《生命的起源與進(jìn)化》之啟示錄第一講生命的解讀

第二講宇宙的誕生（137億年前）

第三講地球的誕生與神奇（46億年前）

第四講生命的起源（35億年前）

第五講生命的進(jìn)化4、大地何時(shí)披上綠裝?

第一次（加里東）造山運(yùn)動(dòng)結(jié)束（古生代志留紀(jì)末～泥盆紀(jì)初），地球發(fā)生翻天覆地的變化，原為海底的地方崛起了高山和平原，原來(lái)平靜的大型湖泊變得狹小，容易干涸，出現(xiàn)更多的大陸和沼澤。隨著滄桑巨變和水陸變遷，以及月亮引力的潮汐作用，很多水生生物可能周期性或經(jīng)常性遭遇缺水，不能適應(yīng)環(huán)境而滅絕。困境之五

水生生物如何應(yīng)對(duì)缺水的環(huán)境

在泥盆紀(jì)之初，極少數(shù)水生生物從沼澤地帶或海灘開(kāi)始被迫登陸，一勞永逸。是植物還是動(dòng)物先登陸？

水生植物藻類(lèi)：不需長(zhǎng)途跋涉，水一退去即可“自動(dòng)”登陸，不用挪動(dòng)，由泡在水里轉(zhuǎn)為站在陸地上生存。藻類(lèi)登陸歷經(jīng)半水生（苔蘚）和陸生（蕨類(lèi)）二個(gè)階段?！氨R未動(dòng)，糧草先行?！敝参锏顷懶杈邆淠男┗緱l件？●

直立生長(zhǎng)

●

輸送水分和營(yíng)養(yǎng)

防止水分蒸發(fā)

●

繁殖①具有維管組織

●木質(zhì)部：有管胞或?qū)Ч?，向上運(yùn)輸水分和無(wú)

機(jī)鹽；支撐植物直立生長(zhǎng)。

●韌皮部：有篩胞或篩管，向下運(yùn)輸營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)。韌皮部木質(zhì)部莖橫切面

②具有角質(zhì)層和氣孔：葉片表面的角質(zhì)層可防止水分的過(guò)度蒸發(fā)。氣孔幫助植物呼吸空氣，調(diào)控水分和二氧化碳，以進(jìn)行光合作用。

③產(chǎn)生孢子（生殖細(xì)胞）和配子（成熟性細(xì)胞）：脫離水體后，采用孢子生殖，借助風(fēng)力傳播，減少對(duì)水的依賴(lài)。孢子萌發(fā)后形成配子（精子、卵），完成受精。孢子葉和孢子囊經(jīng)過(guò)漫長(zhǎng)而艱辛的登陸“演習(xí)”，在泥盆紀(jì)早期，藻類(lèi)終于打破20億年的水生習(xí)性，擺脫了水的束縛，成功登陸，經(jīng)苔蘚類(lèi)進(jìn)化為原始的蕨類(lèi)植物—裸蕨類(lèi)。萊尼蕨

光蕨

工蕨

裸蕨類(lèi)：無(wú)根無(wú)葉（“莖狀物”），非常矮小，有利于防止水分的蒸發(fā)

。

假莖：行光合作用；有管胞和篩胞，運(yùn)輸水分與營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)；莖表有角質(zhì)層和氣孔，調(diào)節(jié)體內(nèi)水分的蒸發(fā)。

假根：固定和吸收作用。

孢子：頂端生孢子囊。

裸蕨類(lèi)成功登陸后，在溫暖潮濕的泥盆紀(jì)早期開(kāi)疆拓土，向沼澤濕地發(fā)展，原始大陸終于披上第一絲綠意?！按猴L(fēng)又綠江南岸，明月何時(shí)照我還”（王安石）

在泥盆紀(jì)晚期，古老大陸逐漸形成，沼澤遍布，氣候繼續(xù)干旱，裸蕨類(lèi)最終走向衰亡，適應(yīng)性更強(qiáng)的高等蕨類(lèi)植物如石松類(lèi)、楔葉類(lèi)、真蕨類(lèi)迅速興起，一個(gè)嶄新的綠色世界（原始沼澤森林）產(chǎn)生，大地從此披上綠裝。高40多米,直徑2-3米

真蕨類(lèi)：創(chuàng)造出真正的根、莖、葉和孢子等陸地生活不可缺少的器官。光合作用效率大增，產(chǎn)生維管束（由木質(zhì)部和韌皮部組成），更有效地運(yùn)輸水分和營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，并起支撐作用。

真蕨類(lèi)離不開(kāi)水，還不是真正的陸生植物。代紀(jì)開(kāi)始時(shí)距今時(shí)間（年）動(dòng)物界植物界新生代第四紀(jì)300萬(wàn)人類(lèi)第三紀(jì)7000萬(wàn)哺乳類(lèi)被子植物中生代白堊紀(jì)1.35億鳥(niǎo)類(lèi)侏羅紀(jì)1.8億爬行類(lèi)三疊紀(jì)2.25億裸子植物古生代二疊紀(jì)2.7億兩棲類(lèi)石炭紀(jì)3.5億泥盆紀(jì)4億魚(yú)類(lèi)蕨類(lèi)植物志留紀(jì)4.4億奧陶紀(jì)5.1億寒武紀(jì)6億真核生物出現(xiàn)（無(wú)脊椎動(dòng)物）元古代18億原核生物大發(fā)展藻類(lèi)植物太古代35億原核生物出現(xiàn)（細(xì)菌和藍(lán)藻）

46億生命起源4、大地何時(shí)披上綠裝?

第二次（海西）造山運(yùn)動(dòng)（泥盆紀(jì)初至二疊紀(jì)末）導(dǎo)致地球再次滄桑巨變，大批蕨類(lèi)植物被埋入地下，最終形成煤層。石油：40年

天然氣：65年

煤炭：250年生物質(zhì)能源：綠色植物通過(guò)葉綠素將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能、存儲(chǔ)在生物質(zhì)內(nèi)部的能量。

蕨類(lèi)植物的登陸和繁榮，出色地改造了地球的空氣、水分、土壤。到泥盆紀(jì)大氣含氧量已達(dá)現(xiàn)有水平（21%）。充足的氧氣和食物，為海洋動(dòng)物的登陸鋪平了道路。可見(jiàn)，沒(méi)有植物的登陸成功，就沒(méi)有今天五彩繽紛的生命世界。5、動(dòng)物何時(shí)和如何登陸?①在陸地上行走：運(yùn)動(dòng)器官鰭被改造成五趾型足或附肢，同時(shí)產(chǎn)生粗壯的骨骼和發(fā)達(dá)的肌肉，從而支撐體重并完成運(yùn)動(dòng)。動(dòng)物登陸需具備哪些基本條件？②在空氣中呼吸：魚(yú)類(lèi)等水生動(dòng)物用鰓呼吸。由于空氣中氧含量是水中的20多倍，動(dòng)物登陸后改為氣管或肺呼吸。③減少水分散失：皮膚的最外面為角質(zhì)層，由數(shù)層角化細(xì)胞組成，含有角蛋白，可防止體內(nèi)水分蒸發(fā)。膀胱或腎可濃縮尿液，重吸收水分。志留紀(jì)末，為了擺脫缺水環(huán)境，一些節(jié)肢動(dòng)物產(chǎn)生氣管，直接呼吸空氣中的氧氣；體表產(chǎn)生幾丁質(zhì)外殼，以保持體內(nèi)水分，支撐身體。當(dāng)水體干枯時(shí)，利用附肢和分節(jié)的身體在泥濘中艱難爬行，尋找較潮濕的地方，從而率先登陸，并向空中發(fā)展，演化成為昆蟲(chóng)。最先登陸的動(dòng)物很可能是昆蟲(chóng)。經(jīng)過(guò)漫長(zhǎng)的進(jìn)化，昆蟲(chóng)體軀分化出頭、胸和腹，常具2對(duì)翅、3對(duì)足。蝴蝶蘭蝴蝶飛蛾蒼蠅蚊子蜻蜓最早登陸的昆蟲(chóng)沒(méi)有翅膀，生活在沼澤森林中。在爬上樹(shù)木覓食時(shí)，為避免被風(fēng)刮落摔死，或被敵害捕殺，一些昆蟲(chóng)胸部背面角質(zhì)膜向兩側(cè)突起，可作滑翔運(yùn)動(dòng)，逐步演變成原始翅膀。之后，朝身體小型化（蜻蜓類(lèi)）或翅膀能折疊（新翅類(lèi)）方向進(jìn)化。昆蟲(chóng)為什么會(huì)形成翅膀呢？除了基本的飛行功能外，美麗鮮艷的昆蟲(chóng)翅膀可用來(lái)保護(hù)蟲(chóng)卵、當(dāng)作音樂(lè)器具、用于偽裝、警告對(duì)手、吸引異性，等等，可謂五花八門(mén)，隱藏著太多的秘密。昆蟲(chóng)在進(jìn)化過(guò)程中形成了極其精確和完善的生存機(jī)制，具有許多特殊本領(lǐng)，可用于仿生學(xué)。

蒼蠅：后翅退化為平衡棒，是“天然導(dǎo)航儀”。據(jù)此仿制的“振動(dòng)陀螺儀”已用在火箭和飛機(jī)上，實(shí)現(xiàn)無(wú)人駕駛。眼睛是由3000多只小眼組成的復(fù)眼，可看到幾乎360°范圍的物體。仿制的“蠅眼照相機(jī)”一次能拍攝上千張相同的

相片，用于印刷制版等。蜻蜓：翅膀前緣的上方有一塊深色的角質(zhì)加厚區(qū)-翼眼或翅痣，可消除顫振的危害。飛機(jī)飛行時(shí)，機(jī)翼會(huì)發(fā)生有害的振動(dòng)。飛行越快，顫振越強(qiáng)，甚至使機(jī)翼折斷而墜落（氣體動(dòng)力學(xué)顫振現(xiàn)象）。在機(jī)翼前緣的遠(yuǎn)端安放平衡重錘，即可消除有害的振動(dòng)。蜻蜒僅靠?jī)蓪?duì)翅膀不停地拍打飛行，據(jù)此研制出直升飛機(jī)。

蝴蝶：翅膀?yàn)橛猩[片，有惟妙惟肖的保護(hù)色，在陽(yáng)光下時(shí)而金黃，時(shí)而翠綠，時(shí)而由紫變藍(lán)，在花叢中不易被發(fā)現(xiàn)，據(jù)此可在軍事設(shè)施上覆蓋蝴蝶花紋般的偽裝，生產(chǎn)出迷彩服。“兒童急走追黃蝶，飛入菜花無(wú)處尋”（楊萬(wàn)里）

“蝴蝶效應(yīng)”：“一只南美洲亞馬遜河流域熱帶雨林中的蝴蝶，偶爾扇動(dòng)幾下翅膀，可能在兩周后引起美國(guó)德克薩斯州的一場(chǎng)颶風(fēng)”。在一個(gè)動(dòng)力系統(tǒng)中，初始條件下微小的變化能帶動(dòng)整個(gè)系統(tǒng)長(zhǎng)期的巨大的連鎖反應(yīng)。作為個(gè)體的人，我們的行為無(wú)時(shí)無(wú)刻不在影響他人與世界?！熬由魇迹钊艉晾?，繆以千里”《易經(jīng)》

到了寒冷的冬天，聽(tīng)不到蟋蟀的歌唱，看不到蜻蜓、蝴蝶在空中翩翩飛舞，也看不到螞蟻在地面上奔忙，大自然顯得格外寂靜。在這天寒地凍的季節(jié)里，昆蟲(chóng)去了哪里？

為什么昆蟲(chóng)需要冬眠？昆蟲(chóng)為變溫動(dòng)物，體溫隨環(huán)境溫度的改變而變化。為此，不同的昆蟲(chóng)采用不同的方式（卵、幼蟲(chóng)、蛹或成蟲(chóng)）休眠而越冬。早期昆蟲(chóng)像水生節(jié)肢動(dòng)物一樣，大都經(jīng)過(guò)卵、幼蟲(chóng)（水生稚蟲(chóng)、陸生若蟲(chóng)）和成蟲(chóng)三個(gè)階段，稱(chēng)之為不完全變態(tài)，如蜻蜓、蟋蟀、蝗蟲(chóng)。金蟬脫殼從石炭紀(jì)末至二疊紀(jì)，第二次造山運(yùn)動(dòng)造成氣候由溫暖潮濕變得寒冷干燥。為了渡過(guò)惡劣的環(huán)境，不少昆蟲(chóng)如蝶、蛾、蜂、蚊等在幼蟲(chóng)期與成蟲(chóng)期之間產(chǎn)生蛹，稱(chēng)之為完全變態(tài)。破繭（蛹）化（成）蝶“人生如春蠶，作繭自纏裹；一朝眉羽成，鉆破亦在我”

（陸游）“相見(jiàn)時(shí)難別亦難，東風(fēng)無(wú)力百花殘。春蠶到死絲方盡，蠟炬成灰淚始干?！保ɡ钌屉[）只追求成長(zhǎng)，不追求成功，讓成功成為成長(zhǎng)的必然結(jié)果，這就是通往

成功的最正確的道路。我們都見(jiàn)過(guò)飛舞的蝴蝶，在展翅飛翔的那一刻，它是如此美麗。但是，請(qǐng)別忘了，在美麗的背后，它曾經(jīng)有過(guò)毛毛蟲(chóng)笨拙的爬行、織絲成繭的辛勞、黑暗之中的等待，以及破繭化蝶的痛苦。

昆蟲(chóng)：由于具有氣管、翅膀和變態(tài)發(fā)育行為，在石炭紀(jì)迅速發(fā)展和繁盛，種類(lèi)多，分布廣。之后，成為“花之媒人”，大力促進(jìn)了有花植物的繁榮，使大地更加生機(jī)盎然。代紀(jì)開(kāi)始時(shí)距今時(shí)間（年）動(dòng)物界植物界新生代第四紀(jì)300萬(wàn)人類(lèi)第三紀(jì)7000萬(wàn)哺乳類(lèi)被子植物中生代白堊紀(jì)1.35億鳥(niǎo)類(lèi)侏羅紀(jì)1.8億爬行類(lèi)三疊紀(jì)2.25億裸子植物古生代二疊紀(jì)2.7億石炭紀(jì)3.5億昆蟲(chóng)類(lèi)泥盆紀(jì)4億魚(yú)類(lèi)蕨類(lèi)植物志留紀(jì)4.4億奧陶紀(jì)5.1億寒武紀(jì)6億真核生物出現(xiàn)（無(wú)脊椎動(dòng)物）元古代18億原核生物大發(fā)展藻類(lèi)植物太古代35億原核生物出現(xiàn)（細(xì)菌和藍(lán)藻）

46億生命起源飛蛾撲火：飛行方向與光源（“月光”）保持一定角度，因此，飛行過(guò)程中要不斷變化角度，半徑逐漸縮小，軌跡也逐漸靠近光源，好像蚊香的形狀，最后接觸光源，并非徑直撲向光源的。冬蟲(chóng)夏草：蝙蝠蛾幼蟲(chóng)被霉菌感染后，尸體組織與菌絲結(jié)成堅(jiān)硬的假菌核，在冬季干燥土壤內(nèi)保持蟲(chóng)形不變達(dá)數(shù)月之久（冬蟲(chóng)），待夏季溫濕適宜時(shí)，霉菌菌絲開(kāi)始生長(zhǎng)，棒狀子實(shí)體露出地面，外觀象一根小草（夏草）。泥盆紀(jì)中晚期至二疊紀(jì)末，陸地面積繼續(xù)擴(kuò)大，氣候進(jìn)一步干旱，有些汪洋大海、巨川大河變成河湖池沼，甚至干涸見(jiàn)底。泥盆紀(jì)早期石炭紀(jì)晚期剛登陸不久的蕨類(lèi)植物又大多長(zhǎng)在水邊，殘枝敗葉落入水中，腐爛發(fā)臭，大量消耗水中的氧氣。那些一貫憑借鰓和鰭在水中生活的魚(yú)類(lèi)，不是因擱淺就是因缺氧而死亡。面對(duì)惡劣的水環(huán)境，總鰭魚(yú)不得不拋棄水生生活方式，改腮呼吸為肺呼吸，直接呼吸空氣中的氧氣以度過(guò)難關(guān)；胸鰭和腹鰭發(fā)展為有堅(jiān)硬骨塊的四肢，支撐體重在陸地上艱難地爬行，終于成功登陸。

總鰭魚(yú)登陸成功后，開(kāi)始脫離水域向陸地進(jìn)發(fā)，產(chǎn)生新的物種—兩棲動(dòng)物，如大鯢（娃娃魚(yú)）、蛙類(lèi)和蟾蜍，能在水中用鰓呼吸，在陸地上用肺呼吸，有五趾型足部。

魚(yú)石螈：是最早的兩棲動(dòng)物，是陸生脊椎動(dòng)物的鼻祖。魚(yú)石螈沒(méi)有胸腹鰭，但有相當(dāng)粗大的腿和足趾。

蛙類(lèi)：受精、產(chǎn)卵和孵化必須在水中進(jìn)行，幼體—蝌蚪用鰓呼吸，沒(méi)有四肢，靠尾巴游泳，類(lèi)似于魚(yú)。經(jīng)變態(tài)發(fā)育后，鰓和尾巴消失，長(zhǎng)出肺和五趾型四肢，逐漸變成水陸兩棲的蛙類(lèi)。以上表明：兩棲動(dòng)物由魚(yú)類(lèi)進(jìn)化而來(lái)，但還不是陸生動(dòng)物，僅僅在陸地?cái)[了個(gè)灘頭陣地而已。在石炭紀(jì)～二疊紀(jì)，兩棲動(dòng)物由于具有充足的食物（昆蟲(chóng)、節(jié)肢動(dòng)物和軟體動(dòng)物），亦無(wú)競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手，故而出現(xiàn)大繁榮和分化，成為動(dòng)物界的統(tǒng)治者（“兩棲動(dòng)物時(shí)代”）?！包S梅時(shí)節(jié)家家雨，青草池塘處處蛙。有約不來(lái)過(guò)夜半，閑敲棋子落燈花”（趙師秀）代紀(jì)