寒武纪生物大爆发的原因

2019-03-29
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  如果抛开神造宇宙万物的信念,从进化论的角度,地球上生物的产生和进化是个连续的过程,尽管从时间尺度看,有时慢,有时快,有渐变,有跃变,但每个过程都是连续的,正如后生动物必然从原生动物进化而来,而不会直接从原核生物而来。生物进化快慢的节奏和地球演化的历史阶段有关,比如地球经历了几次大的生物大灭绝(其原因可能是气候的波动或者与小行星相撞),之后在环境条件恢复后,生物界也必然会经历快速的繁荣演化期,比如新生代初期的哺乳动物、被子植物、硬骨鱼类和昆虫等。

“寒武纪生物大爆发”产生的历史背景是这样的:人们至今为止发现的化石,从寒武纪开始丰富起来,寒武纪之前的生物化石很少。寒武纪的生物化石以三叶虫为代表的节肢动物以及软体动物比较丰富,寒武纪之前的后生动物化石比较少,仅无壳类的如水母类、蠕虫类和海鳃类动物。人们据此认为寒武纪是后生动物大爆发的繁荣年代。之前为什么没有生物的繁荣,而寒武纪为什么繁荣起来?

生物进化的根源是:1)有足够的能量和营养来源;2)多种多样的生活环境;3)新陈代谢的基本条件,比如温度和氧气。生物圈发展到寒武纪,藻类已经繁荣到极限,大型海藻——红藻和褐藻已经出现。陆地的出现使得沿岸带营养盐丰富,大型海藻和藻类水华交替出现,原生动物和有限的后生动物寿命短、现存量低、分布范围有限,无法消耗掉藻类生产的有机物,尤其在单胞藻类被动物消耗后,大型藻类旺盛生长,迫切需要消耗大型藻类的后生动物的出现,同时也需要消耗原生动物的后生动物的出现,以便调节原生动物和单胞藻类的紧张关系。陆地面积的进一步扩大,使得海流在陆地周围形成各种漩涡和上升流,为动物的进化提供了不同的环境,而寒武纪之前的冰期(据说在地表的冰厚度达到1公里)使得之前的后生动物受到抑制,减少了对新生后生动物的竞争作用,加之几十亿年藻类光合作用产生的氧气积累在海洋和空气中,为动物提供了必要的生存条件,使全新的后生动物在寒武纪大爆发,正如恐龙灭绝后,全新的脊椎动物大爆发。

  但根据化石推断历史有天然的局限性——受地壳运动的影响。如果在寒武纪之前的陆地和现在的陆地不同,当年的陆地被埋在深海里,现在无法探测到,那后生动物的大爆发可能就在寒武纪之前了。

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