寒武纪大爆发

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]。它持续了接下来的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，和在中国云南省澄江化石地等。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

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

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

前寒武纪生活

大约 10 亿年前的动物证据

陡山沱组化石

洞穴

埃迪卡拉生物

贝克泉白云石

埃迪卡拉纪——寒武纪早期骨骼化

寒武纪生活

微量化石

小壳动物群

早寒武世三叶虫和棘皮动物

伯吉斯页岩型保存

早寒武纪甲壳类动物

早奥陶世辐射

阶段

有效性

作为幸存者偏差的寒武纪大爆发

可能的原因

环境变化

氧气含量增加

臭氧形成

雪球地球

寒武纪海水钙浓度增加

发展解释

生态解释

埃迪卡拉纪末大灭绝

缺氧

眼睛的进化

掠食者和猎物之间的竞争

浮游动物的大小和多样性增加

生态系统工程

复杂度阈值

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。

早寒武世生物多样性的独特性

参考资料

^ 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）.
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^ 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.
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参考书目

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

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）

[1] 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）.

[2] 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）.

[3] 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）.

[4] 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.

[5] 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.

[6] 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.

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