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生命起源——来自河流的启示

已有 1844 次阅读 2021-6-22 13:09 |个人分类:生物起源|系统分类:论文交流

纵观地球表面分布的河流,千姿百态,流向迥异。然而,它们都有一个共性,那就是,都是从地势相对较高的水源流向地势相对较低的水库、湖泊、海洋等。河道作为载体介导了河水在两地之间的流动。基于此,我们将水源称为“河水供体”,河道称为“河水传递介体”,水库、湖泊、海洋等称为“河水受体”。在河水流动过程中,从河水供体里流出来的水并非全部流至河水受体,有的还会以水蒸气的形式散失于空气中,或者被生命体或非生命物质利用当然,也会有外源的水(如雨水等)汇入河流中。对于河流,我们都不陌生,然而,河流会什么会在自然界中出现呢?

河水供体之所以会有水流出,是因为河水供体里的水处于过饱和状态,即在满足自身水容量的同时,还有剩余。就像水杯,只有加入水的量超过水杯的容积时,水才会从水杯里流出。同理,河水受体之所以能够接纳水,是因为其水容量未达到饱和状态,也就是还具有容纳水的能力。我们将这种容纳水的能力,称之为水容量状态。水容量状态反映了水在自然界中的分配情况。对于河水供体,我们可以将其理解为,特定时间内从自然界中分配得到的水量超过了其水容量的地方,而河水受体则是特定时间内从自然界中分配得到的水量还未达到其水容量的地方。由此可见,水容量状态差异反映了水在自然界中的分配差异。河水供体和河水受体之间地势差的存在以及二者之间水容量状态的差异,驱动了河水在河水供体和河水受体之间的流动,河流也因此而诞生。伴随着河流的诞生,河道也应运而生。

在河水的流动过程中,水在自然界实现了再分配,即分配至水容量状态已经饱和的河水供体里的水被重新分配至水容量状态尚未达到饱和的河水受体中,结果便是水在自然界中的分布相对更加的均衡。综上所述,河水供体和河水受体之间的地势差异和水容量状态差异是河流出现的先决条件,河水在自然界中的分布不均衡性是河流出现的根本原因,河流的价值在于驱动水在自然界中相对更均衡的分布。

对于河流,从河道的角度看,其影响因素非常多,如河道所在区域的地质条件(砂质、土质等)、气候条件(温度、降雨量等)、植被状况、生命活动(鱼、虾、人等的活动)等。在这些因素的影响下,河流形貌千态万状,河水输送能力参差不齐。从河水供体和河水受体的角度看,河水供体和河水受体的水容量状态决定了介导二者之间河水传递的河水传递介体的河水输送能力,也就是说,只有具有一定河水输送能力的河水传递介体才能成为河流的河道。

正如两点之间画一条线可以有无数种画法一样,河水供体和河水受体之间理论上也应该存在无数条河道。然而,实际上,对于特定的河水供体和河水受体而言,其间往往只有一条河道。为什么会如此呢?现在,我们假设河水供体在单位时间内获得的水量突然增加,那么其需要输出的水量就会增加。对于河道而言,不难猜测会发生以下三种可能的情况:

1)当前河道的河堤被冲垮,河道在原来的基础上变宽;

2)在当前河道的基础上又多出一条河道;

3)所有的水经新的更利于河水流动的河道流动。

这三种情况的共同点在于,河水供体和河水受体之间河道的河水输送能力变强。之所以会发生这种变化,是因为河水供体对河道的河水输送能力的需求变高。同理,如果河水受体的水容量状态突然发生变化也会影响河道的河水输送能力。由此可见,河道是河水供体和河水受体所需河水输送能力的一种呈现形式,是河水供体和河水受体缓解其水容量状态差异的产物,是被动适应河水供体和河水受体对河水输送能力需求的产物。总之,河道是河水供体和河水受体按照其所需河水输送能力对河水传递介体进行选择的结果,只有具有合适河水输送能力的河水传递介体才能成为河水供体和河水受体的河道。

正如河水在自然界中的分布不均衡性是河流出现的根本原因,作者认为,能量在自然界中的分布不均衡性是能流出现的根本原因,其对能量传递介体的选择驱动了生命体的出现,生命的价值在于介导自然界中的能量流动,进而驱动能量在自然界相对更均衡的分布。如果生命体的价值体现于其能量传递能力,那么能量供体和能量受体的多样性,也就决定了二者对能量传递能力需求的多样性,进而决定了生命体的种类多样性。同时,以生命体作为能量传递介体的能量供体和能量受体在历史长河中的变化也驱动了生命的进化。详情可见《隐藏的动力:生物在自然界中的价值》一书,该书虽已出版,但尚未发行,对本书感兴趣的朋友可加科学网好友或微信好友(我的微信号是18205952197,建议备注科学网),我将免费赠送书稿电子版。也可关注微信公众号“能流之上”,谢谢!





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