近十幾年“全球變化”和“大洋鉆探”研究中最大進展之一，在于地圈與生物圈相互關系認識的突破，結果是將地學與生命科學的交叉，提高到一個空前的新高度。國際學術計劃將這種交叉定為新世紀前沿的首選，而在我國似乎還沒有提上日程。

　　地學與生命科學的結合，并不是新命題。地質學創立伊始，就與生物學結下不解之緣：地質年代便是以生命演化為序的。但傳統的生物地層學是建立在化石形態的肉眼鑒定基礎之上，難免其片斷性和表面性。世紀之交，地球科學向地球深處和地球以外發展，生命科學向越益深入的微觀世界進軍，正是在這里產生了兩者交叉的新層次:地下深處微生物的發現，在分子生物學與生物地球化學的層面上，開拓了全新的研究領域。原來所說的許多地學過程，其實是生物活動的結果；原來探索的生命演化，其實是地學環境變化的產物；原來分頭研究無從理解的一些現象，地學與生命科學的結合提供了全新的答案。

　　七十年代末“Alvin”號深潛器在東太平洋發現深海熱液活動和熱液生物群，說明地球上不僅有我們所習慣的“有光食物鏈”，還存在著“黑暗食物鏈”。前者依靠外源能量即太陽能，在常溫和有光的環境下，通過光合作用生產有機質；后者依靠地球內源能量即地熱支持，在深海黑暗和高溫的環境下，通過化合作用(chemosynthesis)生產有機質。甚至數千米深海海底下面數百米的深處，還有微生物在地層的極端條件下生存，這種“深部生物圈”雖然都由微小的原核生物組成，卻有極大的數量。

　　“深部生物圈”的發現，大大拓寬了“生物圈”的分布范圍，直到極地冰蓋、火山熱泉和洋底地層，幾乎無所不在。生物的分類，也擴展到古菌、細菌與真核生物三大類。地球歷史的85%只有前兩類組成的原核生物，它們從還原到氧化環境都有分布，在地球系統的時空坐標中占據一大片，而我們熟悉的動、植物只是真核生物中的一部分。

　　從金屬礦到水合物，從火山口到巖溶洞，無處不有微生物的活動，許多原來以為“無機”的地質過程，其實都是生命活動的結果。傳統地質學里生物的“主角”是大化石，其實改造地球的首先是原核生物，它們的生態過程影響著化學元素周期表里幾乎所有的元素，默默無聲地“耕耘”了四十億年，直到今天才有可能得到重新評價。生命演化史的研究很像社會歷史，引人矚目的恐龍、鱗木固然重要，但真的要揭示機理，還非要深入到原核生物不可。全面看來，地球生態系統的根本基礎在于原核生物，它們才是“真正的英雄”；而我們熟悉的大型生物其實是生態系的頂層，相當于社會史里的“帝王將相”。尋找地球和生命系統演變的規律，必須深入“基層”，深入到分子生物學和生物地球化學的水平,才能理解地球系統的運作。

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