1.3　地球生命与地球环境协进化的概念是进化理论的新发展

近代地质学的奠基人之一，英国的詹姆士·赫顿（James Hutton，1726—1797）在200多年前提出了一个地质学的基本原理（即所谓均变原理）：今天地球上一切进行着的地质过程和历史上的相同；制约这些过程的原理和规则，过去与现在一样。例如，在今天和过去的地球上，造山—风化剥蚀—沉积—造山这样的循环过程重复了无数次。他虽然承认地球环境不断变化，但认为这种变化是无方向的，往复循环的，类似物理学的“震荡”一样重复不止的过程，地球历史是“既无开端，也无终止”，因而地球实际上没有历史，过去等于现在，等于将来。

如果是这样，就出现了一个矛盾：地球生命史是有向的、发展的、不重复的，而地球（环境）的变化是无向的、无开端也无终止的、循环往复的。生命的进化发生在不演化的地球环境中，生命进化成为与地球环境无关的孤立的过程，生物进化过程成为生物单方面地适应无向变化的环境的过程。

然而，现代的地质学家在长期探索地球历史之后得出了新的结论：在大的时、空尺度上，地球表面环境经历了一个有趋向的、不可逆的、不重复的演变过程（Cloud，1972，1976）。

如果进化（演化）是普遍存在的，那么地球本身和地球上的生命都是进化的，都是随时间而发展、变化的。而且生物进化不是一个与地球非生命部分无关的孤立过程，生物进化与地球非生命部分（岩石圈、大气圈、水圈）的演化是相互关联、相互作用、相互制约的“协进化”（coevolution）过程，它们共有一个相互关联的演化历史。

生物圈与地球大气、海洋、岩石地壳协进化的概念是进化理论的新发展。20世纪最伟大的科学成就之一就是对地球与地球生命之间的关系以及生物圈的功能的重新认识（参阅第五章）。

“盖娅假说”（Gaia hypothesis）认为，今日地球表面状态乃是靠生物圈维持和调控的（Lovelock, Margulis，1974），生命一旦消失，地球就会回到类似金星、火星等无生命行星一样的表面状态。古生物学和地质学研究证明，地球上生命的历史几乎和地质历史一样长久（Awramik, et al.，1983；Schopf，1993；Schidlowski, Aharon，1992），即生物圈与地球岩石圈、大气圈及水圈都经历了大约38亿年之久的漫长的协进化历史（张昀，1989，1992，1993）。今日地球上的生命与物理环境之间的协调关系乃是这一漫长的协进化历史的结果。在这个历史过程中，生物不断地改变（改造）地球环境，同时生物自身在进化中不断地创造出新的环境条件，新环境条件又作用于生物，并促其发生新的进化改变，其结果是使地球表面始终保持着适合于大多数生物生存的环境条件。

20世纪末和未来进化理论发展的新特点之一就是有关地球生命与物理环境协进化理论的不断完善。（盖娅假说不过是协进化理论的一个雏形。）

生物科学在未来自然科学中的地位将日益重要，在科学知识的组成中所占的比重也将越来越大。然而，在中国当前的教育系统中，生物科学被忽视的现状是和上述的趋势不相称的。许多中学和大学没有进化论课程，许多学生缺乏生物进化的基本知识。着眼于未来，我们应当加强和普及生物科学，特别是进化理论的教育。

本书是为大学生和研究生写的教材。全书共十四章，在几个不同层次上展开：首先从认识地球生命开始，进而阐述进化概念（第二章和第五章），追溯进化思想和进化学说发展历史，从而表明进化思想源于人类最古老的文明，并且和东、西方早期的哲学思想有渊源（第四章）；接着从两个方面阐述进化过程和进化规律，即一方面从时间向度上阐述地球上生物进化历程，即一个依据化石和地质资料推断的自然历史（第六章），另一方面，从生物组织的不同层次（生物分子、种群、种和种上单元）阐述进化规律（第七章至第十章及第十二章）；同时又从生态系统角度阐述生物与非生物环境的协进化规律（第十一章）；最后以人类自身的进化和人类文化系统的进化为结束（第十三章和第十四章）。