四、生命的起源与生物演化

生物圈在大气圈和水圈的发展过程中也开始了自己的演化历史，在已发现的所有最古老的地层中都发现有原始植物遗留的残迹，所以说生命的开始也应该是很早的。所有的有机体都是由化学元素组成的，构成细胞质的 95％ 是 C、H、O、N、P、S、K、Na、Ca、Mn、Cl 等，还有微量的 Fe、Cu、Zn、Mo、B、F、Si 和 I 等，这些元素也是水圈和大气圈的重要组成部分。在过热或过冷的温度下，不适合于生命生存。在其它星体上，水或汽化或冻结，不利于生命的形成。最初的生命是在水圈中产生的，在液体水温 0～100℃范围内是生命繁殖的良好环境。由于地球在太阳系中的位置，恰好具有这样的温度条件。地球上还存在着多种能量形式，如紫外线、闪电、陨石冲击、放射性活动、火山和温泉等，从化学观点看，上述能源中只要有很少部分有效地运用于适当的场所，便足以供给形成生命的需要。生命是从无机界中产生的，这早已被人们接受。Miller（1957）将 CH4、NH3、H2 等气体混合，利用电子放电，在实验室中获取了氨基酸和其它有机化合物，其中氨基酸为地球上生物的基础物质。很多人认为早期的大气圈中含有 CH4 、NH3、H2 等强还原物质

（McAlester，1968；Krous-Kopf，1979），生物很可能在这样的大气圈中产生。

由无机物转化到有机物组成的原始生命，再由原始生命发展成细胞是一个复杂的物理化学和生物化学作用过程，要经历数亿年的时间。生物从原核细胞发展到真核细胞则需要更长的时间。在地质历史漫长的岁月中，生物由简单到复杂，由低级到高级，由水生到陆生，适应能力越来越强，最后形成繁盛的生物圈。

在太古宙时，地球上的有机界处于萌芽状态。太古宙晚期，海水里的生命物质已发展成为最原始的生物，出现一些原始的单细胞菌藻类生物；元古宙的藻类空前繁盛，被称为菌藻植物时代，除了低等的蓝绿藻，还出现了大量繁殖的褐藻、红藻等高级藻类植物。元古宙晚期，从古老的原生动物中发展出低等多细胞类型的海绵动物和腔肠动物，再从某些古老的腔肠动物发展出高等多细胞动物（图 12.18）。在震旦纪地层中曾发现微小的贝壳无脊椎动物化石以及无脊椎软体印模化石。

进入显生宙，海生藻类在早古生代的海洋中继续发展，晚古生代第一次出现了陆生植物。泥盆纪时，开始出现半水半陆的裸蕨植物和石松植物。石炭纪时，植物进一步由水边向陆地扩展，鳞木、芦木、大羽羊齿等繁盛，当时森林茂密，万木参天。晚古生代末孢子植物衰退，代之而起的是裸子植物。早古生代是海洋无脊椎动物的空前繁盛时期。寒武纪和奥陶纪三叶虫最盛， 奥陶纪和志留纪笔石最盛，志留纪末三叶虫和笔石多已绝灭，这一时期，淡水原始脊椎动物开始出现。晚古生代脊椎动物兴起，并产生了从水到陆的飞跃。泥盆纪鱼类昌盛，在其演化过程中，一部分鱼类为了适应陆地环境，身体的构造发生了变化，总鳍鱼类的一支演化为最早的两栖类。石炭、二叠纪时期，植物茂盛，昆虫繁多，两栖类空前发展。二叠纪末两栖类又进一步发展成为爬行类，完全摆脱了对水的依赖。晚古生代海生无脊椎继续发展，以珊瑚、腕足类和菊石最为繁盛。

中生代的植物界以裸子植物发展为特征，苏铁类、银杏类和松柏类是其代表。这时真蕨和节蕨仍继续发展，到中生代晚期被子植物开始出现。中生代是爬行动物的时代，特别是在三叠纪中期出现了恐龙，种类繁多。中生代恐龙称霸一时，成为地球上占绝对优势的陆生动物，还有一些成功地适应了海洋和空中的环境，白垩纪末，恐龙绝灭。中生代晚期鸟类和哺乳类开始出现。

新生代裸子植物退居次要地位，被子植物繁茂。新生代时无脊椎动物继续演化，门类很多。哺乳动物大发展是新生代生物界的重要特征，哺乳类为恒温热血动物，由卵生变为胎生，对环境有更广泛的适应性。人是从灵长类中的猿类进化而来的。始新世至渐新世出现了最早的猿类，它们过着栖树的生活。在发展中，由于气候和植被的变化，有些绝灭了，其中有一支发展成为古猿，具有地面和树上生活的双重能力，中新世时，古猿中的一种成为类人猿，上新世至第四纪初出现了最早的人类。他们在劳动中创造工具，发展语言，逐渐变成现代的人类（图 12.19）。

地球在发展演化过程中，内部层圈和外部层圈的发展是相互关联的，其历史梗概可归纳如下（表 12.5）。