第二章海洋与人类文明3.29

氨基酸是构成生物体蛋白质并同生命活动有关的最基本的物质, 是在生物体内构成蛋白质分子的基本单位 ，那地球上最初的氨 基酸又是从哪儿来的呢? 2.3 构成生命的物质

科学家提出如下的假想: 大约120亿年前,在银河系诞生初期的 星球上,氢气和氦气占据了整个空间,随早期星球的爆发,产生 了第二代星球,并先宇宙空间释放出大量的碳和氧气,从而产生 了有机分子,据有了生命的基础。 约在45亿年前,由尘埃和气体包裹着的地球诞生了,气体在太阳 光的照射下激烈运动,不断混合发生一系列变化,终于产生了现 今生物体的基础物质--氨基酸。

所以简单地说，无机物在特定环境下合成了简单的小分子 有机物，小分子有机物有进一步合成复杂结构的大分子有 机物，如蛋白质、核酸、糖类、脂肪这四大生命物质。这 些生命物质又进一步有机地组合形成了早期的不具备细胞 形态的病毒生物，另一部分则形成具有简单细胞形态的原 核细胞（即不具备明显的细胞核），原核细胞中的一部分 进一步进化为真核细胞（细胞核的形态清晰，功能也非常 明确）。于是有了单细胞生物，一部分单细胞生物开始进 行细胞分裂，形成多个细胞但不分开，于是有了早期的细 胞分化，这样就构成了多细胞生命。

泛孢子理论 上帝造人、造物的神话破灭后，在生命起源问题上有两大学派： 一派认为生命是从外星球移殖到地球上来的；另一派认为生命 是地球自身的产物。泛孢子理论则提出生命的胚芽来自地球外 空间，然后生长发育。但是由于微生物附着于陨石活着到达地 球显然不可能，它们将被紫外线杀死或因空间真空死亡。泛孢 子理论最多只说明生命存在于宇宙空间的某颗特殊的行星里， 但仍未能解答宇宙中生命起源的问题。
第二章 海洋与人类文明

内容简介
海洋与生命起源 大陆飘移说与板块结构理论 人类文明
第一节 第二节 第三节
第一节
1 海洋
海洋与生命起源
在太阳系的行星中，地球处于“得天独厚”的位置。 地球的大小和质量、地球与太阳的距离、地球的绕日 运行轨道以及自转周期等因素相互的作用和良好配合， 使得地球表面大部分区域的平均温度适中(约15℃)， 以致它的表面同时存在着三种状态(液态、固态和气态) 的水，且绝大部分是以液态海水的形式形成一个全球 规模的含盐水体

海水是—种含有多种溶解盐类的水溶液。在海水中，水占 96.5%左右，其余则主要是各种各样的溶解盐类和矿物， 还有来自大气中的氧、二氧化碳和氮等溶解气体。世界海 洋的平均含盐量约2.5%，而世界大洋的总盐量约为4.8亿 亿吨。假若将全球海水里的盐分全部提炼出来，均匀地铺 在地球表面上，便会形成厚约40米的盐层。

海洋的形成： 多数的看法认为，大约在50～55亿年前，云状宇宙微粒和 气态物质聚集在一起，形成了最初的地球。原始的地球， 既无大气，也无海洋，是一个没有生命的世界。在地球形 成后的最初几亿年里，由于地壳较薄，加上小天体不断轰 击地球表面，地幔里的熔融岩浆易于上涌喷出，因此，那 时的地球到处是一片火海。随同岩浆喷出的还有大量的水 蒸气、二氧化碳，这些气体上升到空中并将地球笼罩起来。 水蒸气形成云层，产生降雨。经过很长时间的降雨，在原 始地壳低洼处，不断积水，形成了最原始的海洋。

为了验证这个假说,美国科学家模拟地球上还没有生命时的大气, 把甲烷、氨气与氢气三者的混合气体注入到一个真空大玻璃器 皿中,然后仿造原始雷电交加的自然条逐渐变 成了淡红色最终变为深红色。结果是原来完全没有生命的玻璃 器皿中,发现了五种构成蛋白质的重要氨基酸。这就是说,只要 有能量辐射,就能使宇宙中的一些构成有机分子的原子靠拢并合 成氨基酸。这一重大发现,打开了生命之迷的大门,成为20世纪 最重要的发现之一。

海洋作为地球水圈的重要组成部分，同大气圈、岩石圈以及生物 圈相互依存，相互作用，成为控制地球表面的环境和生命特征的 一个基本环节。 海洋中的动物约16～20万种，植物一万多种。海洋中的生物，如 同整个生物圈中的生物一样，绝大多数直接地或间接地依赖于光 合作用而生存。海洋生物由海洋光合植物、食植性动物和食肉性 动物逐级依赖和制约，组成了海洋食物链。

2 关于生命起源的理论
对于生命起源的问题，自古以来有本质上完全不同的两种 理论。 2.1 特殊创造论、自然发生论 特殊创造论是指在宇宙历史的某一特殊时刻，由上帝创造 出生命。这种学说曾一度占统治地位，但不被科学家所接 受。自然发生论认为生命可以从非生命物质中自然产生。 例如蛙可以从泥中长出，蛆虫可从腐肉中生出。这一理论 是由于实验观察错误，经不起科学推敲。

全球海洋总面积约3.6亿平方公里，约占地表总面积的71%。 全球海洋的平均深度约3800米，最大深度11521米。全球 海洋的容积约为13.7亿立方公里，占地球总水量的97%以 上。如果地球的地壳是一个平坦光滑的球面，那么就会是 一个表面被2600多米深的海水所覆盖的“水球”。

世界海洋每年约有50.5万立方公里的海水在太阳辐射作用 下被蒸发，向大气供应87.5%的水汽。从海洋或陆地蒸发 的水汽上升凝结后，又作为雨或雪降落在海洋和陆地上。 陆地上每年约有4.7万立方公里的水在重力的作用下，或 沿地面注入河流，或渗入土壤形成地下水，最终注入海洋， 从而构成了地球上周而复始的水文循环。

2.4 小结 总的来说，最初的有机物是由无机物进行了大量的复杂的 变化而形成的，这个过程是在早期地球的特定的历史条件 下进行的，通过早期地球大气（当时大气的主要成分是氨 等气体，而没有氧气，氧气是后来有了植物的光合作用后 才慢慢积累起来的），这些大气成分在地球表面高温的条 件下剧烈反应，产生了一些简单的有机物，后来又出现了 复杂的有机物，从而为蛋白质的诞生奠定了基础。
海水的运动形式
波浪：风浪、海啸 潮汐：海水在月球和太阳引力作用下发 生的周期性涨落现象。 洋流：海洋中的海水，常年比较稳定的 沿着一定方向作大规模的流动，叫洋流。

潮 汐 由月亮和太阳的引力驱动，以及地─月─日系统转 动和地球自转的影响，海水呈现周期性的上下波动，这 种波动称作潮汐。潮汐对航海等海上活动以及近岸生态 有着直接影响。 一天内有两次高潮，两次低潮，潮周期约为１２小 时２５分，称作半日潮。一天内出现两次不相等的高潮 和两次不相等的低潮，有时出现一个高潮一个低潮，称 作混合潮。一天内只出现一次高潮一次低潮，称作日潮。 在一些水深逐渐变浅、海岸陡峭的喇叭形河口湾， 涨潮时水宛如一堵水墙咆哮前进，这种现象称作涌潮。 中国钱塘江涌潮，水高势急，潮端竖立，浪花四溅，涛 声如雷，为闻名中外之奇观。
3 海洋与生命

海洋对于生命具有特别重要的意义。海水中主要元素的含 量和组成，与许多低等动物的体液几乎一致，而一些陆地 高等动物，甚至人的血清所含的元素成分也与海水类似。 研究证明，地球上的生命起源于海洋，而且绝大多数的动 物生活在海洋中。在陆地上，生物集中栖息在地表上下数 十米的范围内，可是在海洋中，生物栖息范围可深达一万 米。因此，研究生命起源的学者把海洋称作“生命的摇 篮”。

最近美国加州大学海洋生物学家巴达(Bada)提出论点：亿 万年前地球上的第一线生机孕育在厚冰层之下。巴达说， 数十亿年前混沌初开，地球表面覆盖冰层，但地球核心是 炽热的，辐射出的热量是今天的5倍，因此远古海洋底部仍 是液态水，冰下海水是原始生命的温床。冰层起屏蔽保护 作用，使海水中有机分子积累，变得愈来愈浓。当小天体 撞在地球上时，产生的热量使厚冰层融化成一个大洞，使 水中有机分子与大气接触，形成更复杂分子，不久冰层又 冻结，这些新分子又被封存。冰层每次解冻都使"浓汤"里 的氨基酸、碱基更丰富，直至生命诞生。


还有一种说法是，海水来自冰慧星雨。这是美国科学家提出 的一种新的假说。这一理论是根据卫星提供的某些资料而得 出的。1987年，科学家从卫星获得高清晰度的照片。在分析 这些照片时，发现一些过去从未见到过的黑斑，或者说是 “洞穴”。科学家认为，这些“洞穴”是冰慧星造成的。而 且初步判断，冰慧星的直径多在20千米。大量的冰慧星进入 地球大气层，可想而知，经过数亿年，或者更长的时间，地 球表面将得到非常多的水，于是就形成今天的海洋。但是， 这种理论也有它证据不足的地方。 海洋是如何形成的，或者说，地球上的水究竟来自何方？ 只有当太阳系起源问题得到解决了，地球起源问题、地球上 的海洋起源问题才能得到真正解决。


海洋作为一个物理系统，其中发生着各种不同类型和不同尺度 的海水运动和过程，对于海洋中的生物、化学和地质过程有着 显著的影响。海水运动按其成因，大致分为：海水密度变化产 生的“热盐”运动，如海面蒸发、冷却和结冰，以及海水混合 等；海面风力驱动形成的风生运动，如风海流和风生环流等； 天体引力作用产生的潮汐运动；海水运动速度切变产生的湍流 运动；各种扰动产生的波动，如风浪、惯性波和行星波等。 海洋是生物的生存环境，海水运动等物理过程会导致生物环境 的改变。因此，不同的流系、水团具有不同的生物群落。

1961年，西班牙生命化学家奥罗(Oro)，把氰化氢和甲醛加 入原始大气中，实验结果除氨基酸外，还得到腺嘌呤、核 糖和脱氧核糖，得到了构成生命核酸的零件。 核糖核酸(RNA)和脱氧核糖核酸(DNA)都是磷酸酯类，结构 中的磷是从哪里来的呢？

1982年，我国生命化学家王文清，根据近代行星化学的研究， 探测到三氢化磷(PH3)存在于木星和土星的大气层中，在模拟原 始大气中引入了PH3，进行了甲烷、氮、三氢化磷、氨、水蒸气 的火花放电，并与不含三氢化磷的上述体系气相放电作了对照。 实验结果用气相色谱鉴定出含PH3体系放电后产生19种氨基酸。 而无PH3体系在相同放电条件下，只产生6种氨基酸。王文清的 实验发现了PH3在气相放电反应中的催化作用，被美、日杂志引 用作为生命起源的第一步，火花放电产生氨基酸的一个重要进 展。

2.2 化学进化学说 1871年，达尔文首先设想生命怎样起源，提出"在一个存在着 各种状态的氨和磷酸盐的温暖小池中，在光、热、电存在的条 件下，某种蛋白质化合物形成了，并进行更复杂的变化。1924 年，苏联的生物化学家奥巴林(A.I.Oparin)提出，生命是长期 进化的结果。1928年，英国的霍尔丹 (Haldane)提出："当紫 外线作用于水、二氧化碳和氨的混合物时，形成多种有机物， 包括糖类。其中有些物质可以构成蛋白质，在原始海洋达到一 个热的稀汤之前，它们早已聚集。"1947年，贝尔纳(Bernal) 提出，在有机物丰富的原始海洋里，各种不同的活动过程可以 把有机物结合起来，并描述了使小分子聚集产生生命大分子的 方式和方法。上述学者的思想奠定了化学进化实验的基础。探 索生命起源的第一步
最大的地震海啸 最大的一次由地震引起的海啸,或者称之为 “海震”是1971年4月24日发生在日本琉球群岛中的石垣岛的那一 次,估计当时巨大海浪的波峰高达84.7米,排天倒海的巨浪将重量达 850吨的整珊瑚礁抛出2.092公里以上.这次海震所击起的海浪,据测 它的行进速度为每小时788.557公里.

目前在海水中已发现的化学元素超出80种。组成海水的化学元 素，除了构成水的氢和氧以外，绝大部分呈离子状态，主要有 氯、钠、镁、硫、钙、钾、溴、碳、锶、硼、氟等11种，它们 占海水中全部溶解元素含量的99%；其余的元素含量甚微，称为 海水微量元素。

溶解于海水中的氧、二氧化碳等气体，以及磷、氮、硅等营养 盐元素，对海洋生物的生存极为重要。海水中的溶解物质不仅 影响着海水的物理化学特征，而且也为海洋生物提供了营养物 质和生态环境。

如此往后继续发展进化不断有更高级的生命形式出现了。 具体地说，其中的动物界的进化顺序是：原生动物（早期单细胞或 多细胞动物）、腔肠动物（如水母，海蜇也属于水母）、棘皮动物 （如海星）、软体动物（所有贝类动物如河蚌以及螺类动物、蜗牛、 还有乌贼章鱼都属于软体动物）、节肢动物（虾、蟹、所有昆虫和 蜘蛛等等）、脊椎动物（包括鱼类、两栖类、爬行类、鸟类和哺乳 类）