在初期的地球上，最重要的是地球在缓慢的演化过程中， 发展了某些机能，它既能保护自己不受太阳辐射的破坏，又能 利用太阳能维持生物的生命。在过去无数亿万年中，全部的太 阳辐射能，通过毫无阻碍的空间，普遍地照射在地球上，它的 频率高达每秒1022周，其威力足以毁灭一切生命。但是这个无 生命的地球随着时间的推移逐渐地产生了防护和调节作用，创 造了有助于有生命物质诞生的周围环境。苏联物理学家弗拉基 米尔·伊凡诺维奇·维尔纳德斯基对此称之为“生物圈”（包括人类在内的一切生物所赖以生存的地球表层（包括大气圈、水圈和 岩石圈）的生物学环境，称为生物圈。--译者注）。
生命最初的保护是依靠水的作用。由于熔融的地球的热 量，使水在华氏212度时化为蒸汽，变成包围地球的、辐射线 不易穿透的云层。在云层之下，地球的温度开始急速地下降， 虽然地球中心仍是熔融状态，但地壳表面逐渐冷却凝固、挤 压、褶皱和断裂，从而形成深谷和高峰。随着地球的继续冷 却，云中的蒸汽变成水就开始降雨。大雨连续下了几千年。雨水填满了所有裂缝和鸿沟，淹没了洼地，而且也漫到山区，几 乎覆盖了全部南半球。于是诞生了生命的起源地--海洋。
大约30亿年前，大雨停止后，地球进入了第二个发展阶 段。由于水流冲击地球上不稳定的和有火山活动的地表，把岩 石颗粒、碎块和含有化学溶解物质的“汤液”，夹带流入海洋。 在放电和太阳辐射作用下，这些化学物质开始构成复杂的分 子。其中具有四价键的碳，特别能同其他元素结合而形成多种 物质。现在约有2000种以上的有机化合物中都含有碳（现在已知各种有机化合物约200万种。——译者注）。如果 没有碳的存在，也就没有生命的诞生了。
近几十年来，科学家曾用射线辐射具有与海洋的原始“汤 液”成分相似的混合物，由此产生了少量的在生命的基础物质 中也具有的有机分子。正如生命的起源至今还是个谜一样，生 命如何向前发展的问题也还是个谜。不过有一点却可以肯定， 如果地球上空最初没有出现一种屏蔽物的话，那么生命或许仍 然停留在非常原始的阶段。最初是从地球上放出含有氧和臭氧 的保护性的大气层，介人水和太阳的致命辐射之间。在这层屏 蔽物下面，一种新的生命演进过程，光合作用发生了。光合作 用使有生命的细菌和藻类，利用太阳辐射能，创造出许多有机 物质并释放出更多的氧气。
光合作用使光能微妙地转变为碳水化合物（或醣类）。它 是所有生物必需的食品。在细菌的光合过程中，叶绿素（由 碳、氢、镁、氮组成）受到太阳光的照射时，就释放出能量。 叶绿素再运用这种能量，吸收并分解水的分子，此时产生的氢 再与碳及其他化合物化合而成醣。同时又把氧释放到大气中。 这个过程比现代石油化学合成物的生产过程要精巧得多。这种 合成过程是在大小还不到十亿分之一吋的一组细胞内进行的。
同时，通过微小的海生植物的呼吸作用，开始吸进氧气， 排出二氧化碳，最后产生了水及可用的能量。因此，在光合作 用开始时吸进的水和碳，最后又被放了出来；而光合作用放出 来的氧，又通过呼吸作用重新吸收回去。地球上全部动植物生 命的源泉，就是这两大循环：碳的循环和氧的循环，再加上少 量的氮、硫及磷的循环。
生物细胞有这样惊人的化学转变能力，显然已演化到远远 超过了在南非发现的约30亿年前的原始细菌化石所具有的简 单分裂作用了。这类更为进化的又演变了十亿年的原始细菌化 石，在美国加利福尼亚州东部也曾被发现过。其中类似海藻的 生物，已被证明内部含有细胞核。又经过十亿年演化之后，在 温暖的有荫蔽的海岸和河流出口处的水中，这些类似海藻的生 物，大量繁殖了起来，通过它们的光合作用放出大量的氧气。 今天，我们呼吸的氧气总量的四分之一，就是由海洋中的最微 小的浮游生物所产生的，而水和空气相接触的海面正好是这些 浮游生物的栖居地。但是，令人遗憾的是，这些海面现在经常 遭受油轮排出的油的污染。
生物细胞在新的条件下继续进一步演化。在澳大利亚的爱 迪阿加拉群山附近新发现的“蠕节虫”化石，证明7亿年前已 有多细胞的生物存在。这是多细胞生物的首次发现。所有复杂 的生物都是多细胞生物。我们还不很清楚，更为复杂的生物器 官是如何演化而成的。仅在最近20年间，我们才懂得，基因 这个遗传单位，通过脱氧核糖核酸（DNA）的双重螺旋体，如 何将确切的指示传递到细胞中，使生命繁殖。这种现象，对于 人类和最简单的细菌都一样。人体中有600万亿个细胞。这些 细胞自行繁殖，相互影响，抵御外感，并能在其自身的DNA 的确切指示下，对每天从环境中所遇到的各种情况作出反应。
最原始的第一批细胞大概是在水的保护下演化出来的。当 时火山和地震还震撼着地球，海啸还冲击着陆地。这种自然界 的变动过程，正好为生命跃进到第二个阶段做了准备。有些海 生植物被冲到岩石上，并在那里生存了下来。迄今发现的最原 始的陆上植物是顶囊蕨的化石，约生存在4.5亿年以前。越来 越多的植物在高低不平的地面上生长，大概也跟着出现了动 物。鱼类逐渐演变成了两栖动物，鳍像腿一样帮助它们爬过被 海水冲刷的湖泊沼泽地。鱼鳃后来也发展成为肺，能呼吸氧 气。约在3.5亿年以前，生物大规模地向陆地移居。大量植物 覆盖了地球的多石的表面，在整个地球表面上遍布了生有绿叶 的新型植物，进行光合作用和呼吸作用。大气中不可缺少的氧 气，有四分之三就是经过植物的光合作用产生的，从而供给地 球上所有生物呼吸所需的氧气。
当植物滋生蔓延到炎热的赤道地带或南北温带时，树木和 植物都使自己适应了气候的变化，并开始形成了生物群落。典 型的植物滋生群，有北方的针叶树，澳大利亚的桉树，热带的 棕榈树等。植物的根部的生长使岩石碎裂，再加上多年的风雨 侵蚀作用，造成一层薄薄的宝贵的覆盖土壤，养育了所有植物 和各种形态的生物。有些土壤细菌，能固定空气中的氮气，为 植物提供了养分，这种氮也成为所有生物的脱氧核糖核酸的基 础。氮通过空气、土壤及生物的循环，不过是地球上生物圈中 所常见的自然循环的一例而已。这种自然循环是生物圈的体系 中所不可缺少的。实际上，所有生物的养分都连续不断地在大 气、水和土壤之间循环。
只要是有空气、水和土壤的地方，生物就能在那里生长。 生物圈的范围在大气中不能超过1.7万呎以上，在海洋中深度 也很少超过1万呎以下，而一般有用的岩石圈部分除了深挖的 矿井以外，只是几呎厚的土壤。正是由于生物与空气、水和土 壤三部分之间，连续不断地彼此交替，才构成了维持生命的生 物圈。
所有的生物为了谋取自身的生存和繁殖，都必须适应他们 生活的环境。不适应环境的就要被自然淘汰。但是，仅仅是自 然淘汰作用，还不足以说明生物的无穷多样的适应性能。实际 上，各种生物都有他们不同的生存场所，并且具有各种各样的 外形、颜色、动作以及各种求偶、避险和攻敌的方法等。所有 这些，构成了生物圈内丰富多彩的景象。
自然淘汰当然还包含着生物对有限食物和有限空间的竞 争。在整个自然世界中都存在着这种竞争。但是，在查理·达 尔文发表了《物种起源》一书之后，生物的竞争，并不像19 世纪有些思想家曾设想的那样极端残酷。在生物界，克制谨 慎、互相合作、各不相犯、寄居生活等等，这些情况全都存 在。成群的动物常以一致行动互相保护。人们知道，一小群鹌 鹑在夜间总是尾对尾地栖息在一起，如果听到一点点带危险的 声音，就立即爆发出喳喳鸣声，振翼飞逃。成群野兽在自然条 件下，很少互相残害，而经常共同求食或相互保卫。
稳定的环境关系，表示自然界存在着互相联贯的各种食物 链和食物网，通过这些食物链或食物网提供了生命所需的能 量。典型的食物链就像金字塔那样。最底层是植物，利用土壤 中的无机物和从日光获得的能量，制成自身的组织。第二层是 食草动物，只吃植物。再上一层是食肉动物，在数量上比食草 动物为少。最后在塔顶的是人类，是全部生物中最能干的猎 手。
从植物和动物的最初出现直到今天，这种提供食物和取得 食物的连锁关系，基本上没有改变。例如森林里的一个典型的 食物链可供说明：从树上落下的大量果实，养活着较少量的松 鼠；松鼠被更少量的狐狸所食；最后猎人杀死了狐狸，因为人 类过去曾吃过狐狸。再举一例，动物的排泄物落在森林中的土 地上，繁殖了微生物；再利用微生物形成腐植土；在腐植土上 生长了树木；树木又长出果实。这样种类繁多的食物链，在森 林里到处都有。在被称为具有完整生态体系的古老森林里，各 种食物链都能自身维持下去。从理论上说，完整生态体系能使 其生命具有强大的活力，并维持亿万年。
森林只不过是自然界无数食物链中的一个例子而已，每种 食物链都有它自己的组成和复杂性。链彼此交织联成网，食物 网包含的动植物品种十分广泛。有些链甚至能从一个洲伸延到 另一个洲，例如，通过飞鸟，就能构成这种洲际食物链。关于 滴滴涕的传播方式，至今还不太清楚。这种杀虫剂原是在温带 和热带国家中使用的，但却发现被带进南极洲企鹅的脂肪组织 中。这一事实突出地表明，在全球范围内，事物之间是相互关 联的。
虽然生态体系本来是很稳定的，却有许多弱点。生态的平 衡原是一个完整体系、但是一次猛烈的风暴或火山爆发，就可 以在几分钟内毁掉维持了几个世纪的平衡。况且生态失调并不 一定需要那么大的破坏能力。如果突然除掉食物链中一个小小 的组成部分，就可以使别的生物饿死。产生淡水鳟鱼的河流， 向来保持水流清洁，流过草原和森林。然而由于杀虫剂排入河 流，破坏了鳟鱼的习惯食物，或由于工业废液刺激了水藻的生 长，使河流的生态发生变化。其结果，是可爱的五色鳟鱼消失 了，只有泥鳅活着。水边美丽的花卉不再开放，只留下杂草和 芦苇。
如果生物的自我保护和自我繁殖的自然机能一旦被破坏， 就会出现生态系统的严重失调。诸如旅鼠（旅鼠产于北极，是类似田鼠的小动物。如繁殖太多，则食物不足，泅海觅食，大量自行溺死。－－译者注）滋生到了不可控制 的数量；水中的风信子蔓延并填满水库和水道；兔子吃光了澳 洲羊的牧草；河鼠（河鼠产于南美洲，驯养可取毛皮，野生则为害堤坝。－－译者注）在水坝和排水沟内部钻穴打洞。在已建立 的自然体制中，如果突然引进新的因素，例如生物的新品种或 化学物质，就会一次又一次地破坏生态平衡。
很久以前，当人类的祖先还不会用灵巧的双手、敏捷的身 躯和善于思索的头脑去改造世界时，自然界早已是一个令人惊 异的复杂世界，动植物种类繁多，有鸣鸟的歌声，有花卉的色 彩，有果树的芳香，但也有危险灾难和敌对行动。约十万年以 前，地球上难以解释地出现了人类祖先的脑髓的空前增大，于 是有了人类。从此，地球上显现出一种不同于其他自然力的力 量。这就是人类的力量，因为人在自然界里既能看到本身所处 的地位，又能按照自己的意图改变、指挥甚至征服整个自然世界。