生物的生长不仅对其自身，而且对其生存的环境起着积极作用。地球上单个生物的活动构成了“地球生理学”系统。

一颗主要是由炽热的或熔岩状的岩石构成的行星会是一个活着的生物吗？在你认为这是无稽之谈之前，请你注意另一种大型的生物体——一种巨大的红杉树。树是活着的，但构成它的99%是没有生命的木头，如地球一样，它只有面上一层薄薄的表皮是活着的。

认为地球是活着的观点几乎如同人类本身一样古老，十九世纪以前，即使科学家们也普遍赞同这一概念。地质学之父，詹姆斯 · 哈顿（James Hutton）1890年在爱丁堡皇家学会演讲时，就认为地球是一个超级生物，对它的恰当研究应当是生理学上的。哈顿进而将威廉 · 哈维（William Havvey）发现的血液循环与地球上营养元素的循环作类比，在这种循环中，阳光使海洋中的水蒸发，以后以雨或雪的形式降落到陆地，使陆地得到更新。

这个有益的思想在二十世纪却被遗弃了。随着科学的迅速发展，科学被分化为众多各自独立的学科，这些学科成了各类专家的领地，而对各学科之间的联系的研究却被冷落一旁。对正处于迅速发展中的科学来说，这一点似乎是难以避免的。因为，关于我们所居住的这个世界的信息是如此之多，以至要将它们收集起来并加以分类，就有如将和地球一般大小的拼板玩具拼凑起来一样。在探索和分类这些零碎的信息时，太容易把整体的图景忽略了。

对火星生命的探索引起人们从另一角度看待哈顿的超级生物观念。当人们用红外线从太空中观察地球时，我们的行星与金星和火星比较起来是一个完全不同的神奇天体。在地球上，大气中的气体是碳氢化合物与氧的不稳定的混合，如果其浓度过高的话，将会是爆炸性的。这些气体的分子发出特殊频率的红外光，并从地球辐射出表明地球上存在着这些气体，而且含量丰富的信号。这种信号是生命存在的确凿证据。另外，我们知道，地球上的这种不稳定大气自存在以来一直持续至今，这种不稳定性并不是一个偶然或暂时性的现象。正是这种持续的不稳定性表明：我们这颗行星是活着的。至少，它与其它生命形式一样，共同有着生命独有的奇异特点，即体内平衡，这就是控制自身化学组成并在外部环境不断变化的情况下保持稳定温度的能力。

生命自出现以来在地球上已存在了35亿年，尽管现在太阳发出的热量比35亿年前增高了25%，但地球的气温并没有相应升高，它仍然是一个适于生物生存的场所。其它各方面的情况也表明，我们生活的世界是所有可能的世界中最好的世界。上述事实是我们提出超级生物理论的基础，生物体一直在主动地使它们的行星适于生存。与此相反，传统观点认为生物只是被动地去适应完全由物理和化学因素决定的环境。自从七十年代初第一次提出超级生物的理论以来，不断有新的证据和实验支持这一理论，该理论将生物物种的进化与相关的物理与化学环境的进化如此紧密地联系起来，以至它们共同构成了一个不可分割的单一的进化过程。

这一理论与达尔文的伟大思想没有任何冲突，它只是将太阳系最大的生物一一地球，包括在进化过程中，从而进一步发展了达尔文的伟大思想。

将生命与环境联系在一起的反馈系统是如此复杂，以至一开始看来，似乎没有可能将它们一一列举出来，并弄清它们的作用与关系。但我们可以从中挑出一个基本的例子，就像一个肖像画家以数笔草绘一个他要画的物体一样。我们可以把地球的环境因素简化为一个因素，即温度，而将它上面的生物简化为一个物种：雏菊。

假设有一个与地球一样但海洋较少的行星，它以从地球到太阳的距离绕一颗像太阳一样的恒星公转，并像地球一样自转。在这颗行星上，由于其大气层中云较少，或说“温室气体”较少，以至难保持其热量，也不能形成多样的气候变化：在这样一个行星上，其平均温度是由其颜色的反照率决定的，这可根据斯特凡 - 波尔兹曼定律（the Stefan-Boltzman Law）计算出来。雏菊世界的生物学也同样简单，这里的雏菊在温度高于5摄氏度时开始生长，温度超过40摄氏时则不能生长，当温度处于这两者之间时则生长最为茂盛。

随着雏菊世界中太阳的温度不断上升，这个行星表面的平均温度也将上升（通常随恒星年龄的增长，它们的温度逐渐上升）。随着这颗行星温度的上升，我们也可预言雏菊数量变化的情况。在这一模型中，根据对物理与生物关系的传统认识，雏菊对物理环境变化的反应只是力求适应新的环境，而不能改变环境。

然而，在这个雏菊世界中，雏菊实际上可以改变气候。假设存在着两种雏菊，一种是黑色的，一种是白色的。当温度上升到5°C时，雏菊将开始发芽生长。开始，黑色的雏菊将比白色雏菊长得茂盛，因为它们能吸收更多的太阳光和热，从而达到较高的温度。黑色雏菊将比白色雏菊留下更多的种子，在下一轮生长中，黑色雏菊的数量将大大超过白色雏菊。黑色雏菊的生长不仅会使自身得到更多的热，而且也会使它们生存的环境得到更多的热。这一反馈过程将迅速发展，黑色雏菊的数量与行星的温度都将迅速升高。但是，这一过程也不会无限制地持续下去，温度上升到一定程度后又会遏制雏菊的生长，此时，白色雏菊在竞争中将显露出优势。通过它们反射阳光的能力，它们自身的温度将相对较低。随着具有优势的白色雏菊的数量不断增长，它们将对行星起降温的作用。这两种雏菊的生存竞争将使行星表面的平均温度保持在适于其生存的范围。

雏菊世界的假设仅仅是一个简单模型，而不是对行星大气调节过程的说明。然而，这的确是一个具有深远洞察力的模型，这一模型的意义不仅仅局限于雏菊与气候。我还建立了一个描述地球早期情况（前寒武纪时期）的模型，该模型描述仅仅微生物就能同时调节大气成分与气候。

雏菊世界的模型显然是能够成立的。我们也的确掌握了生物在调节着地球环境的确切证据。根据超级生物理论作出的一些预言已被证实，这说明该理论是能够通过试验检验的。

1975年海盗号飞船对火星的探测证明了我在此10年前作出的预言，我当时肯定火星上不可能存在生命。我作出这一预言的依据，是通过红外望远镜观察火星得到的关于火星大气化学组成的知识。红外观测证明火星大气中主要是二氧化碳，而且接近于化学平衡状态。有生命的行星的一个特征，是它的大气既是向生物提供原料的源泉，又是储积生物新陈代谢产物的场所。起着这种作用的大气的化学组成必定是不断变化的，从而处于持久的不稳定状态。

自从生命出现以来，尽管太阳输出的热量增加了25%，地球气温却能令人惊异地保持稳定，这完全归功于生物调节大气中二氧化碳含量的能力。随着太阳温度的升高，生物会以不断增长的效率消耗掉大气中的二氧化碳。所以，今天地球大气中二氧化碳的含量比生命刚在地球上出现时少1千倍。

含有硅酸钙的岩石被消蚀或风化的速率对调节二氧化碳在大气中的含量的作用机制会有影响，生物机体对岩石的风化也起了部分作用。随着进化过程的发展，生物因素的风化作用也不断增强。这种风化作用会释放出营养元素，并形成土壤粒子，这会促进生物的繁衍。生物的繁衍与增长又反过来向土壤中排出二氧化碳，使土壤的酸性增加，从而又加快了风化的速率。风化的产物是碳酸氢钙和硅酸钙，这是在含有水分的情况下，二氧化碳与岩石中的硅酸钙反应的结果。这两种产物都是可溶性的，因而会随着地下水流到河流，最后流到海洋中去。在海洋里，海洋生物会吸收这些碳酸氢钙，以用来生成其骨骼和硬壳，这一化合物中的二氧化碳，最终会储存在生物沉积岩中，形成石灰岩。

这种相互作用的复杂过程的净有效率导致生物物质在地球表面的构成中比例不断增加，大气中的二氧化碳不断减少，气温则逐渐降低（相对于太阳不断升高的温度而言）。对于一个健康的行星说来，气温将稳定在略低于最适于生物生存的水平上。

最近，罗伯特 · 查尔逊（Robert Chavlson）、安迪 · 安得烈（Andi Andreae）、史蒂芬 · 华伦（Stephen Warren）和我发现：海洋中的海藻类排出的硫化合物会影响远离它们的生长地的云的形成。在地球上的广大地区，这些硫化合物是使天空中的水蒸汽凝结成水滴，以形成云层的唯一因素，这表明海藻类的生长强有力地影响着气候。在海藻类的影响下形成的白云，就像雏菊模型中的白色雏菊一样，在降低地球的表面温度。

超级生物理论作出的另一个预言，是关于生命所需的重要元素，如硫和碘在地球上输送的机制，这两种元素从含量丰富的海洋中输送到缺乏它们的陆地的过程，值得认真研究。因为，它显示了超级生物的确在有效地工作着。

六十年代进行的观测表明，通过河水流到海洋里的硫比海洋通过大气输送到陆地的硫要多。传统理论认为，陆地因此损失的硫会因海洋中的硫变成气态的硫化氢而回到陆地上。其实这根本不可能，因为H₂S在海水中会被迅速氧化。因此，硫从海洋到大气的转移，必然有某种更为稳定的化合物在起作用，这种化合物极有可能是硫化乙烷，而弗里德里克 · 查伦格尔（Frederick Challenger）教授早在五十年代就发现，硫化乙烷是海藻的产物。

超级生物理论的提示

1971年，我乘船从英国到南极洲作了一次往返旅行，航行途中我和同事罗伯特 · 麦格斯（Robet Maggs）一起测量了海水中的硫化乙烷，测量结果表明，这种化合物在我们经过的任何水域的含量都很丰富，安地 · 安德烈最近也肯定了这一测量结果。我们现在已可以确定，硫化乙烷确实是硫在地球上循环的运载工具，如果没有超级生物理论，谁也不会想到去寻找这种决不会引起人们注意的物质。

超级生物理论的重要意义，在于它向我们提出了对地球和其它行星的新的更有建设性的观点。传统理论将地球科学与生命科学断然分割开来，因而只能误入歧途，带来无法挽回的不良后果。

超级生物理论从下列几方面提出对地球的重新认识：

一、生命是一个全球性的现象。行星上的生物机体本能地调节着它们赖以生存的环境，否则，不可避免的物理与化学的演化进程将很快使行星变得无法生存。

二、达尔文理论中适者生存的概念具有局限性，“越适应环境的生物越容易传宗接代”的说法是不能令人满意的。这里必须指出，生物的生长与发展也在不断修整着它们生存的物理与化学的环境，因此，生物的进化与其生存环境的演化是一个不可分割的整体过程。

三、由于把生物与它们的物理环境看作是一个整体系统，我们才第一次能够建立一个说明生物物种为什么呈如此多样性的生态模型。

地球生理学系统包括单个生物体的活动，这些生物的生长不仅对其自身，而且也对其生存的环境起着积极作用，起着这种作用的生物无疑将会日益繁盛。最终，生物以及与其相关联的环境变化将扩展到全球范围。与此相反的过程同样是确定无疑的：任何对环境的影响起相反作用的生物将注定是要灭亡的。

上述情况是否同样适用于人类呢？人类是不是会因为破坏了自然环境，将本来非常舒适的地球变成了一个对我们的生存极为不利的场所而自取灭亡呢？

我们应把地球看作是一个活着的有机体，我们人类是这个有机体的一部分，既不是它的主人，也不是它的占用者，甚至也不是所谓“地球飞船”上的乘客。

[New Scientist，1986年12月18日]