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35亿年前的一场呼吸,如何重塑了整个地球?生命打造了如今的地球

我们出门踩在脚下的泥土,呼吸时钻进鼻腔的氧气,海边见过的珊瑚礁、家里烧的天然气,这些习以为常的东西,全是生命和地球互相改

我们出门踩在脚下的泥土,呼吸时钻进鼻腔的氧气,海边见过的珊瑚礁、家里烧的天然气,这些习以为常的东西,全是生命和地球互相改造的证据。这轰轰烈烈的瞬间,是从微小生命开始、慢慢铺展了几十亿年的漫长故事,才是这场改造的模样。想摸清其中的关键节点,不用翻厚重的地质书,一条简单的时间线就能看明白。

约35亿年前的古太古代,悄悄登场的是蓝藻,最早会造氧的生命就是它。24.6亿年前的古元古代,大氧化事件正式启动,氧气终于开始在地球攒起来,6亿年前的新元古代,第二次大氧化来临,复杂的动物们也跟着冒了头,到了显生宙,更热闹了,4.76亿年前,植物完成了第一次上岸,土壤也跟着慢慢攒了出来,4.35亿年前,颌在脊椎动物身上长了出来,吃东西、生存都变得更灵活,3.7亿年前,鱼类试着踏上陆地,陆生脊椎动物的演化,就此开启,2.05亿年前,地球舞台上,终于出现了哺乳动物的身影。

生命改造地球的起点,绕不开的就是大氧化事件。地球生命史上第一次全球性的大变化,从24.6亿年前开始,足足持续了4亿年,让大气里的氧气从几乎没有,涨到了现在水平的10%左右。早早就出现的蓝藻,仍是驱动这件事的主角。光合作用是蓝藻的本领,能把二氧化碳变成氧气,但一开始,造出来的氧根本留不住,大量的铁离子、硫化物埋在海里,这些东西像吸氧海绵一样,把氧气全消耗了,还顺便堆出了好多条带状的铁矿石。直到这些吸氧的被彻底耗光,氧气才终于摆脱束缚,在大气和海洋里慢慢积累起来。

这场大氧化,对当时的生命来说,既是灾难也是新生。靠无氧环境生存的厌氧生物,是那时候地球上生物的大多数,对它们来说,氧气就是毒药,细胞结构会被破坏,让它们无法存活的活性氧会被产生。所以氧气一多,绝大多数厌氧生物要么彻底消失,要么只能躲进深海、地下这些没有氧气的角落,勉强活下去。但转机,也在这场危机里,真核生物的快车道,是氧气铺就的。有氧呼吸是真核生物的能力,能产生比之前多得多的能量,有了足够的能量,细胞才能变得更复杂,多细胞生命也才有了出现的基础。而且,大气上层慢慢形成了臭氧层,像一层保护罩一样挡住了大部分紫外线,要是没有这层罩子,后来的生命根本没法从海洋爬到陆地上来。

其实生命和大气圈,一直是你改我、我影响你的关系。大气的组成,不只是微生物,植物也在悄悄改变,而大气变了,又会推着生命往新的方向演化。最明显的就是氧气和生物体型的关系,两次大氧化之后,生物的体型都跟着变大了。第一次大氧化后,真核生物开始繁盛,第二次大氧化后,寒武纪出现了大量复杂动物,到了石炭纪,还出现了比现在大好几倍的巨脉蜻蜓,翼展能有一米多。这些都不是巧合,生物要有更高效的能量供应,才能支撑起更复杂、更庞大的身体结构,而充足的氧气,正是这份供应的关键。另外,大气里的温室气体,也靠生命在调节。二氧化碳会被植物光合作用吃掉,减少大气里的温室气体,让地球没那么热,而微生物分解动植物遗体的时候,又会把二氧化碳吐出来,补回一部分。一吃一吐之间,地球的温度就慢慢稳住了,不会忽冷忽热到没法住。

生命不只是改了地球的空气,还钻到岩石圈里动手脚,咱们离不开的土壤,就是它最厉害的成果。土壤是天生就有的?很多人这么以为,其实不是,生命和石头一点点磨出来的。把石头变成碎屑,是第一步,往石头缝里钻的是植物的根,越长越粗,能把石头撑裂,地衣和微生物更厉害,有机酸会被它们分泌出来,像腐蚀剂一样把石头慢慢化成小颗粒,这些碎屑就是土壤的雏形,叫土壤母质。但光有碎屑还不够,能种庄稼、养植物的土壤,得有生命参与才能形成。植物的落叶、根系烂在里面,会变成有机质,能留住水分和养分,土壤里的微生物更热闹,一茶匙土壤里就有数十亿个细菌,空气中的氮会被它们固定,没用的废物会被分解,养分也会随之释放出来。

没有这些生命的加工,碎屑永远只是碎屑,成不了有肥力的土壤,地表上这么多的植物和动物,也就没了生存的基础。除了土壤,好多岩石和矿产也是生命造出来的,之前说的条带状铁矿石,是蓝藻造的氧氧化海里的铁离子形成的,海边的珊瑚礁,是无数珊瑚虫的骨骼一点点堆起来的,我们盖房子用的石灰岩,很多是海洋里的有孔虫、贝类的壳沉积变的,就连烧的煤、用的石油,都是古代的植物、浮游生物埋在地下,经过亿万年的变化才形成的。

水是生命的老家,但水圈的样子,也被生命改了不少。没什么氧气、偏还原性的,是最开始的海水的样子,里面没法存活大多数生物。后来光合作用越来越多,水里的氧气慢慢多了起来,海水才逐渐变成了现在的样子,需要氧气的鱼、虾这些水生生物,也因此有了生存空间。除此之外,水的酸碱度和里面的化学成分,还会被水里的微生物调节,让水的环境更稳定。微生物还是水体的清洁工,要是有汽油之类的污染物漏进水里,这些脏东西会被它们慢慢分解掉,帮水恢复干净。

不过凡事都有两面性,要是我们往水里倒太多氮、磷这些营养物质,微生物和藻类会疯长,形成藻华、赤潮,水里的氧气会被抢光,其他水生生物就会缺氧死掉,反而破坏了水的生态。水循环里也有植物的参与,土壤里的水会被植物的根吸收,然后通过叶子变成水汽放到大气里,这些水汽聚在一起形成云,下雨之后又回到地上,这也是陆地水循环的重要一环,当地的降雨量和温度,也会因此受到影响。

其实地球的这几个圈,岩石圈、水圈、大气圈、生物圈,从来都不是各玩各的,而是缠在一起,牵一发而动全身。比如造山运动的时候,山上的石头会被风吹、雨打,变成碎屑冲进海里,这些碎屑里带着营养物质,海里的藻类会因此长得更旺,藻类一多,就会吃掉更多的二氧化碳,大气里的二氧化碳少了,地球就会变冷,冰川会变大,海平面也会下降,海平面一降,海边的栖息地就变了,生活在那里的生物就得跟着调整,要么搬家,要么适应新环境。

我们总说地球孕育了生命,可反过来想,现在适合生命生存的地球模样,也是生命用亿万年的时间塑造的。看不见的细菌,或者是能长到几十米高的大树,无论是海里的蓝藻,有或说陆地上的哺乳动物,这场改造里,每一种生命都出了力,大气的成分被改变,能养人的土壤被造出,海边的珊瑚礁被堆起,地球的温度和水循环,也被稳稳调控着。

现在再低头看看脚下的土,抬头吸一口空气,这些平常到忽略的东西,是不是突然觉得,都有着亿万年的故事?你有没有在生活里发现过类似的痕迹?比如路边一块特别的石头,或者花盆里土里的小虫子,说不定它们都在延续着这场生命改造地球的约定。