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环境与健康 第一章 环境与健康的概念 §1-1 地球和人类 一、地球的历史和生物进化 我们常常将地球比喻为生命(人类和整个生物界)的母亲。生活在地球这个行星上的人们自然想了解地球是怎样诞生的，也同样想了解人类是怎样诞生的。了解生命的历史，了解地球和人类的演变过程，恰如翻开了一本漫长的历史剧长卷(图1—1)。 据考古学的考查认为，在距离现在约150亿年前宇宙发生了一次大爆炸。宇宙由原来高密度的封闭状态开始膨胀向外伸展，出现了银河系等很多的星系。据认为，现在的宇宙也依然处在不停地膨胀之中。在银河系诞生了100亿年后，距今50亿年之前，在银河系的一个角落内诞生了太阳系，随后地球又在太阳系中诞生。 生命的诞生大约是在35亿年前，这时期被认为是由无机物质世界向有机物质世界进行大转变的、充满戏剧性的时代。三叶虫出现并大量繁殖的时代位于生命进化过程中比较早的阶段，随后鱼类和无脊椎动物等水中动物也开始登上历史的舞台。 生命的诞生是一个逐渐发生发展的过程，这与地球上环境的变化逐渐地具备了生物产生的条件有着密切的关系。在地球的历史上，有着一些非常重要的关键之处。例如，在生命诞生后的最初32亿年间，生物都是生活在海洋当中。大约在4亿年前的志留纪，地球表面大气中的臭氧层才逐渐基本形成。由于臭氧层的屏蔽作用，将阳光中的有害紫外线大部分过滤掉而到达不了地表，这时紫外线已经不再对动物造成危害，住在水中的生物才逐渐登岸转移到陆地上生活。在恐龙灭绝之后，出现了原始的哺乳动物。相比之下，哺乳动物的进化速度是很快的，约在250万年前，生命进化到了人类的祖先猿类。虽然人类诞生的历史在整个宇宙、太阳和地球的历史长河中仅仅占了一小部分，但是人类的飞速进化已经将人类推到了登峰造极的地位，那就是人类在很大程度上可以自由自在地支配地球。 二、生命诞生的条件 一般认为，生命(包括人类)的诞生需要三个大的因素。从上面的介绍中可以看出，时间是生命诞生进化的一个重要因素。另外的因素是环境和物质(图1—2)。首先，地球处在太阳系中适当的位置，地球和太阳之间的关系使其具有了可能产生生命的温度环境。目前除了我们的地球以外，在其他行星上还没有发现同时存在着三种状态的水，就是液体的水、固体的冰和气体的水蒸气。据认为，水的这三种状态共存，对化学进化和生命进化过程起了非常重要的作用。与其他星球相比，具有“水”和比较温和环境的地球为生命诞生提供了第一重要因素。 其次，地球上含有多种多样的化学物质，其中的一些物质成了组成生物的成分，特别是水和碳化合物为构成生物的主体物质。水分约占生物体重的60％～90％。在地球上的100多种元素中，组成生命的主要元素有10～20种，其中碳(C)、氢(H)和氧(O)元素占了大部分(表1—1)。以碳元素为骨架合成核酸、蛋白质和脂类等是生物的重要特点之一。由此也可以看出，人类与其他生命一样选择了地球上有限的元素作为构成自己身体的原料。这一点也反映出人类对地球的依赖性。比如，人类摄取环境中的物质过多或过少都会左右自己的健康。如体内摄取的铁不足会引起缺铁性贫血；摄取的碘不足会引起小儿克汀病和甲状腺肿，而摄取重金属镉会损害肾脏，并引起骨质代谢障碍性疾病。 在时间上，生命从诞生到进化至目前状态经历了如此漫长的过程，我们人类在地球上获得生命并得到今天的繁荣，是遗传形式不断地适应自然环境的变化而进化的结果。这种进化是非常缓慢的，身体在构造和机能上的变化是徐徐进行的。环境的适应过程是反复循序渐进的。进化也是人类对自我要发展的愿望的结果，而且现代人类也同样有继续发展的愿望并进行着努力和挑战。 我们在日常生活当中是以时间作为尺度的。为了适应太阳和地球环境的变化，进化使人类日常生活也具备了同样的周期节律性。每天我们生活中都要重复进行的内容就有三餐、睡觉、起床、劳动等。这些生活内容就好像在一个同心圆上的运动一样，地球自转一周，人类生活一天。人从诞生到死亡就是每天生活积累的过程。这些周期性质基本上都是固定的方式。由此也可以看出，自然环境和社会环境对生命的这种周期性产生影响是不可否认的事实。 三、地球环境的变化阶段 地球环境的发展过程中最大的事件当中包括了大气圈(系统)、水圈和地圈的形成。它们之间不是孤立的，而是相互之间有着密切的不可分割关系，在这些系统之间进行着物质和能量的循环，组成了地球环境系统。这种地球环境系统的发展也可分为三个阶段。第一阶段是在生命诞生之前，主要以物理和化学现象为主体，这一发展阶段也称为“自然环境系统”。这一阶段约经历了40亿年，在之后的发展阶段中，大型的生物大量出现而逐渐形成了生物圈，这也是在自然环境系统上增加的第二个发展阶段，即“生物环境系统”。在此阶段后的发展是非常迅速的，现在又发展到了第三阶段。就是生物环境系统加上了“人类环境系统”。这个系统是人类独立施工的人造系统