寒武纪爆炸

寒武纪大爆发是许多动物门类首次出现在化石记录中的时候。它发生在5.41亿年前。可能大多数动物在那之前就已经进化了,但那是它们第一次作为化石出现。

在大约580 mya之前,似乎大多数生物都很简单。它们是由单个细胞组成的,偶尔会组织成菌落。在随后的七、八千万年里,进化的速度似乎加快了。在寒武纪末期,我们今天所知道的大多数门类已经存在。

寒武纪大爆发引起了许多科学辩论。早在19世纪中叶,人们就注意到 "原始地层 "中似乎迅速出现了化石,查尔斯-达尔文将其视为可以反对他的自然选择进化论的主要反对意见之一。

一个三叶虫化石。这个来自伯吉斯页岩的Olenoides serratus标本保留了 "软部分"--触角和腿。Zoom
一个三叶虫化石。这个来自伯吉斯页岩的Olenoides serratus标本保留了 "软部分"--触角和腿。

Dickinsonia ,一种具有绗缝外观的埃迪卡拉动物。Zoom
Dickinsonia ,一种具有绗缝外观的埃迪卡拉动物。

埃迪卡拉时期的痕迹化石,是由生物体钻入微生物垫层下面而形成的。Zoom
埃迪卡拉时期的痕迹化石,是由生物体钻入微生物垫层下面而形成的。

Opabinia为 人们对寒武纪爆炸的兴趣做出了巨大贡献。Zoom
Opabinia为 人们对寒武纪爆炸的兴趣做出了巨大贡献。

这个Marrella标本显示了布尔吉斯页岩拉格斯塔特的化石是多么的清晰和细致。Zoom
这个Marrella标本显示了布尔吉斯页岩拉格斯塔特的化石是多么的清晰和细致。

关键问题

关于寒武纪动物群的出现,似乎是突如其来,不知从何而来,长期以来的疑惑集中在三个关键点上。

  1. 它是否真的发生了。在寒武纪早期,是否真的在相对较短的时间内出现了复杂生物体的大规模多样化?
  2. 是什么导致了如此迅速的变化。
  3. 它可能对动物的起源和进化有什么启示。

了解它是困难的,因为证据的供应是有限的。证据是不完整的化石记录,以及留在寒武纪岩石中的化学特征。

大规模的演变

寒武纪大爆炸是巨型进化的典型例子。这并不是指一种不同的进化;而是指产生巨大影响的进化。使用 "宏观进化 "这个词是因为变化真的很巨大。

时间

寒武纪的爆炸始于约575百万年前的埃迪卡拉,并持续到约507百万年前的伯吉斯页岩。这大约是7000万年。到最后,所有的现代植物群都已经进化了,从那时起,化石记录中没有出现新的植物群。这是需要解释的事情之一。

10亿年前的生命

更多信息,请参阅AcritarchStromatolite。

叠层石是由蓝细菌和其他微生物的菌落建造的粗壮支柱,是最早的化石。它们的记录始于大约35亿年前,从大约2700 mya开始,它们非常普遍。在大约1250 mya之后,它们急剧下降,这种下降可能是由放牧和钻探动物造成的。

前寒武纪的海洋多样性是由被称为acritarchs的小型化石主导的。这个术语描述了几乎所有的小型有机壁化石--从小型后生动物的卵壳到许多不同种类的绿藻的休眠囊。在2000多亿年前出现后,尖晶石在1000多亿年前出现了一个繁荣期,在数量、多样性、大小、形状的复杂性,特别是刺的大小和数量方面都有增加。在过去的10亿年里,它们越来越多的刺可能表明对防御捕食的需求增加。新石器时代的其他小生物群也显示出反捕食防御的迹象。测量分类群的寿命似乎显示出在这一时期捕食现象的增加。然而,总的来说,前寒武纪的进化速度非常缓慢,许多蓝细菌物种持续了数十亿年都没有变化。当然,细菌主要是由它们的生物化学,特别是它们的基因组来定义的。它们的生物化学的变化通常会在化石记录中不留下任何痕迹。

如果以细菌和针叶树为食的掠食性生物真的是元类动物,这意味着寒武纪动物并不是在寒武纪的底部 "凭空出现 "的;它们的祖先已经存在了数亿年。

西澳大利亚Hamelin Pool海洋自然保护区的现代叠层石。Zoom
西澳大利亚Hamelin Pool海洋自然保护区的现代叠层石。

加拿大班夫国家公园海伦湖附近的叠层岩(皮卡地层,中寒武纪)。Zoom
加拿大班夫国家公园海伦湖附近的叠层岩(皮卡地层,中寒武纪)。

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问题和答案

问:什么是 "寒武纪大爆炸"?
答:寒武纪大爆炸是许多动物门类首次出现在化石记录中。它发生在5.41亿年前(mya)。

问:我们今天知道的大多数门类的存在需要多长时间?
答:在随后的七、八千万年里,进化的速度似乎加快了,到了寒武纪末期,我们今天知道的大多数门类都存在了。

问:何时首次注意到化石在 "原始地层 "中迅速出现?
答:早在19世纪中期就已经注意到了。

问:谁把化石的快速出现看作是对他们理论的反对?
答:查尔斯-达尔文认为化石在 "原始地层 "中的快速出现是对他的自然选择进化论的主要反对意见之一。

问:什么类型的生物在580 mya之前就存在?
答:在大约580年前,似乎大多数生物都很简单。它们是由单个细胞组成的,偶尔会组织成群。

问:是否有任何证据表明动物在出现在化石记录之前已经进化了?
答:可能大多数在那之前就已经进化了,但那是它们第一次作为化石出现。

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