寒武纪生物大爆发

寒武纪的生物形态奇特，和我们现在地球上 所能看见的生物极不相同。比较著名的有早寒武 世云南的澄江动物群、加拿大中寒武世的布尔吉 斯页岩生物群。
澄江动物群
布尔吉斯页岩动物群
寒武纪生物大爆发的发现
• 1910年，在北美位于寒武纪海洋中的落基山脉发 现了距今约5.3亿年中寒武纪时期的“布尔吉斯动 物群”。 • 1947年在澳大利亚南部发现了距今6.8亿~6亿年 之间的“埃迪卡拉动物群”，包含三个门、19个 属，24种低等无脊椎动物。 • 1984年在我国云南澄江县帽天山发现的距今约 5.7亿年的化石群——云南澄江动物群，是“寒武 爆发”的典型代表，被称为“20世纪最惊人的发 现之一”，是世界迄今为止Βιβλιοθήκη Baidu发现的最古老、保 存最完整的带壳原生动物群。
云南澄江动物群
• 澄江动物群是寒武爆发的典型代表，它是世界上目前 所发现的最古老、保存最为完整的带壳后生动物群。 该动物群是我国青年古生物学家侯先光1984年在云 南澄江县帽天山首先发现的。这是一个内容十分丰富、 保存非常完美，距今约5.7亿年的化石群，其成员包 括水母状生物、三叶虫、具附肢的非三叶的节肢动物、 金臂虫、蠕形动物、海绵动物、内肛动物、环节动物、 无绞纲腕足动物、软舌螺类、开腔骨类，以及藻类等， 甚至还有属于低等脊索动物或半索动物(如著名的云 南虫)等。由于许多动物的软组织保存完好，为研究 早期无脊椎动物的形态结构、生活方式、生态环境等 提供了极好的材料，同时也成为了探索地球上大壳后 生动物爆发事件的重要窗口。
• 另一种观点认为，寒武爆发代表了生物进 化过程中的真实事件，科学家从物理环境 和生态环境的变化两个方面来解释这一现 象。 • 1965年，两位美国物理学家提出了寒武爆 发是由于地球大气的氧水平这个物理因素 造成的。他们认为，在早期地球的大气中 含有很少或根本就没有自由氧，氧是前寒 武纪藻类植物光合作用的产物并逐渐积累 形成的。后生动物需要大量的氧，一方面 用于呼吸作用，另一方面氧还以臭氧的形 式在大气中吸收大量有害的紫外线，使后 生动物免于有害辐射的损伤。
生物学家则从生物本身的生态关系来 探讨这一问题，因为地质学的证据否定了 这种氧理论的观点。大约在距今10亿年至 20亿年之间广泛沉积层中含有大量严重氧 化的岩石，这说明在这一时期内已经存在 足够生命爆发的氧条件。因而生物学家从 两个重要事件的出现来探索造成寒武爆发 的原因，即有性生殖的产生和生物收割者 的出现。
寒武爆发的原因探讨
寒武爆发吸引了无数的古生物学 家和进化论者去寻找证据探讨其起因。 100多年以来的证据产生出解释寒武 爆发的两种基本观点。
一种观点认为，寒武爆发是一种假象， 这是某些达尔文或新达尔主义者所持的观 点。由于进化是渐进的，所谓的“爆发” 只是表明首次在生物化石记录中发现了早 在前寒武纪就已经广泛存在并发展的生物， 其它的生物化石群则可能由于地质记录的 不完全而“缺档”，造成这种“缺档”的 原因是前寒武纪地层经历着热与压力，其 中的化石被销毁了。由于发现前寒武纪化 石沉积层中存在大量象细菌和蓝藻这样简 单的原核生物，因而这一解释不再有说服 力。
生物进化
这个时期，带壳、具骨骼的海洋无脊椎动物 趋向繁荣，它们营底栖生活，以微小的海藻和有 机质颗粒为食物。其中，最繁盛的是节肢动物三 叶虫，其次是腕足动物、古杯动物、棘皮动物和 腹足动物。在潮湿的低地，可能分布有苔藓和地 衣类的低等植物，但它们还缺乏真正的根茎组织， 难以在干燥地区生活；无脊椎动物也还没有演化 出适应在空气中生活的机能。寒武纪没有真正的 陆生生物，大陆上缺乏生气，荒凉一片。
• 寒武纪分为早寒武世、中寒武世和芙蓉世，分别 以贺尔姆虫、奇异虫和油栉虫为代表。
寒武纪生物群特征
• 动物群以具有坚硬外壳的、门类众多的海生无脊 椎动物大量出现为其特点，是生物史上的一次大 发展。其中三叶虫最为常见，是划分寒武系的重 要依据。其它尚有无铰、几丁质外壳的腕足类小 舌形贝、小园货贝以及古杯类和软舌螺等。植物 群以藻类为主，还有一些微古植物。 • 寒武纪三叶虫群分区现象特别明显。动物地理区 主要有两个，即东方太平洋区和西方大西洋区。 大西洋动物群，其分布范围包括大西洋两岸，如 西北欧及美洲最东部新英格兰地带。太平洋动物 群，则以莱德利基虫、库庭虫和褶盾虫为代表。
综述
寒武纪的开始，标志着地球进入了生 物大繁荣的新阶段。在寒武纪之前，地球 早已形成，只是在几十亿年的漫长过程中 一片死寂，那时地球上还没有出现门类众 多的生物。 当然，寒武纪的地层还隐藏着许多的 秘密需要去思考，但首先人们应该感谢它， 因为如果某种现在还不知道的因素再推迟 生物大爆炸的启动，那么，人们的命运也 许是另一个样子。
寒武纪生物大爆发
• 寒武纪的概念及分类 • 寒武纪生物群特征 • 寒武纪生物大爆发 • 寒武纪生物大爆发的发现 • 寒武爆发的原因探讨
寒武纪的概念及分类
• 寒武纪是古生代的第一个纪。“寒武”源自英国 威尔士的古拉丁文“Cambria”。日文音译，我国 沿用。 1936年赛德维克在英国西部的威尔士一 带进行研究，在罗马人统治的时代，北威尔士山 曾称寒武山，因此赛德维克便将这个个时期称为 寒武纪。寒武纪开始于距今5.42亿年，延续时间 为5370万年。
寒武纪生物大爆发
在寒武纪开始后，绝大多数无脊椎动 物门在几百万年的很短时间内出现了。这 种几乎是“同时”地、“突然”地出现在 寒武纪地层中门类众多的无脊椎动物化石 (节肢动物、软体动物、腕足动物和环节动 物等)，而在寒武纪之前更为古老的地层中 长期以来却找不到动物化石的现象，被古 生物学家称作“寒武纪生命大爆发”，简 称“寒武爆发”。
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从化石资料来看，真核藻类大约在9亿 年前出现了有性生殖，实际上，有性生殖 出现得更早。有性生殖的发生在整个生物 界的进化过程中有着极其重大的作用，由 于有性生殖提供了遗传变异性，从而有可 能进一步增加了生物的多样性，这是造成 寒武爆发的原因之一。
生物收割者假说是美国生态学家斯坦利提出 的，是一种解释寒武爆发的生态学理论，即收割 原则。斯坦利认为，在前寒武纪的25亿年的多数 时间里，海洋是一个以原核蓝藻这样简单的初级 生产者所组成的生态系统。 寒武爆发的关键是草食收割者的出现和进化， 即食用原核细胞(蓝藻)的原生动物的出现和进化。 收割者为生产者有更大的多样性制造了空间，而 这种生产者多样性的增加又导致了更特异的收割 者的进化。营养级金字塔按两个方向迅速发展： 较底层次的生产者增加了许多新物种，丰富了物 种多样性，在顶端又增加了新的“收割者”，丰 富了营养级的多样性。从而使得整个生态系统的 生物多样性不断丰富，最终导致了寒武纪生命大 爆发的产生。