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地球从一个无生命体的普通行星到现在成为亿万人们生活的家园,中间经历了很多坎坷,就像一个呱呱坠地的小孩,在不断成长,在地球成长的过程中,从单细胞生物到有机体再到人类,逐步演化,像是地球刻意的安排,它通过DNA来掌控各个环节的发展,而“地球是活的”这种说法也由来已久,其中最著名的就是“盖娅假说”。

为什么说地球是人类赖以生存的家(地球是活的)(1)

盖娅假说的由来

“……思索火星生命,为我们提供了考虑地球生命的新颖角度,引导我们构思一种全新的亦或是重振一种古老的有关地球及其生物圈之间关系的概念。”拉伍洛克在60年代中期研究火星生产体时提出“地球是活的生命体”的构思,并将地球的生命体取名为盖娅。

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在希腊神话中,盖娅是大地之神,是众神之母,她是混沌中诞生的第一个神灵,能够创造生命,相当于中国神话传说中的开天辟地的盘古和造人的女娲。

拉伍洛克理解的盖娅,是有生命的地球,与生命的概念紧密相连。确实,要理解盖娅就必须理解生命。在着手彻底研究生命及其对地球环境的意义时,拉伍洛克发现几位科学家前辈已提出地球是活的这一思想。

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1785年,被称为地球科学之父的苏格兰地质学家詹姆士·赫顿提出,地球是一个超个体——是由栖居其中的生物相互作用而组成并由此被定义的有生命的实体。19世纪末,英格兰生物学家托玛斯.H.赫胥黎提出,地球是一个有生命的、可自我调节的系统。而俄国地球化学家弗拉基米尔·伊·维尔纳茨基认为,如同积极的地质力量一样,生命也在塑造并改变地球。

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但是,这些早期的科学家并没有在最初的思想基础上更进一步。

而拉伍洛克采取崭新的研究方式探索该思想,并将它视为毕生的工作。他构建了盖娅假说,解释了地球如何维持适宜生命生存的条件。这种不断变化中的稳定性又被称为“动态平衡”。

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在盖娅假说中,地球中的生物体的各种生命活动都在改造环境,使环境条件尽可能地适合自身的生存。特别是细菌,与地球无机系统相互作用,稳定了全球的环境。

如果地球大气的温度和构成等受到外部因素或其他原因的干扰(如人类活动排放过多的二氧化碳),生物会通过生长和自然选择反馈来调节环境,使环境再变得利于自身的生存。

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比如,植物快速生长和繁殖,吸收掉过多的二氧化碳,削弱温室效应,甚至会引发部分物种的灭绝。总之,地球上的生物体负责维持地球气候等环境要素的稳定。另一个方面,环境反过来也会影响生物进化的过程。

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各种生物体与其生活环境之间主要以负反馈相连接,从而保护地球生态的稳定。负反馈是什么意思呢?最直观的例子,就是人体对血糖浓度的调节。

我们都知道,人体的血糖必须维持在一个适当的范围内,否则就会惹出糖尿病这个大麻烦。所以,对正常人来说,当血液中血糖浓度升高时就会刺激胰岛素的分泌,从而来降低血糖,将血糖维持在一定浓度范围内。而我们的地球也是在尽力维持一种平稳的状态。

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盖娅假说还认为大气能保持在稳定状态不仅取决于生物圈,在一定程度上是为了生物圈,而且各种生物调节其物质环境,是为了给各类生物创造更好的生存条件。这样就给地球加上了目的性和意识。

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盖娅假说的证据

看似疯狂的言论,也不完全是一拍脑袋就想出来的,盖娅假说也有一些证据的支持。

证据一:生物可改变大气的组成成分,并维持其相对平衡。在地球形成初期,曾经是一个熔融的球体;外面包围着一层原始大气,其成分主要是氢气、氦气,并含有氮气、水蒸气和二氧化碳等。

以后地球逐渐冷却凝固。表面形成了地壳,而被吸附成包藏在地球内部的一些液体和气体则通过火山活动的形式逸出地球表面。

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后随着生命有机体的出现,有机体在缺氧的条件下利用二氧化碳供给能量,制造出碳水化合物与蛋白质,同时开始了光合作用。通过光合作用产生了氧气使得大气的成分已由还原性转化为氧化性了,地球上的大部分厌氧生物也转变为好氧生物。这就体现出生物体的生命活动改变环境,而环境也反过来影响生物的进化。

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证据二:地球的自我调节能力。地球历史的40多亿年中地球表面的温度,基本上稳定在生物能够生存的范围之内,而在这期间太阳的辐射量已经增加了25%。生物光合作用增加自由氧,高空形成臭氧层,遮挡了太阳辐射;同时水汽和微尘组成的云,云的反射降低太阳辐射。

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生物作用如浮游植物藻类可产生并渗出硫酸二甲脂丙酸盐和它的酶裂变产物硫酸二甲脂,对全球硫的循环有重要作用。这种化合物释放到大气中后,会转变为硫酸微粒,可成为云凝聚的核心,云挡住阳光,使地表温度降低。

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盖娅假说的争议

盖娅假说分为两个层次:弱盖娅和强盖娅。弱盖娅指生物对环境有显著的影响,生物的进化和环境的进化是交织在一起的,相互影响的。在这一点上并没有什么争议,所以称为弱盖娅学说。上面所列举的两个证据也主要是支持了弱盖娅学说。

强盖娅是指把生物圈视为一个地球巨型生理有机体,生命使地球的物理和化学环境条件最优化,以最大程度满足自身的需要,对于这一点有很大的争议。

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关于强盖娅学说的争议主要集中在以下四个方面:第一个就是关于生命的定义,生命的传统定义是能生长、能繁衍的有机体,而地球显然不符合这个生命的定义。

第二个方面是如果把地球作为一个负反馈调节系统,那么应该怎么理解该系统的目标?到底是处于某种意义的设定呢,还是无意识的自发状态呢?而盖娅假说并没有明确地说明这一点。

第三个方面在于如何理解盖娅的自动平衡态,上面也指出,地球自诞生以来,大气成分和温度已经发生了很大的变化,显然不是处在一个平衡稳定的状态。

第四点就是,洛夫洛克只通过建立计算机模型和模拟实验来进行研究,却没有实际的研究,也就没有实际的证据。

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随着科学家对过去的全球气温进行了更精确的估计,盖娅理论所预言的恒定性被发现是存在争议的。事实上,由于新物种的进化,地球温度出现了如同过山车一样的剧烈波动。例如,大约23亿年前,地球经历了一次持续1亿年的漫长冰期。

海洋被完全冻结,形成了一个“雪球地球”。原因就在于生物本身。新进化的水解光合微生物从大气中吸收了大量的温室气体二氧化碳,以至于使地球陷入了冰冻状态。最初的多细胞植物进化所带来的第二幕“雪球地球”发生在7亿年前。

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后来,陆地植物的进化给气候带来了双重打击。除了通过光合作用减少二氧化碳外,它们的深根显著提高了风化速率。结果是,在3.6亿年前泥盆纪末期森林出现后不久,地球进入了一个持续5000万年的冰河时代。这颗温暖、青翠的行星迅速降温,大量生命灭亡。这并不是一个符合盖娅假说的结果。

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一些科学家通过对5.65亿年前自动物进化以来发生的物种灭绝事件(包括5次大规模和大约10次小规模)的研究,进一步否定了盖娅假说。

大多数这些事件现在被视为“微生物”大灭绝,由大量细菌喷出有毒的硫化氢气体引起。这些细菌在死寂的海洋中茁壮成长,这些海洋是在全球变暖的剧烈时期出现的,如二叠纪末,长时间的火山活动将大量的二氧化碳排放到大气中根据盖娅理论,生命本应缓冲这些事件。

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但事实并非如此。它们的存在似乎在强烈地支持美狄亚观点,恰恰与盖娅假说背道而驰。可以论证的是,与生命史上的许多其他事件一样,由人类引起的生物大灭绝正在我们身边上演着。

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结语

目前来看,盖娅假说更像一个哲学理论而非生态学理论,但也许哪一天人们就能找到“地球是活的”的实实在在的证据了。很多理论诞生之初听起来都像疯人疯语,但后来被逐渐证实和接受。无论是与非、真与伪,正是这样一个个假说及其带来的争论推动了科学的发展。

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