2022年12月18日，人们在美国加利福尼亚州洛杉矶县参观大型仿真恐龙展

　　板块构造运动使地球发生了翻天覆地的变化，开始变得充满能量和生机。它使我们赖以生存的这个星球以它自己的方式运转，成为有别于其他星球的一颗行星，傲立于太阳系群星之中。

文/冯伟民

编辑/胡艳芬

　　“这是土耳其80多年来发生的最严重灾难。”2月6日，土耳其在一天之内发生两次强烈地震后，土耳其总统埃尔多安如是说。土耳其灾害与应急管理署表示，截至2月21日，土耳其已发生6200多次余震，余震不断的状况可能持续一年。

　　此次地震让人们将目光再次投向板块运动这一“推手”。土耳其大体上位于安纳托利亚板块（微板块）之上、地质板块交界处，约42%的国土处于活跃地震带上，地质结构不稳，地震多发。英国开放大学行星地球科学教授戴维·罗瑟里认为，这次地震的根本原因就是板块运动——阿拉伯板块向北碰撞亚欧板块，迫使中间的安纳托利亚板块以每年约2厘米的速度向西移动。在数年或数十年的时间里，局部应力不断累积，直到克服阻力并导致了地震。

　　那么，假如板块运动停止，人类就可以避免一场场地震灾难吗？答案并不乐观，失去了板块运动的地球，会面临更大的灾难。

早期地球演化奠定宜居环境基础

　　地球是人类赖以生存的家园，地球的温度、大气层、磁场等各种因素，为我们营造了适宜生存和发展的环境。但地球并非从诞生之日起就是这么美好宜人的样子，在近46亿年的地球演化史上，宜居地球的形成有着漫长的过程，经历了从炼狱到摇篮的剧烈转变。在不同的阶段，地球呈现出不同的面貌，展现出不同的生物景象，最终才形成了适宜各种地球生物的生存环境，呈现出绿满山峦、鸟语花香、蜂飞蝶舞的生机勃勃的世界。

　　究竟是什么力量让如今的地球拥有千姿百态的地形地貌，令人心旷神怡的海洋湖泊以及心生敬仰的崇山峻岭和大江大川呢？

　　地球早期并不适合生命生存，而是一颗火光四射、岩浆四溢，仿如炼狱般的星球。由于受到大量小行星、彗星和星际物质不断猛烈撞击，地球呈现为一片岩浆海。岩浆海演化是宜居星球形成的第一步，它导致了地核与地幔的分异，促进了原始大陆和原始海洋的形成，为此后宜居环境的形成和生命的诞生奠定了基础。

　　最初的地球是一个各种物质混杂在一起的同质球体。随着大撞击结束，地球内部的热量开始不断冷却，物质成分产生显著分异，最终形成了从内向外由地核、地幔和地壳组成的圈层地球。受地球自转影响，地核外核产生上下对流扭曲，形成地球磁场。磁场为地球挡住了太阳风，保护了地球大气层，使生命免受紫外线、宇宙射线、太阳风暴的危害。

　　地球表面有三大圈层支撑着生物的生存与演化。岩石圈是生命的根基，使生物的繁衍有了立足之地；大气圈是生命的保护层，提供源源不断的氧气，滋润万物生长；水圈是生命的摇篮和生存空间，是地球生物取之不尽、用之不竭的能量和财富来源。三大圈层非常精妙又彼此关联，为生命的诞生和演化保驾护航，孕育出生命的乐园。

　　月球的诞生，对地球演化产生了深远影响。月球打破了地球原有的状态，使地球形成约23.5度旋转轴线的倾斜角，促使地球出现了四季变化，形成适宜生命生长的环境。月球引发地球的潮涨潮落，使潮水坑的干湿旋回反复发生，这对地球减缓旋转及生命诞生起到了非常关键的作用。

板块运动，造就宜居地球

　　板块运动并非随地球形成而与生俱来，而是地球诞生十亿多年后的事情了。科学家研究认为，大约在32亿年前，天外天体的一次大撞击导致地幔产生显著的热效应，从而直接驱动板块构造运动的发生。

　　地球随之发生了翻天覆地的变化，开始变得充满能量和生机。板块构造运动使我们赖以生存的的这个星球以它自己的方式运转，成为有别于其他星球的一颗行星，傲立于太阳系群星之中。

　　首先，推动有氧环境形成。

　　地球生命诞生后，自养蓝藻和异养细菌构成了地球早期的海洋生态系统。蓝藻是地球最古老的原始生物，也是对地球贡献最大的生物。蓝藻通过不断释放氧气，将地球无氧环境转化成有氧环境，使自然界和生物界发生了根本变化，不仅极大地改善了地球上海洋和大气环境，使山川河流等地貌焕然一新，形成一系列新型矿物品种和矿藏资源，而且有力地推动了生命演化，使真核生命登上了地球演化舞台，生物界从此走上了向复杂生命演化的征程。

　　在蓝藻伟业的成就过程中，板块运动起到了非常巨大的作用。地球早期几乎被海洋覆盖，表面的陆块仅是露出海面的、由陨石碰撞形成的环形山口以及海底火山活动形成的火山岛等。因此，适合于蓝藻繁衍的浅滩十分有限。

　　科学家研究发现，27亿年前地幔发生了大规模对流，地球板块运动变得频繁，大陆板块不断发生碰撞和融合,并推动大陆形成。另外,花岗质岩浆自下而上侵入形成了大陆。地球上原始大陆缓慢变大，最终露出海面。又经历了漫长的岁月，从岛屿发展成了新的大陆。而新大陆的增加使最适宜蓝藻进行光合作用的浅滩不断增加。因此，蓝藻的繁荣与板块运动和地下物质对流息息相关。

　　第二，推动宜居气候形成。

　　地球的大气层、磁场和稳定的气候都与板块构造运动有关。温暖的气候是宜居的根本条件。板块运动使地球在数十亿年里保持了适宜居住的气候，它就像是地球的恒温器，能制造大量二氧化碳，以保留越来越多的热量。与此同时，随着时间推移，太阳也变得越来越明亮和温暖，地球大气层中的二氧化碳被雨水沉淀，而后板块构造运动又将其锁定在地幔之上。这是一个长达数百万年的循环作用，对于地球温度的持续稳定和生命的诞生和演化都提供了重要帮助。

　　第三，助力地磁场持续存在。

　　板块构造运动加快了地球内部的降温速度，而降温速度下降会引发对流现象，进而形成磁场，避免地球大气层遭遇太阳风的破坏。地球的左右邻居，像火星和金星都没有板块构造运动，也没有液态内核，也就难以产生磁场和精彩的生命现象。

　　第四，塑造山川河流的变化。

　　板块构造运动出现前，地球表面长期被远大于今日海洋面积的海水所覆盖，没有连绵不断的山峰。板块构造运动极大改变了地球面貌，它像是一位伟大的雕塑家，不断塑造着地球的地质地理地貌，创造出令人震撼和畏惧的火山和地震，还有海洋、湖泊、崇山峻岭和大江大川。

　　第五，促使地球营养元素循环。

　　碳循环起到了全球温度调节器的作用，在碳循环过程中，每个环节都离不开板块运动的作用。板块俯冲潜入，能将碳元素带回地幔中，其他板块活动还能将新形成的岩石带回地表。这些裸露的岩石进而发生化学反应，释放出矿物质。侵蚀和风化过程会将岩石中的铜、锌、硫等元素带入海洋，它们为浮游生物等提供了重要的营养物质。板块活动形成的山脉可以使空气向上流动，在高处冷却、凝结，形成降雨，进而吸收大气中的碳元素。

　　第六，让地球充满力量。

　　延绵于各大洋6万多公里的海底山脉，被称为大洋中脊，是板块诞生之地。无论是大洋中脊，还是海陆板块交会的俯冲带，都是地球地震和火山最为活跃的地带，而地震与火山给地球巨大能量，塑造了海陆地貌。

　　在地球演化史上，板块之间的聚合离散，一直推动着海陆变化——至少曾出现3次大陆板块拼合而形成超级大陆，如距今18亿年前的哥伦比亚超级大陆，10亿年前的罗迪尼亚超级大陆，以及2.52亿年前的盘古泛大陆。如今海陆分布的格局，就是由纵贯南北的盘古泛大陆分裂离散而来的。

板块运动推动生物多样性发展

　　板块的诞生揭开了地球演化史的重要一页，板块运动赋予了地球特有的活力。地球物质的循环、海陆变迁、碳埋藏、氧气增多，生物朝着多样性和复杂生命体方向发展的过程，无不烙下了板块运动牵一发而动全身的深刻印记。

　　地球是迄今人类已知的、太阳系中唯一具有生命的行星，这与板块构造运动的存在有极为密切的关系。板块的扩张、碰撞和俯冲不仅塑造了地球的地理特征，形成了大陆和山脉，更为生态系统创造了丰富多样的环境，促进了生物演化。板块运动开始以来，各大陆在地球表面四处漂移，经受各种纬度的气候滋润与洗礼。若没有板块构造运动，地球的地形地貌就不可能如此多样，也就不可能有如此精彩纷呈的生命现象和多样性的发展。

　　首先，助力寒武纪生命大爆发。

　　自从地球板块开启漂移模式，地球生物就加快了演化步伐，不仅生物自身走向复杂化，而且从海洋移向大陆，飞上蓝天，不断拓展生存空间，从而大大提高了对自然环境的影响。随着地球板块不断聚合与离散，地球表面反复上演海陆变迁——海面升降、造山运动、高原隆起、大洋环流等。坐着板块去漂移的生物也不断演绎着辉煌与沉沦、更替与发展。

　　距今8亿年前，罗迪尼亚超级大陆开始分崩离析，四散漂移。大陆周边海岸线大大增加，浅海有光海区大片形成，成了海洋生物繁衍生息的乐园。

　　在大陆漂移过程中，雪球极端气候事件发生。当冰盖消融，洋流重新活跃起来，来自大洋深处的上升流出现在世界大洋各处，为浅海带来大量的微量营养元素，极大促进了浅海海区生物的大发展。同时，大陆风化作用加强，大量蒸发岩被风化剥蚀后进入海洋，使海洋中的有机碳快速减少，而氧气快速增加，从而为地球大型复杂多细胞生命的快速演化奠定了基础。

　　当进入寒武纪，板块仍在四散漂移，寒武纪生命大爆发就在浅海出现了。我国云南的澄江生物群和湖北的清江生物群，分别代表了浅海较浅海区和较深海区的生物面貌。现代生物门类的祖先几乎都涌现了出来，如海绵动物、刺胞动物、软体动物、腕足动物、节肢动物等无脊椎动物，还有半脊索动物、古虫动物和脊椎动物等。海洋生物演化的盛世伟业就此形成，奠定了5亿多年来生物多样性演化的格局。

　　第二，推动生物登陆。

　　古生代中期的志留纪，板块碰撞聚合，造山运动频繁。古地理面貌发生巨变，大陆面积显著扩大，而海洋面积缩减。

　　海陆变迁，海平面升降，使生物界经历了不平凡的演化。在这一变化中，早期维管植物应运而生，一部分海洋叶状体植物开始向维管植物进化。作为陆生高等植物的先驱，低等维管束植物开始出现并逐渐占领陆地，最终成就了维管植物大规模登陆的伟大壮举。

　　伴随着陆生植物的发展，食物链的诱发效应使志留纪晚期陆地上出现了最早的昆虫和蛛形类节肢动物，节肢动物是无脊椎动物登陆大军中的主力。

　　脊椎动物登陆同样离不开地球环境巨变带来的推动。约4.2亿年前，劳亚古陆、波罗地古陆、阿瓦隆尼亚古陆发生碰撞。在这次地壳变动中隆起的巨大山脉阻挡了云层，带来充沛的降雨。得到滋润的大地上出现了河流，大洋中的鱼类开始向淡水河流进发。斯堪的纳维亚山脉和阿巴拉契亚山脉作为远古时期留存下来的巨大山脉，或许见证了鱼类登上陆地的第一步。

　　第三，带着恐龙漂向四方。

　　恐龙在距今2.3亿年前的三叠纪中晚期诞生，那时全球大陆板块还处于聚合状态。超级大陆板块几乎从南半球一直延伸到北半球。所以，当恐龙从初龙类中的一支演化而来的时候，辽阔的大陆成了恐龙演化的大舞台。

　　纵观恐龙漫长的1.6亿年演化史，恰是大陆板块从联合古陆到分崩离析的时期。在此过程中，恐龙犹如坐着板块漂移到世界各地，在不同大陆铸就了其辉煌而壮阔的演化史。

　　三叠纪的南美和非洲大陆紧挨在一起，它们都是那个时代恐龙生活的家园，出现了各种各样的恐龙，如埃雷拉龙、始盗龙、曙奔龙和圣胡安龙。

　　侏罗纪之初，超级大陆板块开始分崩离析，大西洋开裂形成，全球气候温暖如春，两极没有冰盖，大陆植被茂盛，分布广泛。在这样的气候环境中，恐龙家族迅速扩张，足迹遍及世界各地，并在不同的大陆板块演化出许多恐龙新物种。恐龙物种多样性远高于三叠纪的恐龙。

　　白垩纪呈现了如同当今地球海陆分布格局的雏形。白垩纪早期由于大规模海底火山喷发，形成了大量海台高地，极大地抬升了海平面，使大陆和岛屿纷纷隔离开来，而恐龙家族则在不同的大陆演化出越来越多的物种。特别是鸟臀类中的甲龙、三角龙、肿头龙、鸭嘴龙等纷纷登上演化舞台。白垩纪展现了恐龙历史上最丰富多彩的演化场景。

　　第四，造就海洋不同生物圈。

　　在板块周而复始聚合离散的过程中，大洋中脊裂谷成为海底板块诞生之地，也是海底黑烟囱发育的地方，其周围活跃着热液生物群。由于热液生物的繁衍倚仗的是海底喷涌而出的热液能量，它通过硫细菌将地球内部能量吸出来，用化学合成作用制造有机物营养。因此，热液生物群与海洋浅层有光带生物群完全不同，故被称为地球第二生物圈。

　　显然，板块构造运动不仅造就了依赖太阳能的有光生物链，而且孕育了另一类生命系统，它们无需光合作用，无需以植物作为食物链的基础，而是在深海依赖地热能，在黑暗、酷热的环境下用化学合成有机质的方式来维持生命活动。这种黑暗世界里生物圈和生态系统的基础，就是硫细菌等微生物，它们构成了黑暗世界的食物链系统。

　　地球板块构造运动宏伟而神奇，它带着生物的先祖从远古漂移演化而来，又驮着我们继续漂移，行进在板块运动塑造的千变万化的自然界中。

　　（作者系中国科学院南京地质古生物研究所研究员）

来源：2023年3月8日出版的《环球》杂志 第5期

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