础. 以后又经过许多万年的发展,氨基酸与核苷酸便分别形成高分子有机化合物-蛋白质和核酸.它们的出现标志着化学演化过程中又一次重大的质变.在这个转化过程中,温度、压力、光照等条件是很重要的,尤其重要的是水的出现.没有水的参与,向高分子有机物的转化就不能实现.因此,这一转化过程有人认为是发生在原始海洋里,有人主张是发生在海底或岸边的粘土粒子上. （三）从高分子有机物到具有新陈代谢机能的蛋白体阶段 蛋白质是活质的最重要组成部分,是活质的构造和机能的基础,而核酸是主要的遗传物质,有了它们,也就具备了生命起源的基本条件.在原始的水域里,高分子有机物发生凝聚作用,形成以蛋白质和核酸为基础的多分子体系.这种多分子体系可能像一种胶质小球,漂浮在原始水域中,被称为团聚体或微球体.它同周围的水溶液之间,有明显的界面,形成相对独立于环境的体系.这种体系从周围环境中吸收物质作为养料,扩充并改造自己；同时也将一些废物排出体系外.最后,有一些多分子体系终于产生出生命的基本特征-新陈代谢.于是从非生命体向生命体的转化,从化学过程向生命过程的转化就在远古地质时代的地球上实现了.原始生命体就这样诞生了. 原始生命体产生之后,生命演化就由化学演化阶段进入到生物进化阶段.生物圈也就诞生了. 二、生物圈的演化 生物圈形成以后,经历了一系列演化过程,才形成了今天我们所看到的生物圈.生物圈的演化具有以下特征. （一）生物种类由少到多与生物圈结构由简单到复杂 目前进化论认为,最初的原始生命体是没有细胞结构的,经过长期演化,在结构和功能两方面进一步复杂化、完善化,才形成了有完备生命特征的细胞.但是比较原始的细胞还没有产生出明显的细胞核,这样的生物称为原核生物,如细菌、蓝藻等,它们的后代一直生活到现代.原核生物的进一步演化产生了有细胞核的真核生物,即原生生物.现代地球上,除细菌和蓝藻外绝大部分生物都是原生生物. 随着地理环境和原始生物的不断发展变化和通过生物间的生存斗争,原始单细胞生物在细胞的形态构造上发生进一步分化,导致了在营养生活方式上的大分化,于是一部分原始单细胞生物向动物界分化,它们不能从无机物制造有机物,而以消耗现成有机物来生活；另一部分原始单细胞生物逐渐产生了自己能够制造有机养料的能力,而向植物界发展. 原生生物、后生动物、后生植物的出现,使得生物种类更加丰富多样,生物圈的结构也由简单变得复杂.最初的生物圈仅仅由原核生物组成；原生生物出现以后,生物圈由原核生物和原生生物组成；而今天的生物圈,除了原核生物和原生生物以外,还有后生动物与后生植物. （二） 生物分布的空间范围由小到大与并由海洋向陆地扩展 生命诞生于海洋,在海洋中发展演化.太古代后期出现细菌,到了元古代后期,在海底已有大量的低等藻类的繁殖了,同时出现单细胞动物.到古生代初期〈寒武纪〉, 浅海广布,藻类繁盛,海生无脊椎动物得到了很大的发展.在太古代、元古代和古生代的早期,生物局限在海洋中,陆地上没有生物. 但到了古生代中期生物开始向陆地扩展.志留纪、泥盆纪, 鱼类出现并兴盛一时,同时植物第一次登上了陆地,从此大地开始披上了绿装.古生代后期(石炭纪、二叠纪),气候温湿,蕨类植物繁盛,裸子植物兴起,出现了大片森林；两栖类占着优势,爬行类动物兴盛.中生代气候炎热,苏铁、银杏、松柏类等裸子植物生长繁茂,形成高大的森林,后期被子植物出现,这时期爬行动物繁盛,恐龙称霸于世,原始哺乳类出现并繁盛起来.新生代距现在最近,有6500万年的历史,气候开始变冷,进化程度比较高级的哺乳类、鸟类和被子植物大发展,其后灵长类出现.在新生代晚期,即第四纪时有人类出现,开始了人类发展的时代.
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