三、大陆漂移说
关于海陆变迁有过许多记载。其中，古希腊哲学家柏拉图（Plato，前427一前347）记载的“大西洲神秘消亡”的传说最为著名。他在《蒂迈欧》和《克里蒂亚斯》两篇对话中，介绍了梭伦游历埃及记事中一段故事。埃及的一位祭司告诉梭伦说，在海格立斯（今直布罗陀）之外的滔天大洋（即今大西洋）中，一个名为亚特兰提斯的大陆及其上繁荣的大帝国，在距今11500年前的某个时候突然消亡了。柏拉图把它叫做大西洲，并说它的面积比非洲的一部分和整个亚洲加起来还要大，从它可到达的彼岸为大洋环抱的大陆。柏拉图把大西洲描写成地球上的伊甸园，其强大的亚特兰提斯王国有12个属国。这一传说在时间上距离我们并不遥远，引人入胜，历来引起许多历史和文化学者的浓厚兴趣，对这个传说的研究几乎形成了一门学问——亚特兰提斯学。
亚特兰提斯之谜虽至今未有定论，但这个传说本身却提出了海陆变迁的问题。人类对局部海水进退的认识较早，我国唐代的颜真卿曾根据今江西省南城县麻姑山有蚌壳认为，“高山石中犹有螺蚌壳，或以为桑田所变”，他已经猜到高山在过去可能是汪洋大海。不过，对全球海陆结构格局的真实了解则是16世纪初环球航海以后的事，还要再晚一二百年，人类才开始思考所见到的这种海陆格局是如何演变而来。直至20世纪初提出大陆漂移说，以及20世纪60年代提出海底扩张说和板块结构理论，才算有了真正理解问题的明确思路。
打开世界地图你会看到，大西洋两岸遥遥相对的海岸轮廓非常相似，形成弯曲平行的两条线。（这里要说明一下，在欧美国家，人们所绘制的地图往往把大西洋画在整张画面的中央，因而很容易注意到这一点。）自意大利人墨卡托（1512—1594）1569年绘制出较为精确的大西洋两岸地图以来，一些有心人就不断思考这个引人注意的特征，猜想它们原先可能是连接在一起的。这样的思考最终导致大陆漂移说的诞生。
历代许多欧洲学者多次提出过这个问题。英国哲学家培根（1561—1626）在其著作《新工具》（1620年）中就曾认为这不会是巧合。普莱斯特主张（1658年）美洲与欧洲和非洲曾经是连在一起的，西方传说中的诺亚时期的大洪水使其裂开。德国地理学家洪堡（1769—1859）认为，大西洋原是一条大河谷，诺亚方舟就在其上航行（1800年）。
19世纪中叶以来，人们对这个问题的思考就不再是笼统而神秘的了。地质学家斯奈德在其著作《地球形状及其奥秘》（1858年）中，第一次用地质资料，即植物化石的相似性，论证两岸曾经连在一起，并绘出第一张大西洋周围古代大陆的复原图。格林认为理想的古陆应分布在四面体的四个角上，于是设想了一个地球古大陆四角分布的假说（1875年）。地质学家休斯（1831—1914）根据南半球大陆的岩层和生物化石的相似性，设想它们原为统一的大陆，称之为冈瓦纳大陆。泰勒（1860—1938）在其论文《第三纪山带对地壳起源的意义》（1910年）中提出大陆漂移的观点。这种大西洋两岸的可拼合性，也引起另一位地质学家贝克的注意，他在1911—1928年间发表了一系列论文，用大西洋两岸山脉构造可拼接起来的事实，论证大陆曾经发生过漂移，并绘出大陆拼合图。
对大陆漂移做出深刻而又详细论证的是魏格纳（1880—1930），他先发表了他的两次讲演《根据地球物理学论地壳（大陆和海洋）的形成》（1912年）和《大陆的水平位移》（1912年），后来又出版了著作《海陆的起源》（1915年）系统地论述了他那著名的“大陆漂移说”。他运用取自地球物理学、地质学、古生物学、古气候学以及大地测量学等各方面的论据，详细论述了他设想的大陆漂移过程，设想全球的大陆曾经都连在一起，称之为“联合古陆”或“盘古超大陆”，并给出联合古陆破裂、漂移过程的图示。
魏格勒认为，在不同大陆上发现了相同的生物化石，这些生物是在大陆相连时扩散过去的。现在分开的大陆的地层构造也是完全相同的，相同生物化石也出现在相同的地层中。
迪图瓦（1878—1948）在其著作《我们漂移的大陆》（1937年）中提出两个原始大陆的设想，认为它们形成于两极，以后逐渐破裂并可能生长，一部分漂移到现在大陆块的位置。1928年，苏格兰地质学家霍姆斯（1890～1965）提出，引起板块运动的动因是地幔内赤热流体的对流作用。地核的高温使流体向外流动，温度逐渐降低，到达上地幔后转为横向流动，然后折而向内，流向地核，就像从下面加热的杯子内的水的对流一样。（参见图3～9）20世纪50年代，地质学家发现在大西洋海底存在高约2公里的洋脊，沿着洋脊是一个宽约20公里，深约2公里，长达6万公里的裂缝所形成的地震火山带。以后洋底勘察表明三大洋都存在大致为南北方向的洋中脊，而且普遍存在近东西走向的切断洋脊并显著错移开的转换断层，还有大洋边缘的海沟。
海洋资料还表明海洋地壳与陆地地壳有明显差异，洋壳厚度一般在50—70公里，而陆壳则一般厚100—140公里，并且洋壳远比陆壳年轻，主要是第三纪和第四纪的岩山，即形成时间不足1亿年。根据这些经验资料，20世纪60年代以来人们倾向认为，大洋中脊轴下面曾经发生过大量岩浆上涌而形成新洋壳，并向中脊两侧扩张。由此可以得出由于海底扩张推动大陆漂移的结论。
“海底扩张”这一术语虽说是迪茨（1914一）在其论文《通过海底扩张大陆和大洋盆地的演化》（1961年）中首次使用的，但人们都认为赫斯（1906—1969）是海底扩张说的首创者，因为正是他的论文《大洋盆地的历史》（1962年）引起人们对该学说的重视。赫斯主张，海底沿洋中脊的顶部张裂开，新的海底在这里形成，并向洋脊顶的两侧扩张。（参见图3—11）大陆不是作为独立体运动的，而是与海底连在一起并随其一起在地幔的软流圈上运动。迪茨与霍尔登合作，依海底扩张和板块运动解释了2亿年前的联合古陆及其解体移动的过程（1970年）。
四、岩石圈板块构造说
20世纪60年代末，在大陆漂移说和海底扩张说的基础上，由美国的摩根（1935）、法国的勒比雄和英国的麦肯齐共同提出岩石圈板块构造说。由于地震学的研究成果支持了板块构造说，使得越来越多的人接受这一学说。于是岩石圈板块的相对运动被视为岩石圈大陆构造的原因，板块构造学说也就被视为新的全球构造理论。
按照岩石圈板块学说，一个刚性的岩石圈可依其地质构造特征区分成若干岩石板块。经过地质学家们的研究，多倾向把岩石圈区分为七个大板块和几个小板块，每个板块又可区分成若干地块。板块边界的地质构造主要有三种构造体系：全球洋脊构造体系、大陆新造山带构造体系和岛弧一海沟构造体系。这三种构造体系都是明显的变形破碎地带，活动性很强。因此全球的地震、火山绝大部分发生在板块的边界地带。板块边缘的地质构造体系为大陆上老的褶皱带构造体系、大陆裂谷构造体系、稳定大陆边缘构造体系、洋底的海岭构造体系、大陆大断裂带构造体系和洋底大断裂带构造体系。
这七个大板块是太平洋板块、欧亚板块、印澳板块、非洲板块、北美洲板块、南美洲板块和南极板块。也有人把北美洲板块与南美洲板块合称为美洲板块。太平洋板块是由单一的大洋岩石圈组成的大洋型板块，这个板块有9个地块；欧亚板块主要由大陆组成，中国地处欧亚板块之中，欧亚板块的内部结构最为复杂，共有24个地块；印澳板块有9个地块；非洲板块主要是非洲大陆，大西洋的部分海域也被划分在该板块中，非洲板块共有9个地块；北美板块包括北美大陆和北冰洋盆地的绝大部分，有14个地块；南美板块主要是南美大陆，有6个地块；南极板块有9个地块。（参见图3一12）大约在2亿年以前，在地壳运动的影响下，板块发生分裂，盘古大陆一分为二，形成南、北两大块。首先南部分成五块，后来成为南美洲、非洲、南极洲、印度和大洋洲。稍晚，北部分裂为北美、欧亚大陆和北极。当南美洲和非洲因火山活动而分离时，中间形成大西洋，洋底中央仍有一条巨大的火山山脉。板块不断移动，逐渐发展为今天世界的五大洲。
地球在不停地运动着。由于地球的自转，地球内圈之间存在着相对运动，这匕大板块作为一个整体相对于地球的内圈有一个向西的转动。除此之外，岩石圈的板块还存在一个离极运动，即北半球的板块向赤道方向运动，南半球的板块也向赤道方向运动，南北两半球板块的运动方向相反，因此岩石圈板块作为整体相对内圈的运动是这两种运动的合成。岩石圈板块除了有整体运动之外，各板块之间还存在相对运动。岩石圈板块之间相对运动有三种形式：板块相互分离、板块相互汇聚和板块相互平移。目前，全球岩石圈板块相对运动的速率大部分已被测定下来。根据板块的这三种相对运动形式，其边界可称为分离型板块边界、汇聚型板块边界和平移型板块边界。
20世纪60年代初，地质学家赫斯和狄兹提出，地幔的对流促使火山沿洋脊裂缝爆发，带出的岩浆形成新的板块，沿洋脊向外扩展，形成新的海洋板块，并推动原有板块的运动。新形成的海洋板块带有当时的磁性，由于地磁方向在历史上不停地倒转，观察发现在洋脊的两侧，形成有磁性大小交替的地质带，证明这些地质带的物质是不停地从洋脊裂缝中扩展出来的。
由于海洋板块多是新形成的，其平均年龄在2亿年左右，比大陆板块的平均年龄35亿年小得多，因此许多现在的海洋也是在较晚时间形成的。在板块挤压的过程中，会使一个板块俯冲到另一板块的下面，直到插入下地幔，所携带的物质会在地幔的高温下融化，一部分轻元素物质会融化其上较薄弱的地壳，冲出地面形成火山。
板块运动同时也会通过挤压，形成造山运动。板块的运动现在仍在促使大西洋每年扩大两厘米，同时使太平洋缩小。印度板块和亚欧板块的碰撞造成了世界屋脊——喜马拉雅山的隆起。
除了板块的运动，大地构造形成的另一原因是陆地侵蚀，岩石沙化。通过水的作用，泥沙向低洼处沉积，形成冲积层，并沿海岸带向海洋延伸。
五、地球大气圈和生物圈的演化
在上述地质演化、板块运动、海陆变迁进程的同时，地球大气层逐渐形成，海洋中逐渐培育出生命，并蔓延到陆地。
地球的气候受多种因素的影响。一种是较长的周期性变化，由于其他外层行星的作用，地球围绕太阳运动的轨道每19000—26000年有少许周期性的变动，地球的自转倾角以41000年为周期性，在22度到24.6度之间变化。这些变化影响地球接受太阳光的多少，从而影响地球的温度，使地球周期性地出现冰期。另一种是地球表面活动引起的短期气候改变，如火山爆发将大量二氧化碳喷发到大气中，形成温室气体，有利于提高地球表面的温度。此外，大陆漂移常常改变海水流动方向和环路，当热带温暖的海水受阻不能到达寒冷的极地，高纬度区域海洋就会常年结冰，白色冰雪覆盖面扩大，增加对阳光的反射，使地球接受太阳光能减少，地球也会出现寒冷的冰期。地球在历史上曾多次出现过冰期。
地球早期剧烈的地质活动融化了最早形成的岩石，目前发掘的最古老的岩石年龄约为39亿年。在格陵兰发现的一块38.5亿年前的岩石上观测到放射性碳C。2的富集，表明当时已存在原核生物（无细胞核的单细胞生物，如细菌和蓝藻），因此地球上生命产生得很早，和地球差不多一样古老。早期的原核生物是厌氧的，靠分解有机物获得能量。直到约30亿年前出现了带叶绿体的蓝绿藻类，才实现通过光合作用从太阳获取能量，并吸收二氧化碳，促使氧游离出来，从而改变了大气成分，为以后生物的进化创造出完全不同的环境和条件。一些厌氧细菌消亡了，或进入地下等缺氧的环境中继续生存和发展，而另一些经过基因变异成为能够利用氧气的细菌获得了更好的生存条件。
再经过约十亿年的进化出现了真核细胞和多细胞生物。真核细胞体积较原核细胞大得多，它很可能是由原核细胞融合共生，不断增大而成。
真核细胞内有细胞核和细胞质，是一个复杂的结构。细胞核内有若于条染色体，由组蛋白做成的核小体作为骨架，DNA长链缠绕在骨架上形成染色体。主要的DNA存在于细胞核内的染色体上，少量的DNA存在于细胞质内的叶绿体（植物）或线粒体中，它们很可能是被吞噬而寄生在内的单细胞生物，如具有光合作用的藻类（叶绿体），或能由消化食物形成能源分子ATP的原生生物细胞（线粒体）。这表明生物在进化的过程中，能以共生的方式实现进化。
进化是生命体和无生命物质区别的重要标志之一。进化的内因是生物遗传物质DNA的化学分子在环境因子的作用下发生基因突变，或在遗传复制过程中出现错误而造成的。这种错误可能发生在染色体上，产生基因的丧失、错位、重复、次序颠倒等等，这会影响基因表达的顺序和次数，改变生物体组成器官的空间结构；也可能产生在单个基因上，只要有一个表示遗传字母的核苷酸分子发生了变化，根据它产生的蛋白质长链就会在某些位点上改变氨基酸的种类。例如，AAA变为ACA，就从赖氨酸变成了苏氨酸，所产生的蛋白质结构和功能就有可能发生变化，从而会影响到生物体的健康和活力。
大多数的基因突变是无益的，甚至是有害的，但也有少数基因突变是有益的。在特定环境的外因作用下，获得有益基因的后代将得到更有利的竞争条件，更多地繁殖后代，而得到坏基因个体的后代在竞争中会失败而遭到淘汰，这就是自然对个体的选择。经过多少代的选择，就会形成具有优势性状的新物种。许多无益也无害的基因突变不参与自然选择。突变基因要在种群中经过遗传而普及传递到下一代，由于子女只携带父母各一半的基因，突变基因在向子代传递过程中会积累或丧失，通过基因漂变和自然选择，少量突变基因会在种群中普及。影响生物形态和结构的基因变异会产生较大的后果，常常促使新物种较快地形成。
基因的突变是随机发生的，通常有一定的自然速率，但处于恶劣环境，如放射性强、化学烟尘弥漫的地方更容易发生基因突变。吸烟和摄入某些含致癌物质的食品都会增加基因变异的速率，从而产生癌症。
