地球演化中有哪些超乎人想象的现象？

文/巴甫洛夫很忙

本文系作者授权“清南”发布

说几个有意思的

1.生命之树

下图是“生命之树”，地球上所有的生物都有同一个祖先。树状图显示生命的分支和演化。

从演化程度来讲，我们只是数万物种中平凡的一种。所以homo sapiens，不要太高看“智力”的地位，也不要认为人类是万物之灵。所有生物都有独特的生存哲学，“智力”只是其中一种。

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2.循环的碳元素

此图显示每年有数十亿吨的碳，在陆地大气和海洋之间中快速碳循环的运动。黄色数字是天然的通量，红色是人类的贡献，在每年数十亿吨碳计。白色数字表示贮存的碳。

作为碳基生命的星球，碳元素循环的任意一个环节出现一点点偏差，整个循环链将会失去平衡，对现在的地球来说，这个循环最直观的影响就是化石能源燃烧产生过量CO2带来的温室效应。有趣的是这个对比：碳循环（黄字）的量级在1-100之间，净的年增量仅在个位数，而固定的碳元素（白字）至少也是千级——这个系统非常稳定，但是细微的波动造成的影响也能够给人类带来巨大的困扰，人类的生活环境真是无比脆弱啊。人类用智力更好地生存，同时智力的发明又带来新的问题，然后又用智力不断地解决掉这些问题，人类的日常真是exciting。

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（单位：Gton）

3.真菌拯救地球

真菌，又称菌物界，是真核生物中的一大类群，包含酵母、霉菌之类的微生物，及最为人熟知的菇类。真菌自成一界，与植物、动物和原生生物相区别。真菌和其他三种生物最大不同之处在于，真菌的细胞有含几丁质为主要成分的细胞壁，而植物的细胞壁主要是由纤维素组成。卵菌和黏菌、水霉菌等在构造上和真菌相似，但都不属于真菌，而是属于原生生物。研究真菌的学科称为真菌学，通常被视为植物学的一个分支。但事实显示，真菌和动物之间的关系要比和植物之间更加亲近。

还是碳循环惹的事。

植物开始用纤维素制造细胞壁的时候，它们自己也不知道，这种结构竟然是无解的存在——没有动物能消化纤维素，也没有能分解纤维素的微生物，总之就是木头无法腐烂。植物光合作用吸收大气中的二氧化碳，碳元素被用于制造纤维素和组成细胞壁，就被固定在了植物体内，死后无法分解意味着进入植物的碳元素无法释放重新进入碳循环，几百万年碳元素在植物体内的积累造成了大气中二氧化碳含量的锐减，气候变冷，植物缺乏二氧化碳进行光合作用，食物链断裂，生物大规模死亡。是分解植物纤维的真菌的出现使得碳循环得以重新建立。如果真菌分解纤维的演化推迟几百万年。。。

4.大氧化事件（Great Oxygenation Event ）

大氧化事件，也有氧化灾变（Oxygen Catastrophe or Oxygen Crisis）等不同称呼，是指约26亿年前，大气中的游离氧含量突然增加的事件。这一事件的具体原因尚不得知，目前只有若干种假说能加以解释。大氧化事件使得地球上矿物的成分发生了变化，也使得日后动物的出现成为了可能。

如果没有这个事件，地球将是厌氧生物的天下。事件的尺度也很震撼：开始时大气中的氧含量非常低，蓝绿藻每产生一丝氧气，都与地表的二价铁矿物发生反应生成三价铁矿物，直到地球表面所有的二价铁全部氧化——然后才开始积累大气游离氧。这个故事让我想起了愚公移山。

5.地月同源说 

对于不熟悉地球科学论证体系的同学，这里要强调一点：学说、假说、理论都是依据一定的事实，进行的推理论证，有争议是非常正常且健康的现象。举个栗子，你妈摸了电视机发现是热的，于是依据此事实建立了“小明偷偷看电视”假说，并且你爸通过遥控器位移的证据间接支持了这个假说，可是他们永远也无法直接观测到你看电视的那个时候，所以即使有再多的证据，也是假说。你的小伙伴可以说，你没有看电视，是猫蹲在电视机上所以很热，这时候就产生了另一种学说。小张说，都不对，是小明有不断摩擦电视机后盖的癖好所以很热。所以每个学说的置信度是不一样的。地月同源便是一个依据事实建立的假说。

假说的内容是：月球的形成来自于一次45亿年前地球与火星大小的星体的碰撞，甩出的物质逐渐凝聚成为月球。

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支持的证据有：

地球的自转和月球的轨道的朝向是相似的

月岩标本指示月球表面曾经是熔融的

月球有一个相对较小的铁镍核心-类似地球组成

月球比地球密度小

在其他星球观测到类似的碰撞——导致岩屑盘的产生

推测的大碰撞和主流的太阳系演变学说有一致性

地月的稳定同位素指示向一个共同的起源

6 埃迪卡拉(Ediacaran)和寒武纪生物大爆炸（Cambrian Radiation）

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大约540百万年前，海洋由大量造礁生物占领。彼时的海水氧含量非常低，覆盖海底的是微生物组成的毯。这些微生物多数静止不动，没有壳软软的，少数可以瞎转悠（是真的瞎，没眼睛），以身体表面吸收养分为生。这是种简单的海洋生态，没有捕食者，可以安安静静的做一个美微生物，这便是埃迪卡拉生物群。这种宁静已经维持了数十亿年，却即将在接下来的短短几个百万年中被打破。（Fox，2016 Nature）

寒武纪，BOOM。生物种类数量迅速膨胀，演化也变得如火如荼，生物的样貌当然也变得五花八门——咦？这是什么？按住WASD可以移动了！咦？有光！我能看见我老婆长啥样了。我的嘴变得好强力，这是什么可以吃吗？生物迅速演化出了足，眼，颚，腮等重要器官。

关于大爆炸的触发因素讨论很激烈，可能是氧含量的突然上升，可能是关键器官的出现（眼），可能是两者的综合-捕食者的出现导致了生物的“军备竞赛”，激烈的竞争导致了演化的加速。有氧呼吸是一种更加“奢侈”的能源，提供了更强大的动力，也足以支撑能耗较高的神经系统的运转，生存空间也由二维变成了三维（从爬行到游泳）。

可是氧含量理论近来受到了挑战。证据表明彼时的氧含量上升比我们预期的尺度要小很多，远不足以产生如此强烈的刺激。大爆炸的起因可能并不是氧含量，因为即使是爆发前的氧含量也已经足够支撑大型生物的消耗了。

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7 生物大灭绝

生物大灭绝是指在极短的地质时间内，大量物种急剧灭绝的事件。现在的地球一共经历了5次这样的大灭绝。推测的原因分别有可能是冰川引起的海平面降低，全球变冷，小行星撞击/超级火山喷发事件以及其连锁反应（现在的黄石火山就是一座超级火山），大陆熔岩溢流。其中最严重的一次发生在距今251百万年前的二叠纪-三叠纪界线，总共有95%的海陆生物死亡。即使是这样多灾多难，地球生物也从未全军覆没，总会有一小撮最顽强的生物存活下来，在灾难过后迅速繁衍壮大，所谓野火烧不尽，春风吹又生。

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来源邀稿：巴甫洛夫很忙

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