花花草草

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【鬼谷闲谈】紫色地球 https://www.bilibili.com/video/BV1Qh411R7Zf/
【鬼谷闲谈】改写演化的邂逅 https://www.bilibili.com/video/BV1NT4y1w7vD/

紫色古菌 v.s. 绿色蓝细菌:30多亿年前,大气中满是火山喷发的毒气(硫化氢等),阳光中的紫外线直射,大地寸草不生,生命诞生于能够阻隔紫外线的海水中。阳光中能量最丰沛的频段是绿光,而最初能利用阳光的生物所吸收的也正是这一波段,从而呈现紫色。那时的海洋充斥着紫色古菌,地球还是一个紫色星球,而当时大部分生物利用太阳能拆解硫化氢中的氢原子,并与二氧化碳结合制造有机物(不产生氧气)。而在紫色古菌之下的海水中,一些细菌被迫选择利用阳光中剩余的微弱蓝紫光,从而呈现绿色;而且由于无法获得硫化氢,它们最终进化出了从更牢固的水分子中夺取氢的能力(产生氧气),这就是最初的光合作用,而这种细菌就是蓝细菌(蓝藻)。为此蓝细菌进化出复杂的结构(叶绿体),积攒能量,劈开水分子,聚集12个光子才能分离水分子中的氢,而植物的故事也由此开始。

随着氧气的出现,海洋中的亚铁离子被氧化为铁锈,沉积到海底成为今天的带状铁矿地层;而大气中的硫化氢也最终都被氧化,并随雨水沉降地面成为硫酸盐沉积,并最终在26亿年前游离的氧气开始出现在地球大气中(大氧化事件),并最终在大气层上层形成臭氧层,保护地球免受紫外线的破坏。

4亿多年前,原始植物开始登陆,先驱者们并没有叶子或根,只有裸露的茎干。根的出现,使得植物可以穿透岩层,岩石分解风化并最终形成适合植物成长的土壤。而植物的登陆,也带动觅食动物的登陆。之后,随着氧气的集聚,二氧化碳的降低,植物获得光合作用所必须的二氧化碳的难度越来越高,最终进化出了富含气孔的叶子,同时也增加了接受阳光的面积,但也加剧了植物间的竞争,树木丛林开始出现。而由于过剩的氧气含量(2倍于今天),昆虫的体型相比今天都无比巨大。

2.3亿年前,随着恐龙的出现,大部分是食草恐龙,植物王国受到威胁,有些进化出了尖刺、毒素来应对,有些选择越长越高以免于被采食,植物甚至可以通过信息素进行交流。当时的地球还很温暖,针叶林遍布全球,直至开花植物的到来。

仅仅依靠一种气体——二氧化碳、一种液体——水,再配合外部的能量就可以构建出近百米高的巨大树木,这实在是太不可思议了。

花花

蕨类(孢子植物)、针叶树(裸子植物)、开花(被子植物):蕨类传粉依赖水流,分布范围受限;针叶树传粉依赖风力,效率低下、需要巨量的花粉。由于当时植物繁衍的种种限制,植物的物种多样性并不高,相应的动物多样性也并不高。1.4亿年前,开花植物的始祖(原始花)出现,通过与昆虫的协同,极大提升了传粉效率。而随后原始大陆的分裂,造就了更多样的地貌与环境,开花植物凭借更强的适应性开始逐步崛起。

花朵通过醒目的色彩为昆虫指路,提供花蜜与昆虫互利互惠,并通过双受精为种子打包食物(胚乳)。由此,开花植物不断开拓其他植物所不能踏足的土地,并推动昆虫的协同演化,进而推升昆虫及后续整个食物链的生物多样性,物种爆炸式增长。开花植物最终取代蕨类与针叶树,占领地球的各个大陆。

除了物种多样性,开花植物还带来了气候乃至地貌的改变:开花植物有丰富的叶脉 -> 蒸发更多的水 -> 形成更多的云 -> 降落更多的雨水:雨林中80%的雨水来自开花植物的蒸发,而喀斯特地貌中的高峰、溶洞、峡谷是开花植物力量的最好见证。

6500万年前地球还是热带雨林的天下,覆盖地球的大部分表面。但随着小行星的降临,高温、大火、酸雨,物种大灭绝。蕨类 > 针叶树 > 开花植物,植物逐渐复苏,而最终统治的是开花植物。恐龙灭绝了(剩下了鸟类),取而代之统治地球的是哺乳动物,而果实成为开花植物吸引哺乳动物与鸟类为之散播种子的新工具。一些哺乳动物进化为只吃果实,这其中的灵长类演化的非常适应攀登树木、采摘果实,并跟随植物的演化,由最初的二色视力(蓝绿)进化为更擅长搜寻成熟果实(红)的三色视力,而这些进化的成果最终都成为人类的财富。

草草

在整个恐龙时代,地球温暖湿润,雨林统治着大地,就连南北极也被森林覆盖。在森林的阴影之中,草本植物开始登场,科学家从恐龙的粪便化石中发现了草本植物始祖(原始草)的证据。它们挺过了小行星所造成的大灭绝,但很快板块运动所引发的造山运动带来了新的危机。大量裸露岩石被雨水冲刷,矿物质流入海洋,吸收空气中的二氧化碳,沉积形成石灰石。二氧化碳含量最终降为原本的六分之一,所有植物的生都面临危机。3000万年前,草本植物进化出新的能力,能将二氧化碳“泵”入维管束提升浓度,但当时森林仍然占据统治低位。

直至800万年前,地球开始变的异常干旱,而草本植物进化的非常适应这种环境。它们在枯萎干燥后非常易燃,但又能从废墟中迅速复苏。荒草燃烧时,温度最高的是高处跳动的烈焰而非地表,地表附近的嫩芽则在层层保护之下挺过烈火。闪电引燃荒草,大火过境,广袤的森林覆灭,而草原迅速复苏,不断扩张,整个地球陷入一片火海,黑烟笼罩。

到了600万前,草本植物成为陆地霸主,植食性动物被迫在很短时间内由采食森林中的树叶、灌木转变为食草。而为了应为动物的食用,草本植物从土壤中获取硅质,在叶片边缘形成坚硬的倒刺。约半数植食性动物随着草原的扩张灭亡了,而另一些则进化出了适应咀嚼草叶的牙齿,得以幸存。而这又引发了海洋和大气的巨变,硅质随着食草动物的粪便回归大地,又最终被流水带向大海,这带来了硅藻在约500万年前的迅速崛起,进而成为整个海洋食物链的基石,并提供了大气中四分之一的氧气。

草本植物还推动了人类文明的诞生,在草原取代森林之后,人类的祖先开始走出了森林,为了适应恶劣的环境,逐渐开始使用工具、直立观察,直至10万年前智人出现。他们以采集植物和狩猎为生,并聚集为小族群。而一种草本植物——单粒小麦又一次带来了改变,偶然的基因突变使得其种子成熟后不易脱落,这对于麦子本身并非好事,但却意味着更便于人类收获,人类开始驯服小麦,获得稳定的食物,定居生活。人类聚居产生了村落与城镇,文明由此蓬勃发展,考古学家在土耳其发现了早在1万2千年前人类所建造的精美祭祀石阵(哥贝克力巨石阵)。