寒武纪生命大爆发 世界地球日|寒武纪生命大爆发之谜
地球自诞生之后,经历了极其漫长又了无生趣的时光。当地壳活动趋于稳定,火山爆发渐次停歇之后,孤寂和冷清是世界上的主宰。早期出现的水生细菌和藻类生物只是悄无声息地存在于海水中,在进化的路上蜗牛般地爬行着。
▲孤寂冷清的地球
时间在地球的旋转中慢慢流淌,经历了大约40亿年时光,地球迈进了“寒武纪”,距今约5.4亿年。此时的地球发生了极其突然的变化,千奇百怪、各种各样的后生动物似乎是在转瞬间便出现在广阔的海洋之中。地球上仿佛突然间热闹起来。为什么?是谁给生命演化的进程加进了催化剂?生命进化的开关是如何打开的?这就是国际学术界列为“十大科学难题”之一的“寒武纪生命大爆发”。
▲生命大爆发让地球热闹起来
当我们看到那些从寒武系地层中采集的精美的生物化石的时候,似乎或多或少地能看到发生在久远过去的一些故事,尽管是那样依稀,那样朦胧。
寒武纪生命大爆发的主要化石证据中,最为著名的是我国的“澄江动物群”。1984年7月1日,我国古生物学家在云南省澄江县城东南帽天山发现了目前世界上最古老、保存最完整的带壳后生动物群。
这是一个内容十分丰富,保存极为完美,距今约5.3亿年的化石群。现已描述的化石共120余种,化石门类众多,种属丰富,既包含较为低等的海绵动物、栉水母动物和刺胞动物,还有各类三叶形动物、甲壳形动物、叶足动物、腕足动物等原口动物类群,更有棘皮动物、半索动物、尾索动物、头索动物、真脊椎动物等十余个门类。
众多的生物化石,首次从5亿多年前的地层中重见天日,栩栩如生地再现了远古海洋生命的壮丽景观和原始特征,以丰富的生物学信息为“寒武纪生命大爆发”提供了直接证据。澄江生物群的发现,被国际上誉为二十世纪最惊人的科学发现之一。
▲澄江动物群复原图
地球生物演化在寒武纪发生如此剧烈的“爆发”,给人们带来惊喜的同时,也带来极大的疑惑。按照达尔文的生物进化论,生物进化是从简单到复杂,从低级到高级缓慢演变过程,是通过自然选择和遗传变异两个车轮缓慢滚动逐渐实现的。而生命大爆发却告诉我们,水是烧开了,但加热过程却无从知晓。科学家们对此趋之若鹜,提出许多试图揭示生物爆发之谜的假说。
▲澄江动物群化石
有人认为,早期具有光合作用的藻类生物没有捕食者,所以大量繁衍,使大气和水体中的含氧量飙升,生物的多样性演化加速,同时氧气的积累使臭氧层不断完善,让生物有了在浅海区域生存而不被紫外线伤害的可能;也有人试图在证明,地球的火山活动为地表提供了大量的钙质,氧气和钙质的含量增加对生命壳体和骨骼的发育奠定了基础,导致寒武纪动物的井喷式出现并得以迅速演化;
还有人认为,生物大爆发之前,没有大型生物的捕食关系,在捕食者出现之后,食物丰盛无比,充足的食物使之空前繁盛并迅速演化,同时,动物们向捕食与防止被捕食方向快速变异,导致千姿百态的生物不断地涌现。
各种假说百花齐放,虽各有依据,却也各有漏洞和不足。寒武纪生命大爆发的谜题至今仍没有完美的解释。这可能正是科学研究所具有的魔力吧。
