文|赵俊松 陈新宇
“只有一个地球”,这是1972年联合国人类环境会议提出的口号,旨在呼吁人们为了这一代和将来的世世代代保护和改善环境。50年后,2022年联合国再次以“只有一个地球”作为今年世界环境日主题,以纪念那次伟大的盛会。
为什么说“只有一个地球”?请跟随光阴之箭,回顾地球历史,探寻生命进化轨迹,以珍惜来之不易的一切。
冥古宙:天体如同生命一样,经历着生死。45.7亿年前,随着一片巨大分子云中,一小块的引力坍塌,太阳诞生了,在这颗初生的恒星周围,一圈薄薄的尘埃在引力的作用下形成星坯,地球随之诞生。如果把地球历史浓缩成一天,那么此刻就是00:00。45.1亿年前(00:19),一颗和火星几乎同样大小的类地行星“忒亚”因偏离轨道撞击了地球,它的内核深入地球,而其余部分则被抛至太空形成了月球。这一事件,让地球自转轴倾斜了23.5度,地球有了四季变化,也有了潮汐。44.5亿年前(00:38),随着地球的冷却,在重力的作用下,由岩浆海洋组成的地球,逐步形成了地核、地幔。和其他类地行星一样,地球地核富含铁,1千万年以后地磁场产生了,太阳风和宇宙射线在磁场的影响下再也不能吹走地球的大气,南极光、北极光随处可见,为孕育生命创造了最初的条件。44亿年前(00:54),地球上有了最初的海洋。
太古宙:40亿年前(03:00),4亿年过后,地球也许有了最初的生命,但是随着土星、木星等大型行星运行轨道后期重组,一场密集的陨石轰炸,扼杀了生命的可能。而原本与地球一样遍布海洋的火星,则在这场轰炸中失去了所有的海洋,成了一颗夭折的“地球”。位于格陵兰岛西南部的沉积岩中,我们发现了诞生于38亿年前(04:03)的生命活动痕迹——光合作用,古细菌、真细菌等原核生物的诞生。一开始,作为光合作用的副产物,氧气对当时的厌氧微生物是有害的,直到净化出好氧微生物后,氧气开始增多,并最先与海洋中所有的铁元素反应后,才开始在大气中富集,海水也才变得清澈,光合作用也能在更深的水域进行。光合生物改造地球的过程是漫长的,大氧化——这一里程碑的事件直到25亿年前(10:52)才完成。巧合的是,与此同时,地球的垂直地质构造运动也随之消失,仅剩下水平地质构造运动,地壳的稳定,为生命的进化提供了保障。
元古宙:太阳最初诞生的2 0亿年,能量远比今天微弱,但地球上遍布的二氧化碳、甲烷等温室气体,让地球有了温暖的气候,诞生了最初的生命。24亿年前(11:24),随着氧气的进一步增加,甲烷被氧化,二氧化碳被光合作用吸收,地球开始变冷,“冰室效应”导致地球变成了雪球。本已经不可逆转的态势,在随后的3亿年里,伴随一次次火山爆发,二氧化碳不断释放,地球经历了4次从冰封到解冻的过程。而在这期间,因为水温降到4摄氏度以下后,水的体积开始增大,直至结冰,由于冰比水轻的特殊性质,形成了冰盾,使得海洋深处液态的水得以保存,生命得以维系。21亿年前(12:58),真核生物诞生,使得遗传物质储存在细胞核内,这应该是人类最早的祖先!化石可以让我们追溯到15亿年前(16:07),出现了有性生殖,生命不再通过简单的分裂繁殖以保持基本完全一致的基因,这一事件让生物多样性成为可能,并让生命适应复杂的自然环境。同时,叶绿体形成,光合作用在真核生物中出现。11亿年前(18:13),罗迪尼亚超大陆形成,此时中国分为南中国和北中国两个陆块,并未合并在一起。7.5亿年前(20:04),超大陆解体,气温急剧下降,地球再次被冰封,直到6.5亿年前(20:35),海底火山爆发,才结束了此次冰期。6亿年前(20:51),臭氧层开始形成。很快,以多细胞生物物种为代表的埃迪卡拉生物群在5.8 5亿年前(2 0:5 6)迎来了大爆发,但在5.42亿年前(21:0 9)这次多细胞生物最早的尝试就夭折了。
显生宙(古生代):5.41亿年前(21:10),多细胞生物进行了一次成功的尝试,迎来了寒武纪生命大爆发,这主要得益于当时足够的氧气浓度,为这些生物形成骨骼创造了条件,云南澄江化石群是这次事件的有力见证。4.8亿年前(21:29),植物以类似如今地衣或苔藓的形式登陆。4.45亿年前(21:40),地球因为未知原因出现了一次严重的降温,发生了海退现象,原来的浅海区变得干涸,底栖动物惨遭屠戮。此后,冰期很快结束,冰雪融化入海,低温导致海水含氧量降低,缺氧又给生物带来了危害,腕足动物、棘皮动物等深受其害,史称第一次生物大灭绝。4亿年前(21:54),最早的动物登陆,它们并不是人类的祖先,而是节肢动物。3.72亿年前(22:03),陆上植物一片茂盛,二氧化碳急剧下降,冰室效应再次来临,与此同时,森林无节制地扩张,使得陆地上的磷进入海洋,而大量的氧气在雷电的作用下,与氮气反应生成二氧化氮,最终形成氮肥进入海洋。最初的海水富营养化在这样的情况下形成,大量海洋生物死亡,缺氧、腐臭成了海洋的常态,盾皮鱼类、无颌鱼类等灭绝,史称第二次生物大灭绝。3.65亿年前(22:05),最早的四足动物棘螈开始浮出水面,迈向陆地。而先前登陆的节肢动物并未受到大灭绝的影响,高达35%的氧气,使得许多巨无霸昆虫称霸陆地。2.52亿年前(22:41),持续的火山爆发使得二氧化硫转化成硫酸盐在全球扩散,酸雨腐蚀着生态环境,而森林大火,氧气浓度下降,也让巨型昆虫、床板珊瑚、三叶虫等遭受了灭顶之灾,史称第三次生物大灭绝。
显生宙(中生代):2.3亿年前(22:48),最早的恐龙始盗龙出现。2亿年前(22:57),由于火山的持续爆发,以海洋生物为主,加上哺乳类爬行动物走上了灭绝之路,史称第四次生物大灭绝。但恐龙几乎没有受到灭绝的影响,反而在侏罗纪达到鼎盛,一直延续到了白垩纪,持续了1.6亿年之久。1.55亿年前(23:11),始祖鸟出现。1.3亿年前(23:19),能够开花的被子植物出现,并在8400万年前(23:34)取代了裸子植物,占据了陆地。
显生宙(新生代):6600万年前(23:39),在新生代第三纪古新世达定期,大规模火山爆发,加上一颗巨大陨石坠落,让所有的恐龙(鸟类除外)、翼龙灭绝,史称第五次生物大灭绝。之后,小型哺乳动物迎来了生机。火山、地震、海啸、地方病等由自然灾害和自然演变引起的环境问题,我们称之为原生环境问题。即使到了如今,人类也很难预见和预防。4700万年前(23:45),艾达出现,被认为是人类、猿类以及猴类的共同祖先。3000万年前(23:51),东非大裂谷形成,在这道生物隔离栏的作用下,裂谷东边的物种进化成了人类,而西边则进化成了丛林巨猿。600万年前(23:58:07),图根原人出现,这是已知最古老的人科动物。
显生宙(新生代——第四纪),260万年前(23:59:11),与人类历史有关的第四纪拉开了序幕。250万年前,巴拿马地峡缝合,南北美洲动物进行了一次物种大交换,从现存的动物来看,北美洲动物远比南美洲动物有更强的适应性,留下了更多的物种。240万年前,能人出现。100万年前,直立人和匠人学会了用火。25万年前,尼安德特人出现。20万年前(23:59:56.2),智人出现,智人即现代人的祖先。
13万年前,智人第一次走出非洲,受北方寒冷气候影响,加上直立人、尼安德特人的抵抗,以失败告终。8万年前,智人第二次走出非洲,他们成功了,在除南极洲之外的各大洲上相继出现,而尼安德特人与其他直立人则相继灭绝。人类对生态环境的影响从此开始显现。随着智人的增加,森林在减少,大型动物的生境丧失,加上智人高超的捕猎技术,剑齿虎、古巨蜥、猛犸象等大型动物相继灭绝。约1万年前(23:59:59.81),随着生态失衡,捕猎对象消失,智人们出现了食物危机,但是却恰逢维尔姆冰期结束,气温回升,动植物重新复苏,部分智人开始定居,农业革命到来。他们开始磨制石器,拥有并管理一些动物和植物,农业和畜牧业率先诞生在“新月沃土”——约旦河谷和美索不达米亚平原。
公元前3500年(23:59:59.90),“新月沃土”和埃及相继出现了文字,史前史结束,人类进入了文明时代。公元前2000年,人类开始使用火来锻造金属,烧掉了大量木材,人类对地球的影响随着原始工业的诞生加强了。公元前176年楼兰建国,公元630年突然消失。这个丝绸之路上的王国,地处丝路要冲,汉、匈奴及其他游牧国家,经常在楼兰国土上挑起战争,为了本国利益过度垦种,使水利设施、良好的植被受到严重破坏。公元3世纪后,流入罗布泊的塔里木河下游河床被风沙淤塞,在今尉犁东南改道南流,致使楼兰“城郭岿然,人烟断绝”“国久空旷,城皆荒芜”。楼兰仅是古代人类破坏环境,自食恶果的一个典型案例,这类环境问题是由人类活动所引起的,我们称之为次生环境问题。从《世界环境史》一书中,我们可以看到古希腊、古罗马、古长安、玛雅等文明的衰落,无不与生态环境恶化有关,人类依赖于自然因素,并受制于生态原则。纵观人类文明发展史,“生态兴则文明兴,生态衰则文明衰”。
1492年(23:59:59.990),哥伦布发现新大陆,大航海时代开启,促进了物种大交换,进而带动了物种全球化。土豆、玉米、西红柿、烟草、辣椒从美洲来到欧亚大陆,而小麦、大麦、羊、葡萄等则传入美洲。1543年,哥白尼发表《天体运行论》,维萨留斯发表《人体构造》,近代科学时代到来。随后,开普勒、伽利略、牛顿等科学家相继有了许多伟大的发现,为工业革命的到来奠定了基础。1776年(23:59:59.995),瓦特发明蒸汽机,人类社会进入了工业时代,现代文明开启,人们发明了汽车、火车、飞机,也发明了炸药、原子弹,发生了两次世界大战;进入了信息时代,互联网诞生;进入智能手机时代。如果把地球历史比作24小时,人类文明也就存在了0.1秒,近代科学更是只诞生了短短0.01秒,原本处于第四纪大冰期的人类,竟然发现地球因为自己的发展而逐渐变暖,极端天气灾害接连发生,对人类的未来形成挑战。
1988年(23:59:59.999),政府间气候变化专门委员会(IPCC)由联合国与世界气象组织合作成立,以应对气温上升。2016年11月4日《巴黎协定》正式实施,以应对地球加速变暖。回顾地球历史,地球并不怕变暖,也不需要人类拯救,真正需要拯救的是人类自己。
我们的星球现在正处于间冰期,一定会再经历一次新冰期,但这至少得到5万年以后。我们的太阳正处于壮年期,50亿年后才会变为红巨星吞噬地球。现在的我们根本不用为此杞人忧天。然而富于探索精神的人类,已经开始尝试走向宇宙星空,美国的阿波罗登月,中国的天问一号着陆火星,欧洲航天局借助“盖亚”空间探测器绘制银河系多维地图……虽然对于浩瀚星空来说这只是初学涂鸦,但人类最终的征途是星辰大海。
预计2050年,地球人口就将达到100亿,这是公元前1万年新石器时代500万人的2000倍,是公元0年2.5亿人的40倍,是1800年10亿人的10倍,是1930年20亿人的5倍,是1987年50亿人的2倍。人口的快速增加,其对生态环境的破坏能力也在增加,从而对人类自身的生存造成威胁。更为严重的是,生物多样性急剧下降,第六次生物大灭绝正在上演。而地球上的每一个生物物种都是经过数亿年的进化形成的,对于地球来说都是独一无二的宝贝,是人类生存和发展的基础。2020年联合国的一份研究报告表明,全球最近10年在保护生物多样性方面未能达成目标,环境持续恶化正在增加疾病从动物传播给人类的风险。环境是一个复杂的整体,人类若想更长久地繁衍生息下去,必须关爱地球,共建地球生命共同体。