地球，人類搭乘的宇宙飛船

閆曉勇

地球猶如一粒微塵，在深邃無垠的宇宙空間默默無聞地向前運行。然而，它的運轉(zhuǎn)卻又是有條不紊的，這是因為地球跟其他天體一樣，穩(wěn)定地置于宇宙網(wǎng)絡(luò)的一個特定網(wǎng)節(jié)之上。宇宙中的天體之間既互相吸引，又受離心力的作用互相保持一定的距離，紀(jì)律嚴(yán)格地在自己的曲線軌道上運行。這一切使得整個宇宙成為一個看不見、摸不著，卻又是破不了的有機(jī)網(wǎng)絡(luò)。我們的地球在太空中已經(jīng)運行幾十億年了，由于地球只是太空中的一個普通天體，所以在宇宙空間它的地位并不特別優(yōu)越。

地球在自己軌道上的運行活像一艘宇宙飛船，全部人類和整個動植物都是它的“機(jī)組人員”。如果這個比擬在細(xì)節(jié)上也是正確的話，那么我們就會馬上意識到，對于我們自己在宇宙中情景的描述已勝過詩一般的比喻。地球像宇宙飛船一樣，隨身攜帶著地球生命所需要的一切物質(zhì)，包括人和動物呼吸所需的氧氣。

每當(dāng)人們想到地球所運載的氧氣儲備實際上是較為有限的時候，就會覺得將地球比做宇宙飛船的道理越來越正確。今天，不僅世界上幾十億人離不開氧氣，而且地球上所有的動物也離不開它。幸運的是，地球上的氧氣不會像宇宙飛船中的那樣自己跑掉。與宇宙飛船相比，地球的這個優(yōu)點是具有決定性的意義。地球上的氧氣決不能跑掉，氧氣跑到廣袤無際的宇宙間是無法回收的。就今天人類的技術(shù)狀況來說，飛船上的氧氣跑光的危險性總是存在的，因為飛船碰到隕石總會穿洞，其他原因也會引起穿洞。雖然這種可能性很小，但“阿波羅13”號宇宙飛船的意外情況已充分證明了這一點。地球上對生命必需的元素絲毫不能跑掉，當(dāng)然氧也是如此。但是，地球并不是用隔膜之類的東西把氧氣密封住，而是靠自己的吸引力吸住的氧氣，使它不能逃逸到宇宙空間中。

今天地球大氣層中的氧氣儲備，按體積計算只夠人類和動物呼吸300年。由于工業(yè)上的燃燒過程等等原因，氧氣的消耗也許會更快。因此，有人擔(dān)心氧氣會被全部用光，擔(dān)心地球這個宇宙飛船的機(jī)組人員窒息危險的嚴(yán)重時刻會加速來臨。其實，人們不必杞人憂天，因為據(jù)有關(guān)科學(xué)家的深入研究表明，地球形成的幾十億年以來，大氣層的含氧量始終沒有減少，它始終保持在一定濃度上下，慷慨地供給地表的生命呼吸。

這樣，地球攜帶著植物在宇宙空間中運行，植物不斷補(bǔ)充著大氣層中的氧氣含量。植物產(chǎn)生氧的能力很大，因此，它們在生命的原始時代已開始為地球提供可靠保證的大量氧氣。今天，我們知道，在地球的初期原始大氣層中是不含氧氣的，而含有豐富的甲烷、二氧化碳、氨氣、氫氣和有毒氣體——氰化氫。實際上，復(fù)雜的高分子結(jié)構(gòu)只能在這種大氣成分中形成，因而原始高分子結(jié)構(gòu)成了生命的起始點。高分子形成后，立刻被空氣中的游離態(tài)氧所氧化，但高分子的分解比形成快得多。從當(dāng)時地球上生命發(fā)展階段的觀點來看，氧氣曾經(jīng)是一種對所有生命具有威脅且致命的毒物。

直到很晚的時候，也許在第一個高分子化合物形成10億年后，大氣中的高分子獲得了成倍增長的能力，我們稱地球這個時期為有生機(jī)的時代。當(dāng)時地表可能已生長著茂密的植物，這也就導(dǎo)致了另一場變革，一場對當(dāng)時世界范圍所有生命存在形式的劇烈變革。這些簡單的植物已經(jīng)能夠通過吸收太陽能，來將簡單的無機(jī)化合物合成為糖、脂肪和蛋白質(zhì)之類的復(fù)雜有機(jī)分子。這是地球生命發(fā)展史上的一個驚人的進(jìn)步，從而使生命發(fā)展速度加快了若干倍。植物利用太陽光能進(jìn)行新陳代謝的能力叫做“光合作用”。有無光合作用的能力，是今天我們區(qū)分植物和動物的主要標(biāo)志。動物是沒有光合作用本領(lǐng)的，由此可知動物的生存首先依賴于植物，將植物作為它們的基礎(chǔ)食物，同時也以其他動物為食。

由于光合作用的化學(xué)過程是非常復(fù)雜的，所以人們盡管進(jìn)行了各方面的努力，至今對它還是未能徹底了解。氧氣是植物進(jìn)行光合作用的重要也是最后產(chǎn)物，也是它的副產(chǎn)品。在地球歷史的早期階段，植物具備了光合作用的能力，它們在短期內(nèi)很快覆蓋了地表。之后，大氣層中的氧才逐漸增加。可是，那時大氣中的氧并沒有什么用處，沒有一種生命需要氧氣，它只不過是植物光合作用的副產(chǎn)品，作為地球空氣混合物中的一個新的組分。

今天，氧是生命不可缺少的元素之一。這就充分說明，生命是非常頑強(qiáng)的，具有驚人的適應(yīng)力。因為含氧的大氣在當(dāng)時很可能會毀滅地球上的一切生命。隨著當(dāng)時生存的所有動物的毀滅， 出現(xiàn)了另一種危險，就是植物遲早會被本身產(chǎn)生的副產(chǎn)品——氧氣所窒息。但是，最后它們并沒有遇到這樣的厄運。地球的原始生命歷盡艱險，總是頑強(qiáng)地抗?fàn)幫鈦淼臎_擊，獲得更強(qiáng)的適應(yīng)性。于是一切又重新開始了，產(chǎn)生了現(xiàn)在動物的這種生命形式，它們最大的優(yōu)點就是能夠利用氧氣作為能源。

隨著這個重大問題的解決，第二個問題又產(chǎn)生了。植物不斷地呼出氧氣，大氣層中的氧氣越來越多，植物最后是否會自掘墳?zāi)?，造成自己的凋謝、消亡？不會的，因為“第二代”動物(至今仍然統(tǒng)治著地球，我們自己就屬于這一代動物)緊接著就出現(xiàn)了。它們以植物新陳代謝的副產(chǎn)品——氧氣作為生命的基礎(chǔ)，所以氧氣的消耗量也就大大增加了。但是，值得注意的一點是氧處在生物界往復(fù)循環(huán)的一個平衡過程之中。因此，大氣層中的氧氣的濃度不能任意增減，只能在21％左右。

最近報道的一個有趣的實驗表明，這一氧氣濃度對植物來說，是處在最高的濃度極限時期。這個實驗的最初目的本來是為了弄清楚植物能否在其他天體，諸如火星和金星的大氣層中的生長而做的。實驗內(nèi)容是將植物放在成分不同的兩個人造大氣中培育，然而卻得出了另一個出乎科學(xué)家意料的結(jié)果。結(jié)果表明現(xiàn)在的地球大氣成分對植物來說，并不像人們原來估計的那樣，是生物生長發(fā)育的最佳環(huán)境。對所有經(jīng)過試驗的植物來說，如果將人造大氣中氧的含量減少一半，那么植物會生長得更加繁茂，數(shù)量也會比現(xiàn)在多一倍。

根據(jù)觀測地球大氣層成分的逐年變化和它的歷史演化，科學(xué)家們已經(jīng)清楚地知道，植物呼吸和動物、人類呼吸之間的關(guān)系絕不是單向的。我們往往片面地認(rèn)為，植物只是氧氣的供應(yīng)者，是為動物和人類服務(wù)的。這種看法并不符合實際情況，因為氧氣是在植物和動物之間循環(huán)的。作為宇宙飛船的地球，在宇宙中飛行時所攜帶的氧氣儲備是不多的。如果在上述循環(huán)中植物停止補(bǔ)充氧氣，則動物和人類只能再存活300年。由于植物在循環(huán)過程中不斷生產(chǎn)氧氣，所以上億年以來，地球的氧氣不僅能連續(xù)不停地供給地球上所有動物呼吸，而且還能供給我們祖先、供給我們以及我們的子孫后代呼吸。

物質(zhì)循環(huán)原理不僅適用于我們呼吸的氧氣，同樣也適用于我們所喝的水。這些水早在我們出世之前已被人們喝過成千上萬次。從地球的原始時代開始，就是這份水孕育了動物和植物，也即孕育了地球上的所有生物?？梢韵嘈牛词沟竭b遠(yuǎn)的將來，地球上的整個生物界用來解渴的還是這份水。對于所有生命有機(jī)體來說，水是溶劑。新陳代謝使生物體具有生命力，而新陳代謝的各種化學(xué)過程只能在有水的情況下進(jìn)行，而所有的生物在其后又將水不斷地排出。

地球在宇宙空間中運行，所攜帶的水在不斷進(jìn)行著大循環(huán)。降落到地表的雨水，先匯集成涓涓細(xì)流，再通過溪流和小河流入大江，最后注入大海。另外一部分的降水滲入地下。在太陽光的烘烤下，陸地表面和海洋表面的水慢慢蒸發(fā)，化為水汽，進(jìn)入大氣層，上升到高空凝結(jié)成水滴，變成云。在適宜的條件下由云變成雨雪，重新降落到地表。接著，一個新的水的大循環(huán)又開始了。如果人們明白一個基本定律：“不進(jìn)不出”，或嚴(yán)格地說來是能量守恒，那么就會知道，養(yǎng)分究竟是什么東西。

能量守恒定律不僅適用于物理過程，而且也適用于所有生物的化學(xué)過程。不僅在每一個物理過程中要消耗能量，而且在每一個生物過程中也要消耗能量。確切地說，在每一個此類過程中，不管是物理性質(zhì)的，還是化學(xué)性質(zhì)的，能量總是由一種形式轉(zhuǎn)變成另一種形式。對于我們所知道的大多數(shù)動物來說，脂肪、蛋白質(zhì)和糖是它們所需養(yǎng)分的主要成分。它們既是能量供應(yīng)者，又是構(gòu)成有機(jī)體的物質(zhì)來源。它們之所以能成為能量供應(yīng)者，這是因為它們是一些高分子化合物——由很多原子構(gòu)成的復(fù)雜的大分子化合物。我們?nèi)祟惖幕顒泳褪强窟@些高分子的化學(xué)鍵斷裂而轉(zhuǎn)變?yōu)榈头肿踊衔飼r所釋放出來的能量而進(jìn)行的。這些能量中有的轉(zhuǎn)變成熱能，用來維持體溫，有的轉(zhuǎn)變成其他能量。所以說，脂肪、蛋白質(zhì)和糖是用來形成機(jī)體的組織和維持生命活動的基礎(chǔ)。

在這里我們還要追溯一下，食物是從哪兒來的？儲存在蛋白質(zhì)和糖中的能量是從哪兒來的?蘊藏在某種物質(zhì)中的能量，是事先就以某種方式存在的?！安贿M(jìn)不出”這一基本原理也適用于整個自然界，同時需要指出的是，所有這些能量都是由植物為基礎(chǔ)制造出來的，而它歸根到底還是來自太陽能。太陽不僅供給我們光和熱，而且還間接地供養(yǎng)了我們。

可見，太陽同我們之間存在著一條所謂的“食物鏈”，這個食物鏈正是從植物開始的。因為植物的葉綠素能吸收一定波長的太陽能量，并利用空氣中的二氧化碳和土壤里的水等簡單的無機(jī)分子，合成為高分子化合物。也就是說，植物能應(yīng)用鍵能，將簡單的分子聚合成有機(jī)化合物，其中也聚合成上述的糖、蛋白質(zhì)和脂肪。因此可以說，在植物的葉子里產(chǎn)生著我們世界所有的食物能源。要是沒有植物，我們不僅因為沒有氧氣而窒息，而且還會因為沒有食物而餓死。

也許有人會說，不一定餓死，我們可以吃肉得到能量。但是要知道，肉就是以食植物為生的動物的肉。當(dāng)然，也存在著相當(dāng)數(shù)量的食肉動物，但食肉動物所吃的動物多為食草動物。歸根到底，人和動物是以直接食植物或間接食植物為生的。如果把食物比喻成一條鏈條，那么，人總是位于鏈條的一端，而植物位于另一端。因此可以說，沒有植物，人類就不能生存，會最終走向滅亡。