生命与生物圈
生命的起源
在初期的地球上，最重要的是地球在缓慢的演化过程中，发展了某些机能，它既能保护自己不受太阳辐射的破坏，又能利用太阳能维持生物的生命。在过去无数亿万年中，全部的太阳辐射能，通过毫无阻碍的空间，普遍地照射在地球上，它的频率高达每秒1022周，其威力足以毁灭一切生命。但是这个无生命的地球随着时间的推移逐渐地产生了防护和调节作用，创造了有助于有生命物质诞生的周围环境。前苏联物理学家弗拉基米尔·伊凡诺维奇·维尔纳德斯基对此称之为“生物圈”（包括人类在内的一切生物所赖以生存的地球表层（包括大气圈、水圈和岩石圈）的生物学环境，称为生物圈。）生命最初的保护是依靠水的作用。由于熔融的地球的热量，使水在华氏212度时化为蒸汽，变成包围地球的、辐射线不易穿透的云层。在云层之下，地球的温度开始急速地下降，虽然地球中心仍是熔融状态，但地壳表面逐渐冷却凝固、挤压、褶皱和断裂，从而形成深谷和高峰。随着地球的继续冷却，云中的蒸汽变成水就开始降雨。大雨连续下了几千年。雨水填满了所有裂缝和鸿沟，淹没了洼地，而且也漫到山区，几乎覆盖了全部南半球。于是诞生了生命的起源地——海洋。
同时，通过微小的海生植物的呼吸作用，开始吸进氧气，排出二氧化碳，最后产生了水及可用的能量。因此，在光合作用开始时吸进的水和碳，最后又被放了出来；而光合作用放出来的氧，又通过呼吸作用重新吸收回去。地球上全部动植物生命的源泉，就是这两大循环：碳的循环和氧的循环，再加上少量的氮、硫及磷的循环。
生物细胞有这样惊人的化学转变能力，显然已演化到远远超过了在南非发现的约30亿年前的原始细菌化石所具有的简单分裂作用了。这类更为进化的又演变了十亿年的原始细菌化石，在美国加利福尼亚州东部也曾被发现过。其中类似海藻的生物，已被证明内部含有细胞核。又经过十亿年演化之后，在温暖的有荫蔽的海岸和河流出口处的水中，这些类似海藻的生物，大量繁殖了起来，通过它们的光合作用放出大量的氧气。今天，我们呼吸的氧气总量的四分之一，就是由海洋中的最微小的浮游生物所产生的，而水和空气相接触的海面正好是这些浮游生物的栖居地。但是，令人遗憾的是，这些海面现在经常遭受油轮排出的油的污染。
生物细胞在新的条件下继续进一步演化。在澳大利亚的爱迪阿加拉群山附近新发现的“蠕节虫”化石，证明7亿年前已有多细胞的生物存在。这是多细胞生物的首次发现。所有复杂的生物都是多细胞生物。我们还不很清楚，更为复杂的生物器官是如何演化而成的。仅在最近20年间，我们才懂得，基因这个遗传单位，通过脱氧核糖核酸（DNA）的双重螺旋体，如何将确切的指示传递到细胞中，使生命繁殖。这种现象，对于人类和最简单的细菌都一样。人体中有600万亿个细胞。这些细胞自行繁殖，相互影响，抵御外感，并能在其自身的DNA的确切指示下，对每天从环境中所遇到的各种情况作出反应。
最原始的第一批细胞大概是在水的保护下演化出来的。当时火山和地震还震撼着地球，海啸还冲击着陆地。这种自然界的变动过程，正好为生命跃进到第二个阶段做了准备。有些海生植物被冲到岩石上，并在那里生存了下来。迄今发现的最原始的陆上植物是顶囊蕨的化石，约生存在4.5亿年以前。越来越多的植物在高低不平的地面上生长，大概也跟着出现了动物。鱼类逐渐演变成了两栖动物，鳍像腿一样帮助它们爬过被海水冲刷的湖泊沼泽地。鱼鳃后来也发展成为肺，能呼吸氧气。约在3.5亿年以前，生物大规模地向陆地移居。大量植物覆盖了地球的多石的表面，在整个地球表面上遍布了生有绿叶的新型植物，进行光合作用和呼吸作用。大气中不可缺少的氧气，有四分之三就是经过植物的光合作用产生的，从而供给地球上所有生物呼吸所需的氧气。
从植物和动物的最初出现直到今天，这种提供食物和取得食物的连锁关系，基本上没有改变。例如森林里的一个典型的食物链可供说明：从树上落下的大量果实，养活着较少量的松鼠；松鼠被更少量的狐狸所食；最后猎人杀死了狐狸，因为人类过去曾吃过狐狸。再举一例，动物的排泄物落在森林中的土地上，繁殖了微生物；再利用微生物形成腐殖土；在腐殖土上生长了树木；树木又长出果实。这样种类繁多的食物链，在森林里到处都有。在被称为具有完整生态体系的古老森林里，各种食物链都能自身维持下去。从理论上说，完整生态体系能使其生命具有强大的活力，并维持亿万年。
森林只不过是自然界无数食物链中的一个例子而已，每种食物链都有它自己的组成和复杂性。链彼此交织联成网，食物网包含的动植物品种十分广泛。有些链甚至能从一个洲伸延到另一个洲，例如，通过飞鸟，就能构成这种洲际食物链。关于滴滴涕的传播方式，至今还不太清楚。这种杀虫剂原是在温带和热带国家中使用的，但却发现被带进南极洲企鹅的脂肪组织中。这一事实突出地表明，在全球范围内，事物之间是相互关联的。
虽然生态体系本来是很稳定的，却有许多弱点。生态的平衡原是一个完整体系、但是一次猛烈的风暴或火山爆发，就可以在几分钟内毁掉维持了几个世纪的平衡。况且生态失调并不一定需要那么大的破坏能力。如果突然除掉食物链中一个小小的组成部分，就可以使别的生物饿死。产生淡水鳟鱼的河流，向来保持水流清洁，流过草原和森林。然而由于杀虫剂排入河流，破坏了鳟鱼的习惯食物，或由于工业废液刺激了水藻的生长，使河流的生态发生变化。其结果，是可爱的五色鳟鱼消失了，只有泥鳅活着。水边美丽的花卉不再开放，只留下杂草和芦苇。
很久以前，当人类的祖先还不会用灵巧的双手、敏捷的身躯和善于思索的头脑去改造世界时，自然界早已是一个令人惊异的复杂世界，动植物种类繁多，有鸣鸟的歌声，有花卉的色彩，有果树的芳香，但也有危险灾难和敌对行动。约十万年以前，地球上难以解释地出现了人类祖先的脑髓的空前增大，于是有了人类。从此，地球上显现出一种不同于其他自然力的力量。这就是人类的力量，因为人在自然界里既能看到本身所处的地位，又能按照自己的意图改变、指挥甚至征服整个自然世界。
地球上的生物圈
地球上存在着生命活动的区域。它的范围从海平面以上1万米的高度直到海平面以下1.2万米的深度。地球上所有的生命几乎都生存在这个范围之中。
地球上浩繁的生物种类，你随口就能说出天上飞的、地上跑的、水中游的种种动物，还能说出高山的雪莲、悬崖的青松、沙漠里的绿洲种种植物。
因此，你会说，地球上的任何地方都有生命。其实不然，地球上的生物只占据了地球薄薄的一层，这一层承载了全部生命及其活动的领域称为“生物圈”。
生物圈中有多种类型的生态系统，典型的如森林、灌丛、草原、湿地和海洋等。各种类型的生态系统为不同的动物、植物和微生物提供着独特的生存和繁衍的条件。
完整的生态系统中有四大角色：
（1）生产者，如植物和光合细菌。它们在有阳光和水的自然条件下，能自行将来自土壤和空气中的简单化合物合成为复杂有机物；（2）消费者，如草食动物和肉食动物。它们依赖食用植物或动物而生长、繁衍。它们直接或间接地将生产者产生的有机物变成了自己的身体，把自己的粪便和尸体排向大自然；（3）分解者，如细菌和真菌类微生物。它们能将消费者的粪便和尸体分解成简单化合物，使物质流动在大自然中形成循环；（4）无生命物质，如空气、水、土壤，阳光，简单化合物。它们是生产者能持续合成有机物的必要条件。
在这四大角色的作用下，整个生态系统始终发生着物质和能量的循环与交流。
生物圈是一个巨大而又极其复杂的生态系统。它由无数个大小不等的各类生态系统所组成。这些生态系统基本可归为3类：陆地生态系统、淡水生态系统和海洋生态系统。
陆地生态系统是指构成陆生动植物的生态环境，比如我国西双版纳的亚热带丛林，丛林中的亚洲象、华南虎、云豹，加上各种鸟类和其他小动物，构成了一个完整的生态系统。再比如我国北方的许多草原，不仅处处可见风吹草低见牛羊的景象，那儿也是各种野生动物和鸟类的乐园。高原雪域、沙漠戈壁，看上去十分荒凉，但它们不仅有生命存在，相互之间的依存关系以及对环境的影响，同样形成自己的生态系统。
淡水生态系统通常指江河、湖泊以及沼泽中淡水生物相互构成的依存关系和由此而形成的自然环境。在这一生态系统中，主体是淡水，其他各种水生动植物都属客体，只要主体的淡水环境不被破坏，客体一般不会出现太大的问题。那么，这个生态系统也就基本上能够保持平衡。
海洋生态系统顾名思义就是指海洋这一主体条件下各类动植物的群体所形成的自然环境。表面上看，大海汹涌澎湃，桀骜不驯，而水下摄影机拍到的海底世界却是那样恬静、祥和、温馨而又奇妙！
构成生物圈的各类生态系统，在结构和功能上都有各自的特点，起着特殊的作用，共同维持着生物圈的正常功能，这就是我们通常说的生态平衡。
人类不仅是生物圈中的一部分，而且对生物圈中的各个生态系统起支配作用。人可以通过自己的努力保护各个生态系统，促进生态平衡；人也能够为了自身的眼前利益掠夺资源，破坏生态平衡。必须清醒地认识到，人类不能超自然而存在，保护生态平衡，也是保护人类自己，一旦生态平衡遭到破坏，危及整个生物圈，人类自身也在劫难逃。
生物圈中所蕴藏的物质能量是生命的物质源泉，也是无机自然界迄今为止一直向人类提供可资利用的物质力量的源泉。它不是在生物圈内部产生的。这种永久的物质能量，来自太阳以及其他宇宙源泉的辐射。在接受这种来自外界的充满生机的射线时，生物圈只扮演选择者的角色。我们已经谈到，生物圈要对这些射线进行一番过滤。它接受那些能够养育生命的射线，排斥导致死亡的射线。只有在这种过滤没有失灵，射线来源没有发生变化的情况下，这种来自外界的射线才是有利于我们的生物圈的，而我们的太阳和宇宙中的其他太阳一样，总是处在不断变化之中的。可以想象，在将来的某一时候，宇宙中太阳或其他星球的种种变化将会改变投向我们生物圈射线的作用，致使生物圈变得无法存身。一旦生物圈面临这种灾难，人类的物质力量也许还未能强大得足以抗拒这种宇宙力量作用的致命变化。
生物圈中丧失了有机成分构成的物质的惊人数量，使人们注意到生命史中一些令人困惑的方面。（生命史被不恰当地称做“进化”，这个字眼并不含有名副其实的变化之意，而仅指一些事物的“潜移默化”）。生命分化为许多不同的属和种，每一物种都体现为众多的个体。物种和个体的多样性是生命由相对简单弱小的生物体到相对复杂强大的生物体进步的条件，但通过分化和变异获得的这种进步，却是以竞争和冲突为代价的。每一物种，每一物种的每一个体，都为占有生物圈的各种要素而与其他物种或个体展开竞争。对某一物种及其个体来说，某些有生命的或无生命的要素是它们维持生命的有效手段，因而也是它们所需要的资源。在有些情况下，竞争是间接的，某一物种或某一物种的某一个体，不是通过捕食或消灭对手，而是通过最大份额地为自己赢得某种资源而消灭对方，这种资源对竞争双方都是维持生命的必需品。当某种动物的个体之间为食物、水或配偶而相互竞争时，据说输者要向赢者求饶，输者投降才能得到宽恕。
生物圈之所以能够栖泊生命。是因为它的诸种要素互为补充，具有一种自我调节的联系。在人类出现之前，生物圈的任何成分——有机体、失去有机物构成的物质和无机体，都未曾获得力量，打破各种力量相互作用的微妙平衡。正是这种平衡使生物圈成了生命的收养所。在人类出现以前，那些不是太软弱，就是太富于侵略性，无法与生物圈的节奏相协调的物种，在它们的软弱性或侵略性远未足以打乱这种节奏的时候，就被这种节奏的作用消灭了。一切物种的生命都依赖于这种节奏。人类出现以前，生物圈的力量远远大于栖身其中的任何物种。
生物多样性
地球上生物圈中所有的动物、植物和微生物，以及它们所拥有的基因和生存环境。
生物多样性包含三方面概念：
（1）基因多样性（也叫遗传多样性）；（2）物种多样性；（3）生态环境多样性。
简单地说：生物多样性表现的是地球上千千万万种生物和它们生存的环境。
生物多样性具有很高的价值，最为宝贵的是：它是大自然造就的基因资源库。每一个物种都有一套自己独特的基因，这是物种在漫长的进化过程中既顺应了自然，又保留下了自己物种特性的基因组合，极为珍贵，而且不可再生。在这方面，人类的知识几乎为零。
对于人类的使用价值来说，许多植物成分是人类治疗疾病所离不开的药物成分。人类在日常生活中使用的各类纤维、油脂、芳香油、去污剂、胶和建筑材料等，就能来自大自然中多种不同的生物资源。所以说，充满了生物多样性的地方是一座巨大的、可再生的资源宝库。
在地球的陆地生态系统中，生物多样性最为丰富的区域是热带雨林。那里生活着世界上50%的物种。但由于森林砍伐、滥捕乱猎和环境污染，全世界的物种在以每天几十种的速度消失。这是地球资源的巨大损失，因为一个物种灭绝之后，永不再生，而消失的物种还会通过生物链引起其他物种的消失。所以，保护生物多样性是当今保护地球环境的重大课题之一。
太阳与生命
我们的地球有幸占据了太阳系九大行星的第三“跑道”，这是一个优势跑道。这个特殊的位置决定了太阳对地球的特殊恩赐，同时也决定了地球对于太阳的给予以特殊的方式接受。
我们常说：“万物生长靠太阳”。然而，40亿年前的年轻地球，恰恰是以阻挡了太阳的强烈辐射而孕育了它早期的生命。原始大气中的水蒸汽聚为云层，挡住了太阳的毒焰，才使地球逐渐变冷，原始海洋的诞生改变了地球的命运，而最初的生命又恰恰是能够吸收和利用太阳能的藻类。