一、生命是環(huán)境的產物
地球形成早期,表面籠罩著原始的還原性大氣,沒有氧氣、臭氧層,紫外線強烈地照射著地面,地球上沒有任何生命,只有淺海、巖石和籠罩其上的薄層氣體.
生命的起源經歷了漫長的化學演化過程.一般認為生命的化學演化經歷了4個階段：從無機小分子到有機小分子、從有機小分子到大分子、從大分子到多分子體系、從多分子體系到原始生命.有關生命化學演化的認識主要源于間接證據(jù)和理論推斷.這里僅列舉兩個相關證據(jù).
1）1953年,芝加哥大學學者米勒（Stanley Miller）在實驗條件下模擬40億年前地球表面的原始大氣,并在其中通過火花放電成功地用無機物（如氨、甲烷、氫等）合成了多種類型的小分子有機物,其中含有11種氨基酸.米勒實驗證明了生命進化的化學過程（從無機小分子到有機小分子階段）可能在四十幾億年前就已經存在了.現(xiàn)在,天然蛋白質中所含有的20余種氨基酸,都可以在類似的實驗條件下合成.
2）中國科學院化學所的趙玉芬院士研究發(fā)現(xiàn)了N－磷酰氨基酸的自催化作用（N－磷酰氨基酸可以自組裝生成多肽,并將核苷磷?；铣珊塑账?因此,N－磷酰氨基酸在一個反應過程中就可以同時生成肽庫、核酸庫,或肽－核酸復合庫）.趙玉芬據(jù)此提出了核酸—蛋白質共同起源假說.同時她認為：磷酰氨基酸既可同時生成核酸和蛋白質,又可生成LB－膜及脂質體,因此,它是生命進化的最小系統(tǒng).[2]
經歷了漫長的化學演化過程,大約在距今35~38億年間地球上出現(xiàn)了原始的生命——單細胞原核生物藍綠藻（Cyanophyta）.地球上原始生命的出現(xiàn)標志著生命演化進入了一個新階段——生物演化階段.原始的生命在遺傳、變異和自然選擇的長期作用下,經歷了由低級到高級、由簡單到復雜的演化過程,形成了現(xiàn)存的多樣性的生物類群.據(jù)估計,目前地球上至少有1000萬種生物.
二、生命在進化與發(fā)展過程中對環(huán)境產生重大影響
生命的出現(xiàn)是地球歷史上的重大事件.生命的演化對地球環(huán)境產生了巨大的影響.下面以大氣層的變化、土壤的形成、綠色植物登陸等為例具體說明.
2.1 生物在進化對大氣的影響
地球形成于大約距今46億年前.那時地球上的溫度很低,外面圍繞著以氫和氦為主的大量氣體,這是地球上的第一代大氣.后來,地球在繼續(xù)旋轉和聚集的過程中,由于本身的凝聚收縮和放射性物質的蛻變生熱,使原始地球不斷升溫,內部達到熾熱的程度.由于重力的關系,密度大的物質沉向地球的內部,形成地核和地幔；較輕的物質則分布在地球的表面,形成地殼.最初形成的地殼比較薄,而地球內部的溫度又很高,因此,火山頻繁活動,從火山噴出許多氣體形成第二代大氣,又叫原始大氣.原始大氣的成分大致包括甲烷、氨、水蒸氣、氫等,沒有氧屬于還原性大氣.正是這種還原性大氣,在一定條件下形成了各種無機物和有機物,為地球上原始生命的起源創(chuàng)造了條件.
原始地球表面的還原性大氣（沒有氧氣,也沒有臭氧層,紫外線直接照射地球表面）、強烈的紫外線照射（紫外線具有表面消毒的作用,在微生物技術中通常作為表面消毒殺菌的手段）和較大的晝夜溫差都不利于生物的生存.所以,原始地球表面不具備生命普遍存在的自然條件.但是由于水所具有的特殊性質,它可以有效地反射、吸收紫外輻射.在水體的一定深度,紫外輻射可以衰減到對生物沒有損害的水平.而水較大的比熱容和特殊的溫度—密度效應,為生物的生存提供了條件.所以,原始生命起源于海洋一點也不意外.而且原始生命在產生以后相當長的一段時間里,海洋依然是其最主要或者唯一的生活環(huán)境.
原始的生命在海洋中繁殖、蔓延,消耗CO2,釋放O2.加上大氣層中的水分也在不斷的光解產生游離氧,大氣中游離氧逐步增加,還原性的大氣逐漸轉變成氧化性大氣；并逐漸形成了臭氧層,減輕了地球表面紫外線輻射的強度；隨著大氣層的逐漸加厚,地球表面的晝夜溫差也逐步縮小等等.由于原始生命的起源和演化,對地球環(huán)境產生了有利于生物在地球上普遍存在的影響.當然,原始生命的生命活動對地球環(huán)境產生的影響主要停留在定性改變的水平.
如前所述,臭氧層猶如地球生物的保護傘,它的形成減輕了地球表面的紫外輻射,為地球生物的生存創(chuàng)造了必要的條件.而恰恰是這個為地球生物早期發(fā)展和長期生存創(chuàng)造必要條件的保護傘,由于人類的活動正在面臨滅頂之災.從這個意義上講,地球環(huán)境正在發(fā)生不利于生物生存的逆向演化.
2.2生物因素是土壤形成的關鍵因素
土壤是地球表面具有一定肥力且能生長植物的疏松層.土壤的形成經歷了漫長的過程,是巖石圈表面經過漫長的物理風化,化學風化和生物作用的產物.物理風化的本質是借助物理作用將地表整塊巖石分解成大量小碎塊的過程.化學風化則改變了巖石的化學組成,其中地表（地下）水和大氣中O2、CO2的作用最為重要,化學作用使成土礦物分解,形成以粘土礦物為主的松散物質,即通常所說的風化殼.生物在土壤形成過程中的作用最為關鍵.生物作用是通過生物的新陳代謝和生物死亡后的生物降解作用實現(xiàn)的.生物腐爛形成腐殖質,改善了土壤的結構、增加了土壤中的N、P、K和碳水化合物等營養(yǎng)成分,使風化殼最終形成土壤.土壤的形成為陸生生物的生活提供了基質,為陸生生物的登陸創(chuàng)造了條件.
土壤資源屬于可更新資源,就全球而言,土壤的自然形成過程一直在繼續(xù),只是其速度非常緩慢.據(jù)估計,在現(xiàn)實條件下,每形成1cm的土壤大約需要100~400年的時間.也就是,形成30cm的耕作層大約需要3000~12000年.迄今為止,人類所需食品的大部分和95％以上的蛋白質都直接、間接地來源于土壤.土壤是人（或動物）與自然聯(lián)系的紐帶,“大地母親”的稱謂在多種文化中都有體現(xiàn).這也是土壤之于人類關系的重要見證.
正是這種對于人類生存至關重要的土壤資源,也正在由于人類不合理的利用和破壞,正在失去生命的活力.這意味著人類賴以與自然聯(lián)系的紐帶正在斷裂,大地母親正在走向衰弱.
工業(yè)化、城市無節(jié)制的擴張以及交通的現(xiàn)代化正在大規(guī)模地吞噬著土地的精華——耕地.不合理的耕作制度和大規(guī)模的植被破壞,導致土壤侵蝕的速度遠遠高于土壤再生的速度（即使是在水土保持工作較先進的美國,耕地土壤遭受侵蝕的速度每年平均約為13t/ha,比土壤自然形成的速度還要快上10倍.而世界其他地區(qū)每年土壤侵蝕平均速度是美國10倍多,約為土壤自然生成速度的100多倍.[3]）,導致土壤肥力下降,地表水、地下水和海水富營養(yǎng)化,水生生態(tài)系統(tǒng)健康受到嚴重威脅.以我國為例,黃河流域最高侵蝕規(guī)模達到350t/ha,整個黃河流域水土流失總量為16×108t/年；長江流域土壤侵蝕規(guī)模為150-450t/ha,整個長江流域水土流失總量為22-25×108t /年.全國每年有100多億噸的沃土付諸東流,相當于1000萬畝耕地30厘米厚的耕作層,其流失的氮、磷、鉀等養(yǎng)分大于全國化肥施用量,而有機質的損失永遠也難以彌補.[4] 土壤流失大于土壤自然生成的速度,不能得到有效的補充,造成的直接后果是土壤貧瘠化,土地生產力下降,甚至沙漠化或石漠化（完全失去土壤）.沃爾特•洛德米爾克在描述敘利亞北部古文明遺址時這樣寫到：此處的土壤侵蝕最為嚴重……如果土壤留下了,即使城市被毀掉也能重建,人民流散了也會重聚,由于土壤走了,一切便都不在.[5] 要使土壤流失的速度小于土壤生成速度,實現(xiàn)土壤存量的增長,就必須大量恢復天然植被、改變現(xiàn)行的農作方式（從化石農業(yè)到有機農業(yè)或生態(tài)農業(yè)、從深耕細作到少耕,甚至免耕；從連續(xù)種植,到輪休輪作等）,實現(xiàn)向環(huán)境友好型農業(yè)生產方式的轉型.
2.3 綠色植物登陸對地球環(huán)境的影響
綠色植物登陸是地球生態(tài)系統(tǒng)進化史上的重大歷史事件.迄今為止,發(fā)現(xiàn)的地球上最早的陸生植物化石,出現(xiàn)在距今4億年前的晚志留紀至早泥盆紀的陸相沉積物中.這表明,綠色植物的登陸發(fā)生在距今4億年前.綠色植物的登陸,改變了以往大陸一片荒漠的景觀,使大陸逐漸披上綠裝而表現(xiàn)出勃勃生機.不僅如此,陸生植物的登陸、進化與發(fā)展,完善了全球生態(tài)體系.與單細胞的海生藻類相比,陸生植物不僅具有更加強大的生產能力,而且其光合作用過程中大量吸收大氣中的CO2,排放游離O2,從而大幅度改變了大氣圈成分的比例.如果說原始生命改變了大氣的性質（從還原性大氣到氧化性大氣）,毫無疑問綠色植物的登陸為提高大氣中游離O2的含量做出了重大貢獻,最終形成了現(xiàn)存的大氣.因此,4億年前的植物登陸成功是地球發(fā)展史上的一個重大事件,甚至可以說,如果沒有綠色植物登陸的成功,就不會有今天的地球生態(tài)系統(tǒng).