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寒武紀大爆發

寒武紀大爆發（亦稱寒武紀生命大爆發，Cambrian Explosion），是相對短時期的進化事件，開始於距今5.41億年前的寒武紀時期，化石記錄顯示絕大多數的動物「門」都在這一時期出現了[1][2]。它持續了2千萬年[3][4]-2.5千萬年[5][6]，它導致了大多數現代動物門的發散。 因出現大量的較高等生物以及物種多樣性，於是，這一情形被形象地稱為生命大爆發。這也是顯生宙的開始。在世界各地發現的化石群共同印證了這一生命進化史上的壯觀景象，例如在加拿大的伯吉斯頁岩，和在中國的帽天山頁岩(澄江化石地)，清江生物群等。這一時期的化石群相當典型，非常多的不同種類的生物幾乎同時在這一時期出現。

寒武紀大爆發的事實證據也曾讓達爾文非常困惑，在《物種起源》中寫道：「這件事情到現在為止都還沒辦法解釋。所以，或許有些人剛好就可以用這個案例，來駁斥我提出的進化觀點」。但即使到達爾文死後一百多年的今日，寒武紀大爆發依舊是科學界的一大謎題，尚待更多的科學證據出土，也許就能窺見當時的實際情況，找出真正的原因。

寒武紀化石 編輯

寒武紀年代約為5.4億~4.8億年前，此時的生物化石大多具有較為堅硬的外殼，讓化石得以保存下來。


寒武紀進化出的生物 編輯

寒武紀進化出了世界上絕大部分現存的20多個動物門，也生活着具有堅硬外殼的生物，例如奇蝦和三葉蟲，此事件被稱為寒武紀大爆發或寒武紀生命大爆發，此時也進化出兩側對稱動物

前寒武紀生命 編輯

大約 10 億年前的動物證據 編輯

陡山沱組化石 編輯

洞穴 編輯

埃迪卡拉生物 編輯

貝克泉白雲石 編輯

埃迪卡拉紀——寒武紀早期骨骼化 編輯

寒武紀生命 編輯

微量化石 編輯

痕跡化石（洞穴等）是周圍生命的可靠指標，並表明寒武紀開始時生命的多樣化，動物在淡水領域的殖民速度幾乎與海洋一樣快[7]。

小殼動物群 編輯

世界上許多地方都發現了被稱為「小殼動物群（英語：Small shelly fauna）」的化石，其歷史可以追溯到寒武紀之前到寒武紀開始後約1000 萬年（內馬基特-達爾丁紀(Nemakit-Daldynian)和寒武紀第二期；參見寒武紀時間線）。 這些化石集合非常複雜：脊椎、骨片（裝甲片）、管子、古杯動物（海綿狀動物），以及非常像腕足動物門和蝸牛狀軟體動物的小貝殼，但都很小，大多為1 至2毫米長[8]。

雖然這些化石很小，但比產生它們的生物的完整化石要常見得多。 至關重要的是，它們覆蓋了從寒武紀開始到第一個化石庫（英語：Lagerstätten）（lagerstätten）的窗口：這是一個缺乏化石的時期。 因此，它們補充了傳統的化石記錄，並使得許多生物類群的化石範圍得以擴展。

早寒武世三葉蟲和棘皮動物 編輯

伯吉斯頁岩型保存 編輯

早寒武紀甲殼類動物 編輯

階段 編輯

有效性 編輯

作為倖存者偏差的寒武紀大爆發 編輯

 
藝術家印象下的海底的歐巴賓海蠍。歐巴賓海蠍為寒武紀大爆發現代興趣做出了最大的單一貢獻。

可能的原因 編輯

環境變化 編輯

氧氣含量增加 編輯

臭氧形成 編輯

雪球地球 編輯

寒武紀海水鈣濃度增加 編輯

發展解釋 編輯

生態解釋 編輯

埃迪卡拉紀末大滅絕 編輯

缺氧 編輯

眼睛的進化 編輯

掠食者和獵物之間的競爭 編輯

浮游動物的大小和多樣性增加 編輯

生態系統工程 編輯

複雜度閾值 編輯

針對寒武紀大爆發，學界曾經提出過幾種假設：

  1. 地球在寒武紀之後才出現足以保存化石的穩定岩層，而前寒武紀的沉積物毀於地熱和壓力無法形成化石。
  2. 動物到了寒武紀才進化出能夠形成化石的堅硬軀體。
  3. 大氣中累積足夠的氧氣量，足以使大量動物短時間進化，並且形成臭氧層隔離紫外光。
  4. 某些進化出眼晴的掠食性動物侵入物種穩定平衡的地區，減少原先佔優勢的寡佔物種，釋放生態棲位給其餘物種，並由於捕食-被捕食的競爭關係中促進大量物種歧異度的增加跟進化。
  5. 大爆發只是個假象，寒武紀初期生物的多樣性產生只是類似種群生長曲線，S形曲線中的快速上升段。

近年來研究認為，寒武紀大爆發跟埃迪卡拉紀末期滅絕事件有關：該次滅絕事件結束了隱生宙，為多細胞生命在顯生宙的發展鋪平了道路。

寒武紀早期生物多樣性的獨特性 編輯

參見 編輯

參考資料 編輯

  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. （原始內容存檔於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]. （原始內容存檔於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. （原始內容存檔於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.
  7. ^ Kennedy, M. J.; Droser, M. L. Early Cambrian metazoans in fluvial environments, evidence of the non-marine Cambrian radiation. Geology. 2011, 39 (6): 583–586. Bibcode:2011Geo....39..583K. doi:10.1130/G32002.1. 
  8. ^ Matthews, S.C.; Missarzhevsky, V.V. Small shelly fossils of late Precambrian and early Cambrian age: a review of recent work. Journal of the Geological Society. 1975-06-01, 131 (3): 289–303. Bibcode:1975JGSoc.131..289M. S2CID 140660306. doi:10.1144/gsjgs.131.3.0289. 

參考書目 編輯

  • 派克 著. 《第一隻眼的誕生：透視寒武紀大爆發的祕密》. 陳美君 中譯. 貓頭鷹出版. 2010. 
  • 史蒂芬·古爾德 著. 《達爾文大震撼：課本學不到的生命史》. 程樹德 中譯. 天下遠見出版. 2009. 

外部連結 編輯

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