廖永岩

广东海洋大学

（电子信箱：rock6783@126.com）

美国国家民主捐赠基金会（National Endowment for Democracy，缩写为NED，简称民主基金会），于1983年成立，总部设在华盛顿特区，自称为非政府机构，宗旨是促进及推动全球的民主，为此向“争取民主”的相关非政府组织及团体提供资助。

虽自称是非政府机构，但NED的运作资金却主要是美国国会拨出。就好比资金是由国家拨出的“自然基金委”，她自称是非政府机构，您相信吗？

NED的宗旨是促进及推动全球民主，可我从没有听说阿富汗或伊拉克那些“争取民主”或“争取独立”的人获得过此“非政府”基金资助。我也从没有听说过拉登及手下为了民主和生存曾获得过此“非政府基金”的资助。当然，我也没有听说过西班牙或法国或英国等国家的想争取民主或独立的少数民族组织或流亡人员获得过此“非政府组织”的资助。

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裸子植物，从晚二叠纪（约2.5亿年前）开始至中生代（距今约2.5~0.5亿年），讯速地发展起来；因此，中生代又称裸子植物时代（宋春青和张振春，1996）。银杏、苏铁和松柏等是代表。此外，有些新兴起的蕨类植物（主要是真蕨），如枝脉蕨，锥叶蕨等虽然还相当繁茂，但已退居次要地位。这些繁盛的裸子植物和蕨类植物，是当时的主要造煤植物。中生代，特别是侏罗纪（距今约2.08~1.35亿年），是一个仅次于石炭、二叠纪的造煤时代（宋春青和张振春，1996）。

早白垩纪晚期，地史上第一次出现了被子植物，发展讯速，到晚白垩纪，终于取代了裸子植物，在大陆上占统治地位。如山毛榉、榕树、木兰、枫、栎、杨樟、胡桃悬铃木等均已出现（宋春青和张振春，1996）。

裸子植物和蕨类植物的造煤作用，及裸子植物和被子植物繁盛，引起大气中的二氧化碳减少，第四纪冰川又开始形成。

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当新元古宙冰期之后，由于冰川的造海和造山运动，地球上出现了较多的陆地；奥陶纪晚期冰期的冰川作用，使陆地面积进一步扩大。由于海洋藻类的不断努力，氧气不断增加，大气中出现了较厚的臭氧层；这些，都为生物成功登陆创造了条件。

生物若要登陆成功，它必须适应陆地环境。首先要解决的就是水分的问题，然后要解决的是支撑的问题（因为失去了水的浮力）。

地衣植物虽然作过登陆的尝试，但因为它只是单细胞的蓝藻和细菌菌丝体组成，只是一种单细胞的组合，不具有吸收水平的能力，也没有保持水分的能力，最终以失败告终。

多细胞藻类出现之后，为植物登陆提供了组织上的保证。因为，多细胞的植物就有了细胞进行分工的可能。当它们在陆地上时，至少保水能力比单细胞强：就算表面的细胞因为干燥而死亡，内部的细胞，也能保证这种生物能继续生存。

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1、新元古冰期的形成

因为O2达到现代大气浓度的1/10时，所产生的O3浓度就几乎完全屏蔽了有害的紫外辐射（Wayne, 2000）。到新元古宙（9-8.5亿年前至寒武纪开始的5.7亿年前），O2含量达现在大气含氧量的6%~10%，所以能允许真核单细胞藻类在海洋表面（水深4.2 m至空气）进行强烈光合作用，旺盛地生长繁殖，引起真核藻类的繁盛。

新元古宙，大约有2-3个冰川期，这和新元古宙以前不一样，冰川期与冰川期之间的间隔缩小。这主要是由于大量的真核细胞进行强烈的光合作用，能在不太长的时间里，使火山喷发和地震产生的CO2在较短的时间内又得以降低而造成的。由于O2浓度的升高，这种反复形成的冰川，引起的生存空间变化，使多细胞生物得以演化产生。

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新元古宙（9-8亿年前）前有几个冰川期？由于相关地质资料的缺乏，这仍是一个有待进一步研究的问题。目前知道的只有它们大约是29-27亿年前和24-23亿年前的冰川（韩吟文和马振东，2003）。

通过前面的冰川的地质作用分析可知，冰川活动能引起地质构造运动（如造山运动和造海运动），就有火山喷发和地震（MeGuire, 1992; Zielinski, et. al., 1996）。根据地质史上构造运动、火山喷发和地震资料看，整个太古宙地壳运动、岩浆活动具有明显的阶段性：距今35亿年前西北利亚地盾的萨姆运动（Saamian），30亿年前非洲中南部的达荷美运动(Dahomeyan，中国称为迁西运动)，24-26亿年前北美地盾的基诺尔运动(Kenoran，为太古宙最强烈、影响范围最大，中国称为阜平运动)。

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随着全球变化的深入研究，学术界认识到二氧化碳温室效应对全球气候影响的重要性。二氧化碳等温室气体浓度上升，温室效应增强，大气温度升高，引起冰川消融；二氧化碳等温室气体浓度降低，温室效应减弱，大气温度降低，当两极及高山上的温度降至冰点以下时，造成冰川的形成（Kirschvink, 1992; Hoffman, 1998）。

一般认为，大气中的二氧化碳，主要是通过地球排气作用而产生（Ozima and Podosek, 1983; Berner, et. al., 1983）。所以，地球上的二氧化碳是随着时间的推移，在不断增加。 23.5亿年前，大气几乎全由CO2和N2组成，其它组分只属微量（Krupp, et. al., 1994）；22~27.5亿年间古大气CO2含量约为今天的100倍（Rye, et. al., 1995）。

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前面，我们讨论了第三章 地球的去气作用和地球演化过程中的化学平衡，现在，我们继续讨论第四章 生物对冰川的作用及太阳系的生命。我们先来看看第一节 生物演化对冰川的作用。首先我们来分析冰川的形成原因。

1、冰川的形成原因

由于第四纪冰川期尚未完全结束，现在的地球两极及高山上，仍能观察到冰川（秦大河和任贾文，2001）。 地史上冰川期的次数，有不同说法，有学者认为地质史上共发生过5次大冰期[Reading, 1978]；有的认为只有四期（宋春青和张振春，1996）；有学者把元古宙及以前的冰期分为3~5个冰期（Kaufman, et. al., 1997）。

地质史上冰川的形成和消融的原因，曾有很多种理论对其进行说明和解释。其中占主导地位的是天文假说，如有学者认为冰川的形成是由于地球自转轴和黄道面夹角作周期性缓慢变化而形成（Williams, 1975b）；后来，又有“动态倾斜模型”来解释冰川的形成（Williams, 1975a）。其它的还有大气成分说和构造运动说等。直至20世纪90年代，由于大量古地磁学、同位素学、碳酸盐沉积等地球物理学和地球化学及古生物学等方面的资料和证据不断积累，Kirschvink等提出了“雪球假说”（Kirschvink, 1992; Hoffman, 1998）。这个模型提出了新元古宙冰期冰川形成与二氧化碳的温室效应变化有关，并用相关的证据进行了解释和说明。

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紫坪铺水库，为库容11.12×108m3（即11.12亿立方米），坝高156 m的大型水库，2005年9月30日水库下闸蓄水（邵元林等，2008）。紫坪铺水库校核洪水位883.1 m，设计洪水位871.2 m，正常蓄水位877.0 m，汛限水位850. 0 m，死水位817.0 m（邵元林等，2008）；正常蓄水位库容9.98亿m3（李卫起和严益，2008），调节库容7.74 亿m3（雷兴林等，2008）。

因为紫坪铺水库跨越2008年5月12日的MS 8.0汶川大地震发震的主要断层：映秀- 北川断层的破碎带（徐锡伟等，2008），且汶川地震的宏观震中离库区最近距离不足5km（微观震中离库区最近距离也只有约6km）（雷兴林等，2008），所以，是否紫坪铺水库诱发了汶川MS 8.0大地震，自然成为学术界剧烈争论的话题（Kerr and Stone, 2009；陈颙, 2009）。

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虽然太阳风在逐渐增强，但由于现地球表面已是强氧化性环境，能受太阳风强烈作用的氢已相当少，就算因冰川作用而造成地磁场的消失或反转，因太阳风而失去氢等还原性气体的可能性不大。氧气的分子量达32以上，就算一段时间地磁场完全消失，就目前地球的引力来说，因太阳风作用大量失氧的可能性也不大。因为没有物质的出和入的变化，所以，地球失去氧化性物质或还原性物质的可能性不大，就地球整体（包括固体地球、水圈、生物圈、大气圈等）来说，将来会保持氧化-还原性不变。

因为从今后，地球的去气作用减弱，但仍有一定的去气作用，只要地球还没有完全固化，还有去气作用的话，地壳内部的还原性物质仍将继续排出，所以，地壳以内的还原性将不断减弱，氧化性将不断增强。

虽然目前，人类大量开采煤、石油、天然气等化石燃料，并将其燃烧氧化成二氧化碳和水，但能被人类开采利用的煤、石油和天然气，仅是沉积矿物有机物中的很小一部分，不足沉积矿物有机物的1%(Falkowski et al, 2000)，所以，大量的矿物有机物仍将不断沉积而埋入地壳中。这样，地壳的氧化性将减弱，还原性将增强。

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因为地球的原始大气，虽然还原性远比宇宙大气低，但仍是强还原性的环境。所以，最早出现于地球上的光合作用生物，肯定是由厌氧非光合生命体经厌氧光合生物（如硫细菌、光合细菌等）逐渐演化而来，也肯定是厌氧型生命体。最早的光合作用生物出现后，利用光能进行光合作用，将二氧化碳和水合成为有机物。从上面的分析可知，二氧化碳和水是氧化-还原性中性的物质，最终合成了强还原性的有机物，这使整个系统的氧化性降低，还原性增强。为了维持系统的氧化-还原性平衡和稳定，必须释放出强氧化性的物质作为弥补，所以，在光合作用将二氧化碳和水合成有机物的同时，必须释放出氧气等氧化性强的物质。最初出现的能进行光合作用的生物，本身尚没有利用氧气氧化有机物获取能量的能力，即它本身仍是厌氧生物，氧气对它来说仍具有毒性，但它若要通过光合作用，将二氧化碳和水合成为强还原性的有机物，它必须释放出氧气，来补偿氧化还原-平衡。所以，这些生物，可能利用了环境中的一种能将光合作用产生的氧气及时消耗的机制，使光合作用产生的氧气，在生物体内或其周围环境中不会增加和积累，不至于对自己造成危害。如环境中的二价还原性铁，转化为三价的氧化性铁，就有可能消耗大量的氧气（Cloud, 1972; Cloud, 1976）。随着环境中的还原性铁及其它还原性物质逐渐被消耗，环境的氧化性逐渐增高。在这种氧化性逐渐增强的环境里，逐渐演化出能利用氧气氧化有机物获取能量的光合作用生命体。因为氧化有机物所释放的能量，远大于分解有机物所释放出的能量，所以，通过氧化有机物获取能量，肯定是一种高效的生命方式。分解有机物获得能量的光合作用生物慢慢被淘汰，逐渐被演化出的更高级的氧化有机物获取能量的光合作用生物所替代。这类光合作用生物，因为靠氧化有机物获取能量，获取能量的效率大大提高，生命力也得到大大加强。能过光合作用制造氧气的能力，也肯定得到加强。这就使地表大气中的氧气逐渐增加。