生命大爆发的印记——埃迪卡拉动物群

生命大爆发的印记——埃迪卡拉动物群

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，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，绝大多数无脊椎动物门在几百万年的很短时间内出现了。这种几乎是“同时”地、“突然”地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”。

寒武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。100多年以来的证据产生出解释寒武爆发的两种基本观点。一种观点认为，寒武爆发是一种假象，由于进化是渐进的，所谓的“爆发”只是表明首次在生物化石记录中发现了早在前寒武纪就已经广泛存在并发展的生物，其他的生物化石群则可能由于地质记录的不完全而“缺档”，造成这种“缺档”的原因是前寒武纪地层经历着热与压力，其中的化石被销毁了。另一种观点认为，寒武爆发代表了生物进化过程中的真实事件。

1965年，两位美国物理学家提出了寒武爆发是由于地球大气的氧水平这个物理因素造成的。他们认为，在早期地球的大气中含有很少或根本就没有自由氧，氧是前寒武纪藻类植物光合作用的产物并逐渐积累形成的。后生动物需要大量的氧，一方面用于呼吸作用，另一方面氧还以臭氧的形式在大气中吸收大量有害的紫外线，使后生动物免于有害辐射的损伤。

从化石资料来看，真核藻类大约在9亿年前出现了有性生殖，实际上，有性生殖出现得更早。有性生殖的发生在整个生物界的进化过程中有着极其重大的作用，由于有性生殖提供了遗传变异性，从而有可能进一步增加了生物的多样性，这是造成寒武爆发的原因之一。

生物收割者假说是美国生态学家斯坦利提出的，斯坦利认为，在前寒武纪的25亿年的多数时间里，海洋是一个以原核蓝藻这样简单的初级生产者所组成的生态系统，营养级简单唯一。由于物理空间被这种种类少但数量大的生物群落顽强地占据着，所以这种群落的进化非常缓慢，从未有过丰富的多样性。寒武爆发的关键是草食收割者的出现和进化，收割者为生产者有更大的多样性制造了空间，而这种生产者多样性的增加又导致了更特异的收割者的进化。营养级金字塔按两个方向迅速发展，从而使得整个生态系统的生物多样性不断丰富，最终导致了寒武纪生命大爆发的产生。

寒武爆发作为地史上的第二大悬案一直为人们所关注。随着化石的不断发现及新理论的建立，这一谜团最终将大白于天下。

对于寒武纪生命大爆发最有说服力的无疑就是埃迪卡拉动物群。1947年，在澳大利亚南部的阿得雷德山脉以北的埃迪卡拉地区，发现了一些圆形的像水母样的印痕化石，称为“埃迪卡拉动物群”。它包含了多种形态奇特的动物化石:身体巨大而扁平、多呈椭圆形或条带形，具有平滑的有机质膜，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。

在后来对埃迪卡拉地区重新进行深入细致的研究中，采集到几千块化石，有的是圆形的压印，同现代水母相似;有的是柄状的印痕，与现代的海鳃相似，也是一种腔肠动物;有的像细长的蠕虫那样的印痕，有一个像马蹄形的头和约40个完全相同的体节所组成，与现代的环节动物相似;还有椭圆形、盾形印痕，并且有T形的纹道，可能是节肢动物，它们同现在已知的任何一种生物都不相似。奇怪的形态令许多学者相信，埃迪卡拉(型)动物群是后生动物出现后的第一次适应辐射，它们采取的不同于现代大多数动物采取的形体结构变化方式。不增加内部结构的复杂性，只改变躯体的基本形态，变得非常薄，成条带状或薄饼状，使体内各部分充分接近外表面，在没有内部器官的情况下进行呼吸和摄取营养。

埃迪卡拉动物群的发现和研究，大大地促进了前寒武纪古生物学的发展，也纠正了过去认为无脊椎动物在寒武纪初期才发生的观点;也把原来以为只有6亿年左右的后生动物历史，大大向前推进了。

埃迪卡拉动物群的组成说明它生活于海洋环境，从沉积物来看说明是浅海，大概只有6～7米的深度，并距海岸很近。在这样的环境下，蠕虫状动物可在海底沙里钻洞或在沙上觅食，海羽笔类可以扎根沙里。大多数水母是从开阔海洋漂浮而来的。一些狄更逊蠕虫体在它们被埋藏的地方显示了收缩与扩张。还有一个种有许多大小不同生长阶段的个体，这说明它们生活的地方与埋藏的地方很近。可以认为艾迪卡拉(型)动物群是在元古宙末期大气氧含量较低的条件下后生动物大规模占领浅海的一次尝试，结果失败了，而导致绝灭。在后来的演化过程中，后生动物采取了第二种方式，使内部的器官复杂化和物种多样化的发展，即生物系统演化。