大陆漂移学说在生物进化过程中起到什么样的作用?

大陆漂移学说在生物进化过程中起到什么样的作用?

一、有利于渐变环境条件的形成，促进了生物的渐变进化
二、大陆漂移为生物进化提供了自然选择条件和机会，促进了生物的进化
三、大陆漂移为生物进化提供了隔离条件，促进了生物的进化
四、大陆漂移为动植物登陆提供了更为充分的场所
五、大陆漂移导致世界气候的变化
总之，正是因为大陆漂移，地球上陆地才不会因风雨侵蚀而消失，高山依然增高，陆地气候的变化和多样性才不断加强，生物多样性与分布才各具特色，世界才如此美丽多娇

早在1620年的时候，英国的哲学家、政治家弗朗西斯·培根就在地图上观察到，南美洲东岸和非洲西岸可以很完美地衔接在一起。虽然培根喊出了著名的言语“知识就是力量”，但他不是真正的科学家，他只是将自己关于两块大陆的想法说了出来，而没有试图去寻找证据，来证实两岸曾经是相连的。在培根之前的人们没有想到这一点是有情可原的，因为哥伦布在1492年才发现了美洲，当时的地图错误百出，只是到了培根的时代，大西洋两岸的海岸线才绘制得像模像样。但是培根之后将近300年的时间里，竟然没有一个科学家认真思考过，为什么大洋两岸的陆地竟可以严丝合缝地拼在一起。许多人也许在心里有过疑问，但是却都没有去行动。最终，历史将荣誉授予了一位德国人。 1910年的一天，年轻的德国气象学家魏格纳身体欠佳，躺在病床上。百无聊赖中，他的目光落在墙上的一幅世界地图上，他意外地发现，大西洋两岸的轮廓竟是如此相对应，特别是巴西东端的直角突出部分，与非洲西岸凹入大陆的几内亚湾非常吻合。自此往南，巴西海岸每一个突出部分，恰好对应非洲西岸同样形状的海湾；相反，巴西海岸每一个海湾，在非洲西岸就有一个突出部分与之对应。这难道是偶然的巧合？这位青年学家的脑海里突然掠过这样一个念头：非洲大陆与南美洲大陆是不是曾经贴合在一起，也就是说，从前它们之间没有大西洋，到后来才破裂、漂移而分开的？ 第二年，魏格纳开始搜集资料，验证自己的设想。他首先追踪了大西洋两岸的山系和地层，结果令人振奋：北美洲纽芬兰一带的褶皱山系与欧洲北部的斯堪的纳维亚半岛的褶皱山系遥相呼应，暗示了北美洲与欧洲以前曾经“亲密接触”；美国阿巴拉契亚山的褶皱带，其东北端没入大西洋，延至对岸，在英国西部和中欧一带复又出现；非洲西部的古老岩石分布区（老于20亿年）可以与巴西的古老岩石区相衔接，而且二者之间的岩石结构、构造也彼此吻合；与非洲南端的开普勒山脉的地层相对应的，是南美的阿根廷首都布宜诺斯艾利斯附近的山脉中的岩石。 对此，魏格纳作了一个很浅显的比喻。他说，如果两片撕碎了的报纸按其参差的毛边可以拼接起来，且其上的印刷文字也可以相互连接，我们就不得不承认，这两片破报纸是由完整的一张撕开得来的。除了大西洋两岸的证据，魏格纳甚至在非洲和印度、澳大利亚等大陆之间，也发现有地层构造之间的联系，而这种联系都限于中生代之前即2.5亿年以前的地层和构造。看来，报纸的版面规模巨大。 沉浸在喜悦中的魏格纳又考察了岩石中的化石。在他之前，古生物学家就已发现，在目前远隔重洋的一些大陆之间，古生物面貌有着密切的亲缘关系。例如，中龙是一种小型爬行动物，生活在远古时期的陆地淡水中，它既可以在巴西石炭纪到二叠纪形成的地层中找到，也出现在南非的石炭纪、二叠纪的同类地层中。而迄今为止，世界上其它大陆上，都未曾找到过这种动物化石。淡水生活的中龙，是如何游过由咸水组成的大西洋的？ 更有趣的是，有一种园庭蜗牛，既发现于德国和英国等地，也分布于大西洋对岸的北美洲。蜗牛素以步履缓慢著称，居然有本事跨过大西洋的千重波澜，从一岸传播到另一岸？当时没有人类发明的飞机和舰艇，甚至连鸟类还没有在地球上出现，蜗牛是怎么过去的？ 再来看一看植物化石——舌羊齿，这是一种古代的蕨类植物，广布于澳大利亚、印度、南美、非洲等地的晚古生代地层中，即现代版图中比较靠南方的大陆上。植物没有腿，也不会游泳，如何漂洋过海的？ 为解释这些现象，魏格纳之前的古生物学家曾提出“陆桥说”，他们设想在这些大陆之间的大洋中，一度有狭长的陆地或一系列岛屿把遥远的大陆连接起来，植物与动物通过陆桥远涉千万里，到达另外的大陆；后来这些陆桥沉没消失了，各大陆被大洋完全分隔开来。这种观点被称为“固定论”，即大陆与海洋是固定不动的。而魏格纳的解释则是“活动论”的，各大陆之间古生物面貌的相似性，并不是因为它们之间曾有什么陆桥相连，而是由于这些大陆本来就是直接连在一起的，到后来才分裂漂移，各奔东西。固定论与活动论的争论，与火成论与水成论的争论、渐变论与灾变论的争论一道，被人们称为地质学三大论战。作为活动论的先驱，魏格纳一开始几乎是孤军奋战。 古代冰川的分布也支持魏格纳的想法。距今约3亿年前后的晚古生代，在南美洲、非洲、澳大利亚、印度和南极洲，都曾发生过广泛的冰川作用，有的地区还可以从冰川的擦痕判断出古冰川的流动方向。从冰川遗迹分布的规模与特征判断，当时的冰川类型是在极地附近产生的大陆冰川。而且南美、印度和澳大利亚的古冰川遗迹残留在大陆边缘地区，冰川的运动方向是从海岸指向内陆，显然冰川是不会登陆向高处运动的，这说明这些大陆上的古冰川不是源于本地。面对这种古冰川的分布及流向特征，过去的地质学家一筹莫展。然而正是这些特征，却为大陆漂移说提供了强有力的证据。 在魏格纳看来，上述出现古冰川的大陆在当时曾是连接在一起的，整个大陆位于南极附近。冰川中心处于非洲南部，古大陆冰川由中心向四方呈放射状流动，这就很合理地解释了古冰川的分布与流动特征。我们现在看到的冰川向陆地内部运动的表象，其实是因为原来巨大的大陆分裂开来，原来的内陆变成了沿海的缘故。 除古冰川遗迹外，蒸发盐、珊瑚礁等古气候标志，也可用来推断它们形成时的古纬度。古纬度与现在大陆的位置是冲突的，这也说明以前的大陆不在今天所处的地方。 证据似乎已经很充分了。在严谨的科学研究的基础上，魏格纳的代表作《海陆的起源》于1915年问世了。在这本书里，魏格纳阐述了古代大陆原来是联合在一起、而后由于大陆漂移而分开，分开的大陆之间出现了海洋的观点。魏格纳认为，大陆由较轻的含硅铝质的岩石如玄武岩组成，它们像一座座块状冰山一样，漂浮在较重的含硅镁质的岩石如花岗岩之上（洋底就是由硅镁质组成的），并在其上发生漂移。在二叠纪时，全球只有一个巨大的陆地，他称之为泛大陆（或联合古陆）。风平浪静的二叠纪过后，风起云涌的中生代开始了，泛大陆首先一分为二，形成北方的劳亚大陆和南方的冈瓦纳大陆，并逐步分裂成几块小一点的陆地，四散漂移，有的陆地又重新拼合，最后形成了今天的海陆格局。 魏格纳这一“石破天惊”的观点立刻震撼了当时的科学界，招致的攻击远远大于支持。一方面这个假说涉及的问题太宏大了，如若成立，整个地球科学的理论就要重写。必须要有足够的证据，假说的每个环节都要经得起检验；另一方面，魏格纳在大学中获得的是天文学博士学位，主要研究气象，他并非地质学家、地球物理学家或古生物学家。在不是自己的研究领域发表看法，人们对其假说的科学性难免会产生怀疑。 魏格纳理论最主要的弱点是：巨大的大陆是在什么上漂移的？驱动大陆漂移的力量来自何方？魏格纳认为硅铝质的大陆漂浮在地球的硅镁层上，即固体在固体上漂浮、移动。对于推动大陆的力量，魏格纳猜测是海洋中的潮汐，拍打大陆的岸边，引起微小的运动，日积月累使巨大的陆地漂到远方；还有可能是太阳和月亮的引力。根据魏格纳的说法，当时的物理学家立刻开始计算，利用大陆的体积、密度计算陆地的质量。再根据硅铝质岩石与硅镁质岩石摩擦力的状况，算出要让大陆运动，需要多么大的力量。物理学家发现，日月引力和潮汐力实在是太小了，根本无法推动广袤的大陆。 大陆漂移学说以轰动效应问世，却很快在嘲笑中销声匿迹。虽然魏格纳找到的证据很多，但是如果别人找出一个反对这个科学理论的证据，比如大陆漂移的动力不足，这个学说只能叫做假说，而不是真正的理论。当人们解释中龙、舌羊齿等古生物的分布时，依然用陆桥说来搪塞，虽然陆桥说显得很荒唐，但是当时人们认为，还有一种理论更加荒唐，那就是魏格纳的大陆漂移学说。有人开玩笑说，大陆漂移学说只是一个“大诗人的梦”而已。 只有魏格纳还孤独地吟唱着自己的诗篇。1930年魏格纳第三次深入格陵兰岛考察气象时，不幸长眠于冰天雪地之中，年仅50岁，他的遗体在第二年夏天才被发现。他离去的早了一点儿，因为德国的一艘科学考察船刚刚从大西洋回国，带来了一个消息，在大西洋中间存在一条很长的洋中脊，那里有巨大的裂谷。凭着魏格纳广博的学识，他将有可能找到解决大陆漂移动力问题的方案，洋底的移动会提供大陆漂移的线索。可惜他与这个消息永远地隔绝了。同许多超越时代的科学家一样，他又出生得早了一点，未能等到他的学说被世人接受的一天。也许，只有人迹罕至的冰雪大陆，才能理解魏格纳生前的孤独吧。魏格纳的灵魂被冰封在格陵兰的积雪中，大陆漂移学说则被尘封在图书馆的书架上，无人问津。

达尔文以前生物变化思想的发展 关于万物互相转化和演变的自然观可以追溯到人类文明的早期。例如，中国《易经》中的阴阳、八卦说，把自然界还原为天、地、雷、风、水、火、山、泽八种基本现象，并试图用“阴阳”、“八卦”来解释物质世界复杂变化的规律。古希腊阿那克西曼德（约公元前6世纪）认为生命最初由海中软泥产生，原始的水生生物经过蜕变（类似昆虫幼虫的蜕皮）而变为陆地生物。 中世纪的西方，基督教圣经把世界万物描写成上帝的特殊创造物。这就是所谓特创论。与特创论相伴随的目的论则认为自然界的安排是有目的性的，“猫被创造出来是为了吃老鼠，老鼠被创造出来是为了给猫吃，而整个自然界创造出来是为了证明造物主的智慧”。从15世纪后半叶的文艺复兴到18世纪，是近代自然科学形成和发展的时期。这个时期在科学界占统治地位的观点是不变论。当时这种观点被i.牛顿和c.v林奈表达为科学的规律：地球由于所谓第一推动力而运转起来，以后就永远不变地运动下去on，生物种原来是这样，现在和将来也是这样。到了18世纪下半叶，i.康德的天体论首先在不变论自然观上打开了第一个缺口；随后，转变论的自然观就在自然科学各领域中逐渐形成。这个时期的一些生物学家，往往在两种思想观点中入门旁徨。例如林奈晚年在其《自然系统》一书中删去了物种不变的词句；法国生物学家g.-l.de布丰虽然把转变论带进了生物学 ，但他一生都在转变论和不变论之间徘徊。j.-b.de拉马克在1809年出版的《动物哲学》一书中详细阐述了他的生物转变论观点，并且始终没有动摇。 18世纪末～19世纪后期，大多数动植物学家都没有认真地研究生物进化，而且偏离了古希腊唯物主义传统，坠入唯心主义。“活力论”虽然承认生物种可以转变，但把进化原因归于非物质的内在力量，认为是生物的“内部的力量”即活力驱动着生物的进化，使之越来越复杂完善。但活力论缺乏实际的证据，是一种唯心的臆测。最有名的活力论者就是法国生物学家拉马克。19世纪后期出现的终极目的论或直生论，认为生物进化有一个既定的路线和方向而不论外界环境如何变化。 后人把拉马克对生物进化的看法称为拉马克学说或拉马克主义，其主要观点是：①物种是可变的，物种是由变异的个体组成的群体。②在自然界的生物中存在着由简单到复杂的一系列等级（阶梯），生物本身存在着一种内在的“意志力量”驱动着生物由低的等级向较高的等级发展变化。③生物对环境有巨大的适应能力；环境的变化会引起生物的变化，生物会由此改进其适应；环境的多样化是生物多样化的根本原因。④环境的改变会引起动物习性的改变，习性的改变会使某些器官经常使用而得到发展，另一些器官不使用而退化；在环境影响下所发生的定向变异，即后天获得的性状，能够遗传。如果环境朝一定的方向改变，由于器官的用进废退和获得性遗传，微小的变异逐渐积累，终于使生物发生了进化。拉马克学说中的内在意志带有唯心论色彩；后天获得性则多属于表型变异，现代遗传学已证明它是不能遗传的。 达尔文学说 1858年7月1日c.r.达尔文与a.r.华莱士在伦敦林奈学会上宣读了关于物种起源的论文。后人称他们的自然选择学说为达尔文-华莱士学说。达尔文在1859年出版的《物种起源》一书中系统地阐述了他的进化学说。其核心自然选择原理的大意如下：生物都有繁殖过剩的倾向，而生存空间和食物是有限的，所以生物必须“为生存而斗争”。在同一种群中的个体存在着变异，那些具有能适应环境的有利变异的个体将存活下来，并繁殖后代，不具有有利变异的个体就被淘汰。如果自然条件的变化是有方向的，则在历史过程中，经过长期的自然选择，微小的变异就得到积累而成为显著的变异。由此可能导致亚种和新种的形成。 达尔文的进化理论，从生物与环境相互作用的观点出发，认为生物的变异、遗传和自然选择作用能导致生物的适应性改变。它由于有充分的科学事实作根据，所以能经受住时间的考验，百余年来在学术界产生了深远的影响。但达尔文的进化理论还存在着若干明显的弱点：①他的自然选择原理是建立在当时流行的“融合遗传”假说之上的。按照融合遗传的概念 ，父、母亲体的遗传物质可以像血液那样发生融合；这样任何新产生的变异经过若干世代的融合就会消失，变异又怎能积累、自然选择又怎能发挥作用呢②达尔文过分强调了生物进化的渐变性；他深信“自然界无跳跃”，用“中间类型绝灭”和“化石记录不全”来解释古生物资料所显示的跳跃性进化。他的这种观点近年正越来越受到间断平衡论者和新灾变论者的猛烈批评。 新达尔文主义（neo-darwinism）特别强调自然选择作用并坚决反对获得性遗传的生物进化学说。19世纪后期的“新达尔文主义者”（又称“极端的达尔文主义者”，ultra-darwinian）的理论，主要指华莱士、特别是a.魏斯曼的进化观点。他们认为，自然选择是推动生物进化的唯一动力，坚决反对“用进废退、获得性遗传”。此点与达尔文不同。达尔文认为，自然选择是主要的但不是唯一的生物进化机制，“用进废退、获得性遗传”也起了辅助的作用。为与达尔文的观点相区别，罗马尼斯（g.j.romanes）特创用了“新达尔文主义”一词，专指华莱士、特别是魏斯曼的进化观点。现在，人们常用“新达尔文主义”这个词来指“现代综合进化论”，因为后者也彻底否定获得性遗传，并重新肯定了自然选择具有压倒一切的重要性。