2022年12月18日，人們在美國加利福尼亞州洛杉磯縣參觀大型倣真恐龍展

　　板塊構造運動使地球發生了翻天覆地的變化，開始變得充滿能量和生機。它使我們賴以生存的這個星球以它自己的方式運轉，成為有別于其他星球的一顆行星，傲立于太陽係群星之中。

文/馮偉民

編輯/胡艷芬

　　“這是土耳其80多年來發生的最嚴重災難。”2月6日，土耳其在一天之內發生兩次強烈地震後，土耳其總統埃爾多安如是説。土耳其災害與應急管理署表示，截至2月21日，土耳其已發生6200多次余震，余震不斷的狀況可能持續一年。

　　此次地震讓人們將目光再次投向板塊運動這一“推手”。土耳其大體上位于安納托利亞板塊（微板塊）之上、地質板塊交界處，約42%的國土處于活躍地震帶上，地質結構不穩，地震多發。英國開放大學行星地球科學教授戴維·羅瑟裏認為，這次地震的根本原因就是板塊運動——阿拉伯板塊向北碰撞亞歐板塊，迫使中間的安納托利亞板塊以每年約2釐米的速度向西移動。在數年或數十年的時間裏，局部應力不斷累積，直到克服阻力並導致了地震。

　　那麼，假如板塊運動停止，人類就可以避免一場場地震災難嗎？答案並不樂觀，失去了板塊運動的地球，會面臨更大的災難。

早期地球演化奠定宜居環境基礎

　　地球是人類賴以生存的家園，地球的溫度、大氣層、磁場等各種因素，為我們營造了適宜生存和發展的環境。但地球並非從誕生之日起就是這麼美好宜人的樣子，在近46億年的地球演化史上，宜居地球的形成有著漫長的過程，經歷了從煉獄到搖籃的劇烈轉變。在不同的階段，地球呈現出不同的面貌，展現出不同的生物景象，最終才形成了適宜各種地球生物的生存環境，呈現出綠滿山巒、鳥語花香、蜂飛蝶舞的生機勃勃的世界。

　　究竟是什麼力量讓如今的地球擁有千姿百態的地形地貌，令人心曠神怡的海洋湖泊以及心生敬仰的崇山峻嶺和大江大川呢？

　　地球早期並不適合生命生存，而是一顆火光四射、岩漿四溢，倣如煉獄般的星球。由于受到大量小行星、彗星和星際物質不斷猛烈撞擊，地球呈現為一片岩漿海。岩漿海演化是宜居星球形成的第一步，它導致了地核與地幔的分異，促進了原始大陸和原始海洋的形成，為此後宜居環境的形成和生命的誕生奠定了基礎。

　　最初的地球是一個各種物質混雜在一起的同質球體。隨著大撞擊結束，地球內部的熱量開始不斷冷卻，物質成分産生顯著分異，最終形成了從內向外由地核、地幔和地殼組成的圈層地球。受地球自轉影響，地核外核産生上下對流扭曲，形成地球磁場。磁場為地球擋住了太陽風，保護了地球大氣層，使生命免受紫外線、宇宙射線、太陽風暴的危害。

　　地球表面有三大圈層支撐著生物的生存與演化。岩石圈是生命的根基，使生物的繁衍有了立足之地；大氣圈是生命的保護層，提供源源不斷的氧氣，滋潤萬物生長；水圈是生命的搖籃和生存空間，是地球生物取之不盡、用之不竭的能量和財富來源。三大圈層非常精妙又彼此關聯，為生命的誕生和演化保駕護航，孕育出生命的樂園。

　　月球的誕生，對地球演化産生了深遠影響。月球打破了地球原有的狀態，使地球形成約23.5度旋轉軸線的傾斜角，促使地球出現了四季變化，形成適宜生命生長的環境。月球引發地球的潮漲潮落，使潮水坑的幹濕旋回反覆發生，這對地球減緩旋轉及生命誕生起到了非常關鍵的作用。

板塊運動，造就宜居地球

　　板塊運動並非隨地球形成而與生俱來，而是地球誕生十億多年後的事情了。科學家研究認為，大約在32億年前，天外天體的一次大撞擊導致地幔産生顯著的熱效應，從而直接驅動板塊構造運動的發生。

　　地球隨之發生了翻天覆地的變化，開始變得充滿能量和生機。板塊構造運動使我們賴以生存的的這個星球以它自己的方式運轉，成為有別于其他星球的一顆行星，傲立于太陽係群星之中。

　　首先，推動有氧環境形成。

　　地球生命誕生後，自養藍藻和異養細菌構成了地球早期的海洋生態係統。藍藻是地球最古老的原始生物，也是對地球貢獻最大的生物。藍藻通過不斷釋放氧氣，將地球無氧環境轉化成有氧環境，使自然界和生物界發生了根本變化，不僅極大地改善了地球上海洋和大氣環境，使山川河流等地貌煥然一新，形成一係列新型礦物品種和礦藏資源，而且有力地推動了生命演化，使真核生命登上了地球演化舞臺，生物界從此走上了向復雜生命演化的征程。

　　在藍藻偉業的成就過程中，板塊運動起到了非常巨大的作用。地球早期幾乎被海洋覆蓋，表面的陸塊僅是露出海面的、由隕石碰撞形成的環形山口以及海底火山活動形成的火山島等。因此，適合于藍藻繁衍的淺灘十分有限。

　　科學家研究發現，27億年前地幔發生了大規模對流，地球板塊運動變得頻繁，大陸板塊不斷發生碰撞和融合,並推動大陸形成。另外,花崗質岩漿自下而上侵入形成了大陸。地球上原始大陸緩慢變大，最終露出海面。又經歷了漫長的歲月，從島嶼發展成了新的大陸。而新大陸的增加使最適宜藍藻進行光合作用的淺灘不斷增加。因此，藍藻的繁榮與板塊運動和地下物質對流息息相關。

　　第二，推動宜居氣候形成。

　　地球的大氣層、磁場和穩定的氣候都與板塊構造運動有關。溫暖的氣候是宜居的根本條件。板塊運動使地球在數十億年裏保持了適宜居住的氣候，它就像是地球的恒溫器，能制造大量二氧化碳，以保留越來越多的熱量。與此同時，隨著時間推移，太陽也變得越來越明亮和溫暖，地球大氣層中的二氧化碳被雨水沉淀，而後板塊構造運動又將其鎖定在地幔之上。這是一個長達數百萬年的迴圈作用，對于地球溫度的持續穩定和生命的誕生和演化都提供了重要幫助。

　　第三，助力地磁場持續存在。

　　板塊構造運動加快了地球內部的降溫速度，而降溫速度下降會引發對流現象，進而形成磁場，避免地球大氣層遭遇太陽風的破壞。地球的左右鄰居，像火星和金星都沒有板塊構造運動，也沒有液態內核，也就難以産生磁場和精彩的生命現象。

　　第四，塑造山川河流的變化。

　　板塊構造運動出現前，地球表面長期被遠大于今日海洋面積的海水所覆蓋，沒有連綿不斷的山峰。板塊構造運動極大改變了地球面貌，它像是一位偉大的雕塑家，不斷塑造著地球的地質地理地貌，創造出令人震撼和畏懼的火山和地震，還有海洋、湖泊、崇山峻嶺和大江大川。

　　第五，促使地球營養元素迴圈。

　　碳迴圈起到了全球溫度調節器的作用，在碳迴圈過程中，每個環節都離不開板塊運動的作用。板塊俯衝潛入，能將碳元素帶回地幔中，其他板塊活動還能將新形成的岩石帶回地表。這些裸露的岩石進而發生化學反應，釋放出礦物質。侵蝕和風化過程會將岩石中的銅、鋅、硫等元素帶入海洋，它們為浮遊生物等提供了重要的營養物質。板塊活動形成的山脈可以使空氣向上流動，在高處冷卻、凝結，形成降雨，進而吸收大氣中的碳元素。

　　第六，讓地球充滿力量。

　　延綿于各大洋6萬多公里的海底山脈，被稱為大洋中脊，是板塊誕生之地。無論是大洋中脊，還是海陸板塊交會的俯衝帶，都是地球地震和火山最為活躍的地帶，而地震與火山給地球巨大能量，塑造了海陸地貌。

　　在地球演化史上，板塊之間的聚合離散，一直推動著海陸變化——至少曾出現3次大陸板塊拼合而形成超級大陸，如距今18億年前的哥倫比亞超級大陸，10億年前的羅迪尼亞超級大陸，以及2.52億年前的盤古泛大陸。如今海陸分布的格局，就是由縱貫南北的盤古泛大陸分裂離散而來的。

板塊運動推動生物多樣性發展

　　板塊的誕生揭開了地球演化史的重要一頁，板塊運動賦予了地球特有的活力。地球物質的迴圈、海陸變遷、碳埋藏、氧氣增多，生物朝著多樣性和復雜生命體方向發展的過程，無不烙下了板塊運動牽一髮而動全身的深刻印記。

　　地球是迄今人類已知的、太陽係中唯一具有生命的行星，這與板塊構造運動的存在有極為密切的關係。板塊的擴張、碰撞和俯衝不僅塑造了地球的地理特徵，形成了大陸和山脈，更為生態係統創造了豐富多樣的環境，促進了生物演化。板塊運動開始以來，各大陸在地球表面四處漂移，經受各種緯度的氣候滋潤與洗禮。若沒有板塊構造運動，地球的地形地貌就不可能如此多樣，也就不可能有如此精彩紛呈的生命現象和多樣性的發展。

　　首先，助力寒武紀生命大爆發。

　　自從地球板塊開啟漂移模式，地球生物就加快了演化步伐，不僅生物自身走向復雜化，而且從海洋移向大陸，飛上藍天，不斷拓展生存空間，從而大大提高了對自然環境的影響。隨著地球板塊不斷聚合與離散，地球表面反覆上演海陸變遷——海面升降、造山運動、高原隆起、大洋環流等。坐著板塊去漂移的生物也不斷演繹著輝煌與沉淪、更替與發展。

　　距今8億年前，羅迪尼亞超級大陸開始分崩離析，四散漂移。大陸周邊海岸線大大增加，淺海有光海區大片形成，成了海洋生物繁衍生息的樂園。

　　在大陸漂移過程中，雪球極端氣候事件發生。當冰蓋消融，洋流重新活躍起來，來自大洋深處的上升流出現在世界大洋各處，為淺海帶來大量的微量營養元素，極大促進了淺海海區生物的大發展。同時，大陸風化作用加強，大量蒸發岩被風化剝蝕後進入海洋，使海洋中的有機碳快速減少，而氧氣快速增加，從而為地球大型復雜多細胞生命的快速演化奠定了基礎。

　　當進入寒武紀，板塊仍在四散漂移，寒武紀生命大爆發就在淺海出現了。我國雲南的澄江生物群和湖北的清江生物群，分別代表了淺海較淺海區和較深海區的生物面貌。現代生物門類的祖先幾乎都涌現了出來，如海綿動物、刺胞動物、軟體動物、腕足動物、節肢動物等無脊椎動物，還有半脊索動物、古蟲動物和脊椎動物等。海洋生物演化的盛世偉業就此形成，奠定了5億多年來生物多樣性演化的格局。

　　第二，推動生物登陸。

　　古生代中期的志留紀，板塊碰撞聚合，造山運動頻繁。古地理面貌發生巨變，大陸面積顯著擴大，而海洋面積縮減。

　　海陸變遷，海平面升降，使生物界經歷了不平凡的演化。在這一變化中，早期維管植物應運而生，一部分海洋葉狀體植物開始向維管植物進化。作為陸生高等植物的先驅，低等維管束植物開始出現並逐漸佔領陸地，最終成就了維管植物大規模登陸的偉大壯舉。

　　伴隨著陸生植物的發展，食物鏈的誘發效應使志留紀晚期陸地上出現了最早的昆蟲和蛛形類節肢動物，節肢動物是無脊椎動物登陸大軍中的主力。

　　脊椎動物登陸同樣離不開地球環境巨變帶來的推動。約4.2億年前，勞亞古陸、波羅地古陸、阿瓦隆尼亞古陸發生碰撞。在這次地殼變動中隆起的巨大山脈阻擋了雲層，帶來充沛的降雨。得到滋潤的大地上出現了河流，大洋中的魚類開始向淡水河流進發。斯堪的納維亞山脈和阿巴拉契亞山脈作為遠古時期留存下來的巨大山脈，或許見證了魚類登上陸地的第一步。

　　第三，帶著恐龍漂向四方。

　　恐龍在距今2.3億年前的三疊紀中晚期誕生，那時全球大陸板塊還處于聚合狀態。超級大陸板塊幾乎從南半球一直延伸到北半球。所以，當恐龍從初龍類中的一支演化而來的時候，遼闊的大陸成了恐龍演化的大舞臺。

　　縱觀恐龍漫長的1.6億年演化史，恰是大陸板塊從聯合古陸到分崩離析的時期。在此過程中，恐龍猶如坐著板塊漂移到世界各地，在不同大陸鑄就了其輝煌而壯闊的演化史。

　　三疊紀的南美和非洲大陸緊挨在一起，它們都是那個時代恐龍生活的家園，出現了各種各樣的恐龍，如埃雷拉龍、始盜龍、曙奔龍和聖胡安龍。

　　侏羅紀之初，超級大陸板塊開始分崩離析，大西洋開裂形成，全球氣候溫暖如春，兩極沒有冰蓋，大陸植被茂盛，分布廣泛。在這樣的氣候環境中，恐龍家族迅速擴張，足跡遍及世界各地，並在不同的大陸板塊演化出許多恐龍新物種。恐龍物種多樣性遠高于三疊紀的恐龍。

　　白堊紀呈現了如同當今地球海陸分布格局的雛形。白堊紀早期由于大規模海底火山噴發，形成了大量海臺高地，極大地抬升了海平面，使大陸和島嶼紛紛隔離開來，而恐龍家族則在不同的大陸演化出越來越多的物種。特別是鳥臀類中的甲龍、三角龍、腫頭龍、鴨嘴龍等紛紛登上演化舞臺。白堊紀展現了恐龍歷史上最豐富多彩的演化場景。

　　第四，造就海洋不同生物圈。

　　在板塊周而復始聚合離散的過程中，大洋中脊裂谷成為海底板塊誕生之地，也是海底黑煙囪發育的地方，其周圍活躍著熱液生物群。由于熱液生物的繁衍倚仗的是海底噴涌而出的熱液能量，它通過硫細菌將地球內部能量吸出來，用化學合成作用制造有機物營養。因此，熱液生物群與海洋淺層有光帶生物群完全不同，故被稱為地球第二生物圈。

　　顯然，板塊構造運動不僅造就了依賴太陽能的有光生物鏈，而且孕育了另一類生命係統，它們無需光合作用，無需以植物作為食物鏈的基礎，而是在深海依賴地熱能，在黑暗、酷熱的環境下用化學合成有機質的方式來維持生命活動。這種黑暗世界裏生物圈和生態係統的基礎，就是硫細菌等微生物，它們構成了黑暗世界的食物鏈係統。

　　地球板塊構造運動宏偉而神奇，它帶著生物的先祖從遠古漂移演化而來，又馱著我們繼續漂移，行進在板塊運動塑造的千變萬化的自然界中。

　　（作者係中國科學院南京地質古生物研究所研究員）

來源：2023年3月8日出版的《環球》雜志 第5期

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