人类的母星地球在太阳系里的位置得天独厚,具备演化成宜居星球的所有条件,所以能孕育出碳基生命,进而构建起恢宏的人类世界文明。万事万物总有开始,让我们从头说起。
地球大约诞生于46亿年前,经过数亿年内部的热力学和动力学过程,逐步稳定下来。到了40亿年前,地球的地质运动不再那么频繁,地表主要是岩石和水,而大气主要由二氧化碳、氮气构成,氧气含量很低。在太阳中的紫外线的作用下,经历了漫长的时间和一系列复杂的化学作用,在海水里出现了形成生物细胞所需的早期物质,如氨基酸等。这些简单物质又逐渐合成复杂物质,如蛋白质等,在海水里聚集,直到35亿年前,出现了单细胞生物。单细胞生物虽然只有一个细胞,但具备维持生命和延续后代所必需的一切功能。它们繁衍生息并不断进化,构建起了最原始的生物链。
20亿年前,海洋中出现了多种多样的多细胞藻类植物。他们通过光合作用获取能量,构建了海洋生态。8亿年前,海洋中出现了如多细胞动物如须腕动物。5亿多年前的寒武纪大爆发时期,无脊椎动物得到了空前的发展,为生物多样性奠定了基础。4亿多年前开始,地球上先后出现植物的先驱形式-地衣、最早的陆地植物-苔藓、蕨类植物、裸子植物和被子植物。3亿多年前,无翅类昆虫开始出现,随后有翅类昆虫出现并逐步进化,因能长距离移动,生存范围扩大,昆虫种群增加,成为了最繁盛的动物物种,地球进入巨虫时代。
巨虫时代植物进化历程加快,地表覆盖了96%的植被。在以百万、千万年计算的漫长时间里,茂盛的植物极大影响了地球的环境,大气含氧量快速增加,曾经一度达到35%左右。温暖的高氧环境下,呼吸系统相对简单的昆虫可以吸入更多的氧气,支持更大的体型,出现了翼展近1米的蜻蜓、身长数米的马陆、重达数公斤的甲虫。随着时间的推移,地球进入寒冷的冰河时期,巨型昆虫种群逐渐衰落,最终走向灭绝。
冰河时期结束后,地球又重新回到温暖湿润的环境,爬行动物得到极大的发展,地球迎来了恐龙时代。恐龙统治了地球大约1亿7千万年。在这段时期,虽然地球大气含氧量下降,但裸子植物和蕨类植物极其茂盛,提供了充沛的食物,支持了体型极其庞大、体长几十米、体重几十吨的蜥脚类草食型恐龙。肉食型恐龙也非常强大,最凶猛的霸王龙体长可达十几米、体重六七吨,后腿大而有力,可以快速奔跑狩猎。
6500万年前,因为地球环境的变化,恐龙遭遇了巨大的灾难,种群也逐步走向灭绝。恐龙的灭绝为其他动物生存和进化提供了空间,其中鸟类、幸存的爬行类以及哺乳类动物发展最为迅速。哺乳动物一方面因为体温恒定、极大减少了生存区域的限制,另一方面胎生哺乳极大提高了后代存活率,逐步开始崛起,成为陆地上的统治生物。3000万年以前,地球上出现了人类最古老的祖先,他们生活在森林里的树上,所以叫做森林古猿。500万年前,气候变的寒冷干燥,森林消失留下了大片的平原,部分古猿从树上下来,开始在地面生活,地球进入了人类时代。
在正式进入人类时代之前,我们还需要从两个角度整体回顾一下人类出现之前地球的生物史,以期对地球变迁有个整体的认识。
从物质空间上看,形成动植物的四大元素是碳、氧、氢、氮,其中碳至关重要,所以动植物也可称为碳基生物。碳成为关键元素是大自然的选择,与碳的诸多特性相关。碳所形成的各种化合物常温下稳定性好,与载体水非常匹配。另外,在地球的生态系统里,以碳为基础形成了一套完整的能量储存和利用系统。植物通过光合作用,利用太阳光将空气中二氧化碳里的碳转变为有机物,同时释放氧气到大气里,注意地球形成时二氧化碳在大气里就储量丰富。动物通过将植物作为食物,再将有机物氧化分解,生成气态的二氧化碳排出,同时提供细胞生长活动所需要的能量。大自然所形成的这样的系统,能完美的利用太阳光驱动地球上的生灵,直到今天我们对其的了解只是冰山一角。现在有些科幻小说热衷于想象另外的生命形态,如以硅为关键元素的生命体,实际上从生物化学角度来看,可能性微乎其微,仅在能量储存和利用这一基础环节就出现路径的断裂,更何况形成那些千变万化的类有机物了。总体来说,地球过去的演化历程里,碳基生物从简单到复杂,从单一到多样化,动植物种群不断完善和发达,直到有思想意识、能改造环境的人类出现。
从时间维度上看,人类历史即使相对地球生命旅程很短,实际上也是沧海桑田。如果我们将地球诞生到现在算做一天的话,森林古猿大约出现了10分钟,原始人1分钟30秒,而有文字记载的人类历史大约只有0.1秒钟。再看地球,它类似一个不断旋转运动的软壳鸡蛋,地表是在不断变化的。一般认为,2亿多年前地球只有一块陆地叫盘古大陆,1亿多年前这块大陆开始分裂,如果没有陆地通路,各陆块原本同源的生物就会走上独立发展的道路。我们再以东亚为例看看地球的环境。3500万年前,印度板块与欧亚板块开始碰撞挤压,青藏高原逐步由海洋变为陆地。由于地质变化缓慢,直到1500万年前青藏高原海拔高度都不太高,气候温和,适合古猿生存。之后,青藏高原不断隆起,变得干旱寒冷,森林面积也逐步缩小,促使猿类由树居转为地面生活,开启向人类进化的历程。500万年前,青藏高原隆起高度就达到了1000米左右,高原的地质运动太快,古猿没有足够的时间进化,逐步消亡。目前青藏高原发现的古猿化石多是1000多万年前的,他们还处于向猩猩和人类进化分叉之前,进化为人类后的活动足迹就很少了。