寒武纪古生物和地球 寒武纪和古生代的关系

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 前寒武纪古生物和地球早期生命起源与进化

传统的古生物学以显生宙寒武纪之后的化石为研究材料,而对前寒武纪的化石知之甚少。其主要原因是前寒武纪地层中寻找化石记录十分困难,这可能是由于该时期生物原本就很稀少,或者多为软体不具硬壳难以保存,再加上古老地层已遭受多次和不同程度的破坏。但是,早期生物恰恰是认识整个生命历史的关键。前寒武纪历史占据整个地球历史的7/8,因此,不清楚其生命开始阶段和绝大部分时期的情况就无法谈及生命的起源和进化。前寒武纪古生物一直是古生物学研究的薄弱环节,但在最近几十年来,在这一领域内取得了重大的发现和突破,如一些古老生物化石的发现,可视为当代古生物学上的重要进展。

目前,在最古老的太古宙岩石中找到的生命记录有:①有机质微结构(organicmic rostructure);②具有机质壁的微生物化石(organic walled microfossil);③叠层石(stromatolites);④沉积碳和石墨(sedimentary carbon and graphites)。但是,关于这些物质是不是真正微生物遗体化石尚有争论,仍处于探索阶段。在元古宙已有可靠的原核生物和真核生物的出现。其早期、中期以菌藻类微体生物为主,多细胞后生植物一般认为出现在1300~1400Ma前后。最近在中国华北蓟县在约1700Ma前的地层中,发现了可信的宏观藻类。后生动物出现原认为在元古宙的晚期,即距今约600~700Ma前后,如最著名的澳大利亚的埃迪卡拉动物群,现除南极洲之外,世界其他各洲均已陆续发现。近年来,在中国和加拿大发现大量相当于埃迪卡拉动物群时代(600~700Ma前后)和早于埃迪卡拉动物群(700~900Ma前后)的后生动物实体化石。在中国徐淮地区称为淮南生物群;在辽东称为辽南生物群;在加拿大是小达尔群内的化石,这可能是目前所知早于埃迪卡拉动物群保存最古老的后生动物化石。值得一提的是,有报道称,在美国得克萨斯州中元古代阿拉莫尔组燧石层(年龄约为1200Ma)中获得有后生动物起源方面的新证据,这是充填有沉积物的管状体,猜测为后生动物的觅食痕迹。这是否为真正的后生动物,尚待进一步研究和证实。

探讨生命的起源和进化涉及的内容很广,它不仅仅局限于古生物学,而且还涉及到生物学、地质学、化学、天文学以及其他学科。只有多学科交汇和共同努力才能获得理想的成果。

寒武纪为何会发生生命大爆发?这个时期都出现了哪些生物?

说到大爆炸,对生物学不太了解的朋友可能就不太清楚了。事实上,他们经历了生命史上的一个神秘时期。在此期间,地球上的生物物种无缘无故地突然繁荣起来。很多物种突然出现。到目前为止,他们不知道这些生物物种来自哪里。直到现在,这个谜题还是一个未解之谜。

这期间,生物学上有一个专有名词,叫做“寒武纪生物大爆发”。地层中突然出现了多种无脊椎动物化石,基本上在寒武纪开始后的短短几百万年间,就突然出现了大量的多细胞生物,包括几乎所有生物群的祖先。然而,这些动物的祖先在较老的地层中没有发现。在生物考古中,这些各种生物化石的突然出现,代表了那个时期地球上众多生物物种的突然出现,被古生物学家称为“寒武纪生命大爆发”,简称“寒武纪大爆发”,标志着地球上生物进化史上的一个新景象。

著名生物学家达尔文在《物种起源》中也提到了这一现象,这让他感到困惑,并认为这将作为反对他的进化论的有力证据。但他也提出了一个可信的解释:寒武纪动物一定来自前寒武纪动物的祖先,它们也是经过漫长的进化过程才出现的。这些动物化石的“突然性”和前寒武纪动物化石的缺乏是由于不完整的地质记录或旧地层被淹没在海洋中

关于寒武纪生物大爆发的原因有很多推论。人们普遍认为,地球大气中的氧气含量突然增加,比氧气含量高出近十个百分点。增加的原因可能与海洋中的蓝藻有关。充足的氧气为生物爆炸提供了条件,良好的气候和生态环境为生物爆炸提供了物质基础。

另外,有人认为这种生物爆炸与动物有性繁殖的繁荣有关,因为有性繁殖使动物的基因更加全面,更有利于自身的发展和进化,所以催生了物种爆炸。

关于古生代和寒武纪的介绍

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