寒武纪大爆发
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寒武纪大爆发（亦称寒武纪生命大爆发，Cambrian Explosion），是相对短时期的进化事件，开始于距今5.41亿年前的寒武纪时期，化石记录显示绝大多数的动物“门”都在这一时期出现了[1][2]。它持续了2千万年[3][4]-2.5千万年[5][6]，它导致了大多数现代动物门的发散。 因出现大量的较高等生物以及物种多样性，于是，这一情形被形象地称为生命大爆发。这也是显生宙的开始。在世界各地发现的化石群共同印证了这一生命进化史上的壮观景象，例如在加拿大的伯吉斯页岩，和在中国的帽天山页岩(澄江化石地)，清江生物群等。这一时期的化石群相当典型，非常多的不同种类的生物几乎同时在这一时期出现。
寒武纪大爆发的事实证据也曾让达尔文非常困惑，在《物种起源》中写道：“这件事情到现在为止都还没办法解释。所以，或许有些人刚好就可以用这个案例，来驳斥我提出的进化观点”。但即使到达尔文死后一百多年的今日，寒武纪大爆发依旧是科学界的一大谜题，尚待更多的科学证据出土，也许就能窥见当时的实际情况，找出真正的原因。
寒武纪化石[编辑]
寒武纪年代约为5.4亿~4.8亿年前，此时的生物化石大多具有较为坚硬的外壳，让化石得以保存下来。
寒武纪进化出的生物[编辑]
寒武纪进化出了世界上绝大部分现存的20多个动物门，也生活着具有坚硬外壳的生物，例如奇虾和三叶虫，此事件被称为寒武纪大爆发或寒武纪生命大爆发，此时也进化出两侧对称动物
前寒武纪生命[编辑]
大约 10 亿年前的动物证据[编辑]
陡山沱组化石[编辑]
洞穴[编辑]
埃迪卡拉生物[编辑]
贝克泉白云石[编辑]
埃迪卡拉纪——寒武纪早期骨骼化[编辑]
寒武纪生命[编辑]
微量化石[编辑]
痕迹化石（洞穴等）是周围生命的可靠指标，并表明寒武纪开始时生命的多样化，动物在淡水领域的殖民速度几乎与海洋一样快[7]。
小壳动物群[编辑]
世界上许多地方都发现了被称为“小壳动物群”的化石，其历史可以追溯到寒武纪之前到寒武纪开始后约1000 万年（内马基特-达尔丁纪(Nemakit-Daldynian)和寒武纪第二期；参见寒武纪时间线）。 这些化石集合非常复杂：脊椎、骨片（装甲片）、管子、古杯动物（海绵状动物），以及非常像腕足动物门和蜗牛状软体动物的小贝壳，但都很小，大多为1 至2毫米长[8]。
虽然这些化石很小，但比产生它们的生物的完整化石要常见得多。 至关重要的是，它们覆盖了从寒武纪开始到第一个化石库（lagerstätten）的窗口：这是一个缺乏化石的时期。 因此，它们补充了传统的化石记录，并使得许多生物类群的化石范围得以扩展。
早寒武世三叶虫和棘皮动物[编辑]
伯吉斯页岩型保存[编辑]
早寒武纪甲壳类动物[编辑]
阶段[编辑]
有效性[编辑]
作为幸存者偏差的寒武纪大爆发[编辑]
可能的原因[编辑]
环境变化[编辑]
氧气含量增加[编辑]
臭氧形成[编辑]
雪球地球[编辑]
寒武纪海水钙浓度增加[编辑]
发展解释[编辑]
生态解释[编辑]
埃迪卡拉纪末大灭绝[编辑]
缺氧[编辑]
眼睛的进化[编辑]
掠食者和猎物之间的竞争[编辑]
浮游动物的大小和多样性增加[编辑]
生态系统工程[编辑]
复杂度阈值[编辑]
针对寒武纪大爆发，学界曾经提出过几种假设：
- 地球在寒武纪之后才出现足以保存化石的稳定岩层，而前寒武纪的沉积物毁于地热和压力无法形成化石。
- 动物到了寒武纪才进化出能够形成化石的坚硬躯体。
- 大气中累积足够的氧气量，足以使大量动物短时间进化，并且形成臭氧层隔离紫外光。
- 某些进化出眼晴的掠食性动物侵入物种稳定平衡的地区，减少原先占优势的寡占物种，释放生态栖位给其余物种，并由于捕食-被捕食的竞争关系中促进大量物种歧异度的增加跟进化。
- 大爆发只是个假象，寒武纪初期生物的多样性产生只是类似种群生长曲线，S形曲线中的快速上升段。
近年来研究认为，寒武纪大爆发跟埃迪卡拉纪末期灭绝事件有关：该次灭绝事件结束了隐生宙，为多细胞生命在显生宙的发展铺平了道路。
寒武纪早期生物多样性的独特性[编辑]
参见[编辑]
参考资料[编辑]
- ^ Maloof, A. C.; Porter, S. M.; Moore, J. L.; Dudas, F. O.; Bowring, S. A.; Higgins, J. A.; Fike, D. A.; Eddy, M. P. The earliest Cambrian record of animals and ocean geochemical change. Geological Society of America Bulletin. 2010, 122 (11–12): 1731–1774 [2015-11-27]. Bibcode:2010GSAB..122.1731M. doi:10.1130/B30346.1. （原始内容存档于2017-06-17）.
- ^ New Timeline for Appearances of Skeletal Animals in Fossil Record Developed by UCSB Researchers. The Regents of the University of California. 10 November 2010 [1 September 2014]. （原始内容存档于2014-09-03）.
- ^ Valentine, JW; Jablonski, D; Erwin, DH. Fossils, molecules and embryos: new perspectives on the Cambrian explosion. Development. 1999, 126 (5): 851–9 [2015-11-27]. PMID 9927587. （原始内容存档于2021-02-25）.
- ^ Budd, Graham. At the origin of animals: the revolutionary cambrian fossil record. Current Genomics. 2013, 14 (6): 344–354. PMC 3861885
. PMID 24396267. doi:10.2174/13892029113149990011.
- ^ Erwin, D. H.; Laflamme, M.; Tweedt, S. M.; Sperling, E. A.; Pisani, D.; Peterson, K. J. The Cambrian conundrum: early divergence and later ecological success in the early history of animals. Science. 2011, 334: 1091–1097. Bibcode:2011Sci...334.1091E. PMID 22116879. doi:10.1126/science.1206375.
- ^ Kouchinsky, A., Bengtson, S., Runnegar, B. N., Skovsted, C. B., Steiner, M. & Vendrasco, M. J. 2012. Chronology of early Cambrian biomineralization. Geological Magazine, 149, 221–251.
- ^ Kennedy, M. J.; Droser, M. L. Early Cambrian metazoans in fluvial environments, evidence of the non-marine Cambrian radiation. Geology. 2011, 39 (6): 583–586. Bibcode:2011Geo....39..583K. doi:10.1130/G32002.1.
- ^ Matthews, S.C.; Missarzhevsky, V.V. Small shelly fossils of late Precambrian and early Cambrian age: a review of recent work. Journal of the Geological Society. 1975-06-01, 131 (3): 289–303. Bibcode:1975JGSoc.131..289M. S2CID 140660306. doi:10.1144/gsjgs.131.3.0289.
参考书目[编辑]
- 派克 著. 《第一隻眼的誕生：透視寒武紀大爆發的祕密》. 陈美君 中译. 猫头鹰出版. 2010.
- 史蒂芬·古尔德 著. 《達爾文大震撼：課本學不到的生命史》. 程树德 中译. 天下远见出版. 2009.
外部链接[编辑]
- The Cambrian "explosion" of metazoans and molecular biology: would Darwin be satisfied?
- On embryos and ancestors by Stephen Jay Gould
- The Cambrian "explosion": Slow-fuse or megatonnage? （页面存档备份，存于互联网档案馆）
- The Cambrian Explosion（页面存档备份，存于互联网档案馆） - In Our Time, BBC Radio 4 broadcast, 17 February 2005
- 寒武纪：生命大爆炸 （页面存档备份，存于互联网档案馆）