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從紫色的地球到根

前不久,美國國家航空航天局(NASA)報告稱,地球將在一天內(2018年4月29日)經歷多次「死裡逃生」,有五顆小行星將會沖向地球,但值得慶幸的是它們並沒有「瞄準」地球。

小行星撞擊地球並非小概率事件,在太陽系發展演變的早期,地球曾遭受過許多大規模、高頻率的撞擊事件。從某種意義上說,這種撞擊事件,給地球提供了創造生命的機遇。

縱觀地球的整個歷史,在其有生命出現的時間節點,大致相當於地球生涯的青少年時期。目前階段的研究結果表明,地球的天文年齡的最佳估計值為45.5億年,根據地球上最古老岩石的年齡測定推算地球的地質年齡不低於43.74億年,而生命的起源,目前最早可追溯到澳大利亞西部瓦拉伍那群中35億年前存在的微生物。

從最初的生命形式,歷經35億年的演變發展,到如今鬱鬱蔥蔥的植物王國,相比於在宇宙中已走過一億年行程的小行星登陸地球,植物的登陸史顯然更加長路漫漫而蕩氣迴腸。

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讓我們回到35億年前的地球一看究竟。火山噴發導致大氣中充斥著大量的有毒氣體,氧氣含量很少,大氣層不能過濾掉太陽強烈的紫外線,整個星球死氣沉沉,毫無生機。

最初的生命並非出現在陸地上,而是海洋中。那時候海水就像是液體防晒霜,阻隔了紫外線對海洋生物的危害。有了海水的保護,地球上最早的生物體——微小細菌開始進化。這些微小細菌,有個神奇的特質,它們是紫色的。

30億年前大部分的海洋中,都充斥著這些微小的細菌。想像一下,從外太空看地球——一個夢幻典雅的紫色星球。

紫色細菌們依靠吸取陽光來生存,但它們只能吸取陽光中的少部分能量。一些光線進入了深海區域,隨著時間的推移,另一種不同的細菌出現了。它們靠微弱的陽光存活,顏色是綠色的,它們就是藍藻細菌。

這些綠色的微生物是地球上所有植物的祖先,也正因為藍藻細菌是綠色的,所以今天的植被大多數是綠色的。

不僅顏色不同,更具有傳奇性的差異在於,藍藻細菌能做它表親紫色細菌不能做的事——產生氧氣。

這項偉大的神跡為死寂的地球帶來了生命。沒有這些藍藻細菌億萬年的持續造氧,我們的星球將與火星無異。

那麼藍藻細菌到底如何創造了這個富含氧氣的地球呢?讓我們進入現今植被的微觀世界一探究竟。

在每株植物的每個葉片上,都能發現它們是藍藻細菌直系後代的證據。

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把葉子放大一千倍,你能很清晰地看到它們——葉綠體,葉綠體存在每一個小巢中,它們的行為方式和細菌類似。

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在鏡頭下可以觀察到它們向著光源移動。

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它們的大小只有千分之五毫米,正是在葉綠體內部,光合作用發生了。

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太陽光線是由光子組成的,它們是移動迅速的電磁能粒子。

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當它們和植物表面接觸時,光子的能量被一個稱為光線捕捉複合體的圓環吸取。

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在這個複合體內部,12個光子的能量用來分離一個水分子。水分子被分解成氫和氧這兩部分,植物們利用氫生存和生長,而另一部分,植物則將其像廢棄物一樣地拋棄了,它就是氧氣。

氧氣在上層大氣中,創造了臭氧,臭氧形成了地球的保護層,它包裹著地球,使其免受紫外線的危害。

地球上適宜生存的大氣層逐漸形成了,大氣層中富含氧氣,有毒氣體被清除了,清澈蔚藍的天空出現了。

這個歷史性的時刻發生在距今30億年到25億年的5億年間,那是地球生命史上最偉大的轉折點。地質學家將這個變化稱為大氧化事件,這個不可逆的偉大變化,形成了一個全新的世界。

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那時,植物的祖先們開始佔領地球,在海洋的保護下,度過了幾十億年的歷史。適宜生存的大氣層的出現,意味著生物的生存環境即將迎來翻天覆地的全新格局。植物作為生物的先遣部隊,可以率先準備登陸了。這個過程經歷了漫長的時間。

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大約4億年前,植物們終於跨出了偉大的一步。

植物登陸先驅者的證據,來自蘇格蘭東北部的一個小村莊——瑞尼村。這裡有一面特殊的石牆,牆上有一些奇怪的紋路,紋路中的暗點和污點正是植物的莖脈。

這些植物被完好無損地保存在石頭中,石牆完整地展示了它們生長和活著的樣子。

它們只有幾厘米高,是單體菌種,裸露的莖幹頂端呈燈泡狀。

那時候的植物無需葉子,也無需根,它們生性喜水。

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這些植物,是最早期植物的開拓者,它們勇敢地邁出了偉大的一步,從海洋移居到陸地上。

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植物開始登陸,海陸交界的邊緣地帶,長滿了這些原始植物。

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從太空看,地球開始出現生機,將一個死寂的世界,慢慢變得富饒肥沃。

即使如此,當時植被在陸地的覆蓋率並不高,只是一小部分。當時的植被,主要還是沿著水源附近生長,沒有進入內陸地區,也無法在粗糙的岩石表面生長。

但這一切將發生變化,植物通過進化發展,找到了解決上述問題的辦法。它們進化出了一個有效儲存水分和營養物質的結構——根。

下期預告

植物諾曼底丨從土壤到動植爭霸

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專題介紹

它們吸取日月的精華,帶給地球能量;它們創造生命,帶給地球生機;它們塑造著地球表面,推動著動物的進化歷程,包括人類的祖先;它們釋放氧氣、凈化空氣、製造能源,供給食材、藥材、建材,與人類生活息息相關、密不可分,在各個方面造福著人類。

這是一篇關於植物的故事。講述了植物如何由原始單一的藍藻細菌進化發展到豐富多彩的植物王國,如何從一顆不到1g重的種子長成一棵鬱鬱蔥蔥的參天大樹,如何從無到有地創造生命的奇蹟,如何將貧瘠的地球變成可居住的家園。

「植物諾曼底」系列專題將為大家一一揭曉,敬請讀者們關注!

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