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寒武纪生命大爆发的真正原因
寒武纪生命大爆发被称为古生物学和地质学上的一大悬案。寒武纪生命大爆发自达尔文以来就一直困扰着进化论等学术界。大约6亿年前,在地质学上称做寒武纪的开始,绝大多数无脊椎动物门在只2000多万年时间内出现了。这种几乎是“同时”地、“突然”地在2000多万年时间内出现在寒武纪地层中门类众多的无脊椎动物化石(节肢动物、软体动物、腕足动物和环节动物等),而在寒武纪之前更为古老的地层中长期以来却找不到动物化石的现象,被古生物学家称作“寒武纪生命大爆发”,简称“寒武爆发”。
达尔文在其《物种起源》的著作中提到了这一事实,并大感迷惑。他认为这一事实会被用做反对其进化论的有力证据。但他同时解释到,寒武纪的动物的祖先一定是来自前寒武纪动物,是经过很长时间的进化过程产生的;寒武纪动物化石出现的“突然性”和前寒武纪动物化石的缺乏,是由于地质记录的不完全或是由于老地层淹没在海洋中的缘故。这就是至今仍被国际学术界列为“十大科学难题”之一的“寒武纪生命大爆发”。 依照传统和经典的生物学理论,即达尔文生物进化认为,生物进化经历了从水生到陆地、从简单到复杂、从低级到高级的漫长的演变过程,这一过程是通过自然选择和遗传变异两个车轮的缓慢滚动逐渐实现的。
科学家们为揭示“寒武纪大爆发”的原因提出了种种假说。陈均远研究员提出寒武纪生物突变具有极明显的自发性进化行为的设想;舒德干教授提出“寒武纪暖水与冷水两大古生物地理分区"的假说等,但目前还没有一个清晰、证据确凿、令人信服的解释。
寒武纪生命大爆发吸引了无数的古生物学家和进化论者去寻找证据探讨其起因,但都没有找到寒武纪生命大爆发的真正原因,所以把寒武纪生命大爆发认为是反对进化论的有力证据。
地球膨裂说认为“雪球地球"冰期后地温急聚升高是寒武纪生命大爆发的真正原因。“雪球地球”理论认为,地球在距今7.5亿到5.8亿年前曾经经历了一次极其严重而漫长的冰河时代——瓦兰吉尔期。当时不仅陆地全部被冰川覆盖,海洋表面也被完全冻结,液态水靠来自地球核心的热量支持,存在于1公里厚的冰层下。如果从太空看,地球完全是一巨大的“雪球”。“雪球地球”假说最早由美国地质学家约瑟夫·可西文克博士1992年首先提出。“雪球地球”的假说有哪些根据?第一,地球在距今6亿到8亿年间广泛发育了一层或多层称为“冰积岩”的冰川沉积,它代表了全球性的寒冷气候。最著名的一次冰期发生在距今6亿年左右,几乎在现今所有大陆上都留下了可靠的记录,地质学上称为瓦伦格冰期。不管怎样,在地球上很好保存了距今6亿到8亿年的地层中,几乎都能找到同期的冰川沉积。很显然,这个寒冷气候是一个全球性事件。第二,在地球的历史中,很多数据表明,地球在距今6到8亿年间,冰积岩大多沉积在中、低纬度附近,换句话说,也就是赤道和赤道附近,也是陆地主要分布的区域。这方面的资料得出这个结论:广泛的寒冷气候发生在地球的赤道及其附近区域。
地球膨裂说认为,虽然生命在38亿年前形成,但因为地球逐渐变冷,直到8亿年前的“雪球地球”时期的零下50度,冰层12000米厚,物种的进化速度非常缓慢。
“雪球”为什么解冻,变成现在这样的地球,地球膨裂说认为,8亿年前,由于地球内部的放射性物质不断衰变放出热量,使地球发生较大膨裂,造成大量岩浆喷出地壳,使地球的气温急聚升高,冰川溶化,冰臼就是在这一时期形成的。地球气温从震旦纪(8亿年前)的摄氏零下50度,上升到现在的最高温度摄氏58度,8亿年上升了108度,地球的气温平均每1千万年自然升高1.35摄氏度。
地球膨裂说认为,8亿年前地球的气温急聚升高,非常适合生物繁衍,进化速度急聚增加,所以发生了寒武纪生命大爆发。
作者:赖柏林
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前寒武纪也称“前古生代”,古生代第一个纪-寒武纪(距今约六亿年)之前的地质时代。
漫长的前寒武纪
寒武纪的开始,标志着地球进入了生物大繁荣的新阶段。而在寒武纪之前,地球早已经形成了,只是在几十亿年的漫长过程中一片死寂,那时地球上还没有出现门类众多的生物。这样,科学家们便把寒武纪之前这一段漫长而缺少生命的时间称作前寒武纪。前寒武纪约占全部地史时间的六分之五,由于没有足够的生物依据,我们对地球的这段历史知之甚少。
根据有关生命活动迹象的宝贵资料,也是为了研究上的便利,地质学家把漫长的前寒武纪分为太古代、元古代两部分。太古代之前(地球形成之初-38亿年前)则有多种不同的称呼。
太古代离我们久远,其时限约从38亿年至26亿年前,长达12亿年。太古代是具有明确地史记录的最初阶段。在这漫长的12亿年间,是地球形成后的初始期,地表到处形成童山和荒漠,由于年代久远,确实很难寻觅到化石,人们对这一时期的生命活动了解得很少。但20世纪后半期,科学家们陆续在南非和澳大利亚获得了重大收获,在变质程度不太剧烈的沉积岩层中发现了叠层石,这是微生物和藻类活动的产物。此外,人们在这些古老的岩层中还分析出大量的有机化合物(如苯、烃基苯等)和环形化合物(如呋喃、甲醇、乙醛等)。在南非的一套古老沉积岩中,科学家们借助先进的精密观测仪器,发现了200多个与原核藻类非常相似的古细胞化石,这些微体化石一般为椭圆形,具有平滑的有机质膜,这是人们迄今为止发现的最古老、最原始的化石,也是在太古代地层中发现的最有说服力的生物证据。从生物界看,这是原始生命出现及生物演化的初级阶段,当时只有数量不多的原核生物,他们只留下了极少的化石记录。从非生物界看,太古宙是一个地壳薄、地热梯度陡、火山—岩浆活动强烈而频繁、岩层普遍遭受变形与变质、大气圈与水圈都缺少自由氧、形成一系列特殊沉积物的时期;也是一个硅铝质地壳形成并不断增长的时期,又是一个重要的成矿时期。
元古代的时限自26亿年前至5.7亿年,在这段地史中,原核生物演化为真核细胞生物,形成地史时期的菌-藻类时代。人们在这一时期的古老地层中发现过微古植物化石、宏观藻类化石及叠层石。仅在我们中国,古生物学家就已发现元古代不同时期的微古植物化石80余属、近200个种,生命在元古代得到进一步繁荣,那时的地球已不再是满目荒芜了。初期地表已出现了一些范围较广、厚度较大、相对稳定的大陆板块。因此,在岩石圈构造方面元古代比太古代显示了较为稳定的特点。早元古代晚期的大气圈已含有自由氧,而且随着植物的日益繁盛与光合作用的不断加强,大气圈的含氧量继续增加。元古代的中晚期藻类植物已十分繁盛,明显区别于太古代。
元古代末期,大约从8.5-5.7亿年,被命名为震旦纪,这是因为这段时间在生命演化历程中具有呈前启后的意义,并且它的命名地是在中国。
“震旦(Sinian)”意指中国,古印度就称华夏大地为“震旦”,德国地质学家首先把它用于地层学,后来许多学者都仿效使用,但含义有所不同。后来地质学家们重新定义了震旦纪,我国著名地质学家李四光等在长江三峡建立起完整的震旦纪地质剖面,这就是有名的峡东剖面,它向全世界提供了地层对比的依据。
震旦纪已有了明确的生物证据,在动物界出现了低等的小型具硬壳的物种,以及大量裸露的高级动物,后者就是发现于澳大利亚的埃迪卡拉动物群。在植物方面表现为高级藻类(如红藻、褐藻类等)的进一步繁盛,宏观藻类也得到飞速的发展,这时的地球已彻底改变一片死寂、毫无生气的面貌了。
震旦纪(Sinian period)是元古代最后期一个独特的地史阶段。从生物的进化看,震旦系因含有无硬壳的后生动物化石,而与不含可靠动物化石的元古界有了重要的区别;但与富含具有壳体的动物化石的寒武纪相比,震旦系所含的化石不仅种类单调、数量很少而且分布十分有限。因此,还不能利用其中的动物化石进行有效的生物地层工作。震旦纪生物界最突出的特征是后期出现了种类较多的无硬壳后生动物,末期又出现少量小型具有壳体的动物。高级藻类进一步繁盛,微体古植物出现了一些新类型,叠层石在震旦纪早期趋于繁盛,后期数量和种类都突然下降。再从岩石圈的构造状况来看,震旦纪时地表上已经出现几个大型的、相对稳定的大陆板块,之上已经是典型的盖层沉积,与古生界相似。因此,震旦纪可以被认为是元古代与古生代之间的一个过渡阶段。
埃迪卡拉动物群主要由类似水母类、蠕虫类、海鳃纲的生物所组成,多保存为印痕化石,尽管它们的形态、结构都很原始,但它们被认为是20 世纪古生物学最重大的发现之一。这一发现使科学界摈弃了长期以来认为在寒武纪之前不可能出现后生动物化石的传统观念。所谓后生动物即是指相对于原生动物的各种多细胞动物。埃迪卡拉动物群主要由类似水母类、蠕虫类、海鳃纲的生物所组成,多保存为印痕化石,尽管它们的形态、结构都很原始,但它们被认为是20 世纪古生物学最重大的发现之一。这一发现使科学界摈弃了长期以来认为在寒武纪之前不可能出现后生动物化石的传统观念。所谓后生动物即是指相对于原生动物的各种多细胞动物。
编辑词条埃迪卡拉动物群主要由类似水母类、蠕虫类、海鳃纲的生物所组成,多保存为印痕化石,尽管它们的形态、结构都很原始,但它们被认为是20 世纪古生物学最重大的发现之一。这一发现使科学界摈弃了长期以来认为在寒武纪之前不可能出现后生动物化石的传统观念。所谓后生动物即是指相对于原生动物的各种多细胞动物。
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寒武纪生命大爆发 生物种类繁多
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