經(jīng)歷了超過(guò)40億年的漫漫長(zhǎng)夜，5.6億年前，地球迎來(lái)一個(gè)嶄新的時(shí)代——寒武紀(jì)。
由微生物主宰的隱生世界從此不復(fù)存在，宏觀的生物開(kāi)始登上地球生命的舞臺(tái)，復(fù)雜生物的全方位輻射鋪張，讓海洋變得熙熙攘攘，地球完成了從隱生宙到顯生宙的跨越。
當(dāng)達(dá)爾文第一次看到寒武紀(jì)生物化石群時(shí)，他也自我懷疑了！
達(dá)爾文的進(jìn)化論認(rèn)為所有生物都只有一個(gè)共同祖先，生物是從簡(jiǎn)單到復(fù)雜，從單細(xì)胞到多細(xì)胞逐漸發(fā)展而來(lái)。但寒武紀(jì)的生物似乎是突然冒出來(lái)一樣，大量噴涌出現(xiàn)，這是進(jìn)化論無(wú)法解釋的。因此，達(dá)爾文一度認(rèn)為寒武紀(jì)生命大爆發(fā)只是化石爆發(fā)的假象, 并非真實(shí)的生物演化事件。
然而，在距今約 5.6億至5.2 億年的四千萬(wàn)年的時(shí)間里，地球確確實(shí)實(shí)經(jīng)歷了波瀾壯闊的寒武紀(jì)生命大爆發(fā)，這是一場(chǎng)革命的開(kāi)端，也是一段波濤暗涌的神秘時(shí)代，短暫而又美好。
在不到地球歷史 1%的時(shí)間里, 地球誕生了現(xiàn)今幾乎所有動(dòng)物門類的祖先，這些生物在短暫的時(shí)間內(nèi)快速演化，在幾近荒蕪的海洋世界繁衍生息, 漫無(wú)邊際地探索各種形態(tài)空間和生態(tài)策略的可能性, 在較短的時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生了大量的形體構(gòu)型和生態(tài)類型，把前寒武寂靜的海洋瞬間變成了熱鬧的動(dòng)物園，以動(dòng)物為主導(dǎo)的海洋生態(tài)系統(tǒng)初次形成。
當(dāng)埃迪卡拉紀(jì)晚期的軟體動(dòng)物還在海底巡游時(shí)，地球的初代霸主奇蝦悄悄登上了頂級(jí)掠食者的王座。奇蝦不按常理的彎道超車，讓它直接從厘米級(jí)的生物變成1米長(zhǎng)的巨獸，從眾多形狀微小的甲殼生物或者軟體生物中脫穎而出，以至于最初古生物學(xué)家發(fā)現(xiàn)它的時(shí)候竟把它的不同部位當(dāng)成不同生物處理。
奇蝦體長(zhǎng)1米，最長(zhǎng)可達(dá)2米，它們有一對(duì)帶柄的巨眼，一對(duì)分節(jié)的用于快速捕捉獵物的巨型前肢，兩側(cè)還有一雙適合游泳的槳狀附肢，讓它們得以在海洋中快速穿梭。它們巨大而又強(qiáng)壯的嘴部結(jié)構(gòu)讓它們可掠食當(dāng)時(shí)任何大型的生物，這對(duì)于當(dāng)時(shí)連眼睛、游泳能力都沒(méi)有的其他生物來(lái)說(shuō)，完全是致命的頂級(jí)捕食殺手。
于是，大量的動(dòng)物紛紛進(jìn)化出硬殼來(lái)防御，三葉蟲(chóng)就是代表！
三葉蟲(chóng)作為寒武紀(jì)海洋中作為最初級(jí)的消費(fèi)者，只能棲息在海底，啃食著弱小的浮游生物。雖然三葉蟲(chóng)也進(jìn)化出了眼睛這種最強(qiáng)的器官，但面對(duì)奇蝦的巨鉗，它們只能躲進(jìn)厚重的鎧甲，背上生長(zhǎng)出尖刺，演化出不同的形態(tài)防御結(jié)構(gòu)偷生。但是它們也算是進(jìn)化的成功者，三葉蟲(chóng)以數(shù)量取勝，遍布了整個(gè)寒武紀(jì)的海洋，以至于寒武紀(jì)又被稱為“三葉蟲(chóng)的時(shí)代”，直到三億年后的二疊紀(jì)才淡化出地球生命的舞臺(tái)。
寒武紀(jì)大爆發(fā)誕生了眾多稀奇古怪的生物，爆炸式的物種多樣性增長(zhǎng)使得海洋上演了一場(chǎng)氣勢(shì)磅礴的大戲。這場(chǎng)生命的大爆發(fā)并非單純的生物種類增加的過(guò)程，它導(dǎo)致了廣泛的生物礦化、動(dòng)物體型增大、軀體結(jié)構(gòu)的復(fù)雜化, 以及構(gòu)成動(dòng)物的大部分組織、器官和系統(tǒng)的形成。在四千萬(wàn)年的時(shí)間里，動(dòng)物的祖先有足夠的時(shí)間演化出眼睛、附肢、觸手、肌肉、腸道、血管、鰓、礦化骨骼等性狀和器官, 形成功能強(qiáng)大的消化、循環(huán)和神經(jīng)等系統(tǒng), 發(fā)生形態(tài)和生態(tài)的多樣化與復(fù)雜化。
寒武紀(jì)生命大爆發(fā)是地球歷史上，唯一一次動(dòng)物門類的大爆發(fā), 奠定了顯生宙以來(lái)海洋生態(tài)系統(tǒng)的演化基礎(chǔ), 然而若是深究“寒武紀(jì)生命大爆炸”的原因是什么？直到今天，恐怕科學(xué)家也很難說(shuō)清楚！只能通過(guò)殘留在地層中的跡象，窺探那個(gè)遙遠(yuǎn)的時(shí)代發(fā)生了什么。
6億年前，羅迪尼亞超大陸的裂解，可能促成了前寒武紀(jì)埃迪卡拉生物群的誕生。同樣地， 5.4億年前，位于在地球南半球的潘諾西亞超大陸發(fā)生裂解，分裂成岡瓦納大陸和三個(gè)小陸塊：勞倫大陸、波羅的大陸和西伯利亞大陸。
大量的裂解事件導(dǎo)致當(dāng)時(shí)地球的具有極長(zhǎng)的海岸線，同時(shí)裂解事件伴隨大量的火山噴發(fā)，地球溫度進(jìn)一步升高，雪球地球時(shí)代的冰川徹底消失，地球海平面上升，導(dǎo)致淺海海域分布面積擴(kuò)展，菌藻席復(fù)蘇。菌藻席的生長(zhǎng)使海床表面形成了一層穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)，為營(yíng)固著底棲生物提供了棲息基底，為生物的爆發(fā)提供了溫床。
其次，由于雪球地球的結(jié)束，冰川消退，大量地殼的物質(zhì)從陸地搬運(yùn)到海洋，包括構(gòu)成生命的鈣、鉀、磷等重要元素，從根本上改變了海洋的化學(xué)成分，海水中的磷酸鹽濃度急劇升高，海洋沉積物也從白云質(zhì)向石灰質(zhì)轉(zhuǎn)變，提供了生物進(jìn)化所需的鈣離子，這些新成分有助于促進(jìn)生物礦化，為生命提供了產(chǎn)生外殼和骨骼所需的化學(xué)物質(zhì)。
因此，曠闊的淺海海域、適宜的溫度、豐富的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，為生物多樣性的爆發(fā)提供了充足的環(huán)境條件和物質(zhì)基礎(chǔ)，讓奇蝦等頂級(jí)捕食者爬上霸主的地位。
根據(jù)美國(guó)生態(tài)學(xué)家史蒂文提出的“收割理論”，生態(tài)系統(tǒng)復(fù)雜化也是產(chǎn)生物種多樣性的基礎(chǔ)，大型捕食者的出現(xiàn)，避免了一種或少數(shù)幾種生物在生態(tài)系統(tǒng)中占絕對(duì)優(yōu)勢(shì)的局面，為其他物種的形成騰出空間。
在前寒武紀(jì)幾十億年的時(shí)間里，海洋生態(tài)系統(tǒng)的初級(jí)生產(chǎn)者主要為原核藍(lán)藻，它們?cè)谏鷳B(tài)學(xué)上屬于單一不變的群落，營(yíng)養(yǎng)級(jí)也十分簡(jiǎn)單。由于地球上的生存空間被種類少但數(shù)量龐大的生物群落頑強(qiáng)地占據(jù)著，導(dǎo)致生物進(jìn)化速度非常緩慢。而奇蝦等捕食生物的出現(xiàn)，改變了原有的生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，為其他生物創(chuàng)造了生存空間，增強(qiáng)了生態(tài)系統(tǒng)的生物多樣性。
因此，寒武紀(jì)的營(yíng)養(yǎng)級(jí)金字塔開(kāi)始向兩個(gè)方向迅速發(fā)展：低層次的生產(chǎn)者增加了更多新物種，豐富了物種多樣性；而頂端又增加了新的捕食者"，豐富了營(yíng)養(yǎng)級(jí)的多樣性，從而逐漸豐富了整個(gè)生態(tài)系統(tǒng)的生物群落，最終可能促進(jìn)寒武紀(jì)生命大爆發(fā)。
寒武紀(jì)生命大爆發(fā)是地球生命演化的必然歷程，是許多因素制衡條件下發(fā)生的自然過(guò)程, 需要許許多多、大小尺度不同的、內(nèi)在的和外在的必要條件, 小可以到元素和分子, 大可以到宜居的地球。無(wú)論哪一個(gè)必要條件不具備, 寒武紀(jì)大爆發(fā)都不會(huì)發(fā)生。
然而，就在生命大爆發(fā)發(fā)生五千多萬(wàn)年之后，地球迎來(lái)地質(zhì)歷史上第一次大清洗——奧陶紀(jì)生物大滅絕，地球上約49%的屬都在這次事件中消失了，那些生命的先驅(qū)消失在生命進(jìn)化的征程上，轟轟烈烈的寒武紀(jì)大爆發(fā)暫時(shí)告一段落。
一切會(huì)被塵土覆蓋，一切又都將會(huì)在廢土之上重建。雖然寒武紀(jì)大爆發(fā)以滅絕收尾，但生命的種子還在，進(jìn)化的故事仍在繼續(xù)，接下來(lái)的奧陶紀(jì)又將是一個(gè)波瀾壯闊的時(shí)代！
視頻鏈接：十大科學(xué)難題之一！寒武紀(jì)生命大爆發(fā)，生命為何突然出現(xiàn)了？——完——
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