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標題: 寒武紀生命大爆發原因探討  
 
tuff
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寒武紀生命大爆發原因探討

被稱為古生物學和地質學上的一大懸案──寒武紀生命大爆發,自達爾文以來就一直困擾著進化論等學術界。大約6億年前,在地質學上稱做寒武紀的開始,絕大多數無脊椎動物門在幾百萬年的很短時間內出現了。這種幾乎是“同時”地、“突然”地出現在寒武紀地層中門類眾多的無脊椎動物化石(節肢動物、軟體動物、腕足動物和環節動物等),而在寒武紀之前更為古老的地層中長期以來卻找不到動物化石的現象,被古生物學家稱作“寒武紀生命大爆發”,簡稱“寒武爆發”。達爾文在其《物種起源》的著作中提到了這一事實,並大感迷惑。他認為這一事實會被用做反對其進化論的有力證據。但他同時解釋到,寒武紀的動物一定是來自前寒武紀動物的祖先,是經過很長時間的進化過程產生的;寒武紀動物化石出現的“突然性”和前寒武紀動物化石的缺乏,是由於地質記錄的不完全或是由於老地層淹沒在海洋中的緣故。

        寒武爆發吸引了無數的古生物學家和進化論者去尋找證據探討其起因。100多年以來的證據產生出解釋寒武爆發的兩種基本觀點。一種觀點認為,寒武爆發是一種假像,這是某些達爾文或新達爾主義者所持的觀點。由於進化是漸進的,所謂的“爆發”只是表明首次在生物化石記錄中發現了早在前寒武紀就已經廣泛存在併發展的生物,其它的生物化石群則可能由於地質記錄的不完全而“缺檔”,造成這種“缺檔”的原因是前寒武紀地層經歷著熱與壓力,其中的化石被銷毀了。由於發現前寒武紀化石沉積層中存在大量象細菌和藍藻這樣簡單的原核生物,因而這一解釋不再有說服力。另一種觀點認為,寒武爆發代表了生物進化過程中的真實事件,科學家從物理環境和生態環境的變化兩個方面來解釋這一現象。

  1965年,兩位美國物理學家提出了寒武爆發是由於地球大氣的氧水準這個物理因素造成的。他們認為,在早期地球的大氣中含有很少或根本就沒有自由氧,氧是前寒武紀藻類植物光合作用的產物並逐漸積累形成的。後生動物需要大量的氧,一方面用於呼吸作用,另一方面氧還以臭氧的形式在大氣中吸收大量有害的紫外線,使後生動物免於有害輻射的損傷。

  生物學家則從生物本身的生態關係來探討這一問題,因為地質學的證據否定了這種氧理論的觀點。大約在距今10億年至20億年之間廣泛沉積層中含有大量嚴重氧化的岩石,這說明在這一時期內已經存在足夠生命爆發的氧條件。因而生物學家從兩個重要事件的出現來探索造成寒武爆發的原因,即有性生殖的產生和生物收割者的出現。

  從化石資料來看,真核藻類大約在9億年前出現了有性生殖,實際上,有性生殖出現得更早。有性生殖的發生在整個生物界的進化過程中有著極其重大的作用,由於有性生殖提供了遺傳變異性,從而有可能進一步增加了生物的多樣性,這是造成寒武爆發的原因之一。

  生物收割者假說是美國生態學家斯坦利提出的,是一種解釋寒武爆發的生態學理論,即收割原則。斯坦利認為,在前寒武紀的25億年的多數時間裏,海洋是一個以原核藍藻這樣簡單的初級生產者所組成的生態系統。這一系統內的群落在生態學上屬於單一不變的群落,營養級也是簡單唯一的。由於物理空間被這種種類少但數量大的生物群落頑強地佔據著,所以這種群落的進化非常緩慢,從未有過豐富的多樣性。寒武爆發的關鍵是草食收割者的出現和進化,即食用原核細胞(藍藻)的原生動物的出現和進化。收割者為生產者有更大的多樣性製造了空間,而這種生產者多樣性的增加又導致了更特異的收割者的進化。營養級金字塔按兩個方向迅速發展:較底層次的生產者增加了許多新物種,豐富了物種多樣性,在頂端又增加了新的“收割者”,豐富了營養級的多樣性。從而使得整個生態系統的生物多樣性不斷豐富,最終導致了寒武紀生命大爆發的產生。

  對於“收割理論”科學家們目前還沒有找到直接的證據來證明其正確性,然而,一些間接的證據支援了這一理論。間接證據之一來自於前寒武紀疊層石,這些由藻類組成的疊層石中保存了前寒武紀最豐富的生產者群落。今天,疊層石僅盛產于缺少後生動物收割者的貧瘠環境中,如超鹽量的鹹水湖中。藻類在前寒武紀地層中的大量存在,大概反映了當時收割者的貧乏。另外,生態學野外研究也提供了一些間接的證據,研究表明,在一個人工池塘中,放進捕食性魚,會增加浮游生物的多樣性;從多樣的藻類群落中去掉海膽,會使某一藻類在該群落中佔統治地位而多樣性下降。

  寒武爆發作為地史上的第二大懸案一直為人們所關注。隨著化石的不斷發現及新理論的建立,這一謎團最終將大白于天下。
2010-2-15 01:45 PM#1
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hunter-hunted
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值得討論,但第一懸案是什麼呢
2010-2-22 12:07 PM#2
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Dinosaurprince (Dinosaur Prince)
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Well, as I mention before. The most reasonable explanation is the calcification of organisms. Actually, there are increasingly more pre-cambrian fauna found over the world. And the Changjiang biota told us that in early age, most animals do not process a hard tissue like shells or hard skeleton (like we found some shell-less trilobite in the formation ). The soft tissues are readily to be decompose and hard to preseve so many years as fossils. However, after mid-cambrian, many animals started to develop a harden, calcified tissue. Those tissues provides amour for protection, weapons for tearing preys and most importantl to us, they are hard and not easily to be decomposed. Thats why, relatively easy for preservation of fossils provide an illusion of 'cambrian bloom' for us due to explosively more fossil to be found after mid-cambrian.

So if there is cambrian explosion, i think it is due to explosion of fossil to be found and explosion of different animals having hard tissues, not their number
2010-4-9 12:14 AM#3
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hunter-hunted
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I think will have more PRECAMBRIAN fossil discover in the future.
2010-4-9 05:56 AM#4
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