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寒武紀生命大爆發的真正原因

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樓主
online_admin 發表于 2014-7-5 00:36:30 | 只看該作者 |只看大圖 回帖獎勵 |倒序瀏覽 |閱讀模式
寒武紀生命大爆發的真正原因
寒武紀生命大爆發被稱為古生物學和地質學上的一大懸案。寒武紀生命大爆發自達爾文以來就一直困擾著進化論等學術界。大約6億年前,在地質學上稱做寒武紀的開始,絕大多數無脊椎動物門在只2000多萬年時間內出現了。這種幾乎是“同時”地、“突然”地在2000多萬年時間內出現在寒武紀地層中門類眾多的無脊椎動物化石(節肢動物、軟體動物、腕足動物和環節動物等),而在寒武紀之前更為古老的地層中長期以來卻找不到動物化石的現象,被古生物學家稱作“寒武紀生命大爆發”,簡稱“寒武爆發”。
寒武紀生命大爆發的真正原因55 / 作者:傷我心太深 / 帖子ID:18170,47491

達爾文在其《物種起源》的著作中提到了這一事實,并大感迷惑。他認為這一事實會被用做反對其進化論的有力證據。但他同時解釋到,寒武紀的動物的祖先一定是來自前寒武紀動物,是經過很長時間的進化過程產生的;寒武紀動物化石出現的“突然性”和前寒武紀動物化石的缺乏,是由于地質記錄的不完全或是由于老地層淹沒在海洋中的緣故。這就是至今仍被國際學術界列為“十大科學難題”之一的“寒武紀生命大爆發”。 依照傳統和經典的生物學理論,即達爾文生物進化認為,生物進化經歷了從水生到陸地、從簡單到復雜、從低級到高級的漫長的演變過程,這一過程是通過自然選擇和遺傳變異兩個車輪的緩慢滾動逐漸實現的。

科學家們為揭示“寒武紀大爆發”的原因提出了種種假說。陳均遠研究員提出寒武紀生物突變具有極明顯的自發性進化行為的設想;舒德干教授提出“寒武紀暖水與冷水兩大古生物地理分區"的假說等,但目前還沒有一個清晰、證據確鑿、令人信服的解釋。

寒武紀生命大爆發吸引了無數的古生物學家和進化論者去尋找證據探討其起因,但都沒有找到寒武紀生命大爆發的真正原因,所以把寒武紀生命大爆發認為是反對進化論的有力證據。

地球膨裂說認為“雪球地球’冰期后地溫急聚升高是寒武紀生命大爆發的真正原因。“雪球地球”理論認為,地球在距今7.5億到5.8億年前曾經經歷了一次極其嚴重而漫長的冰河時代——瓦蘭吉爾期。當時不僅陸地全部被冰川覆蓋,海洋表面也被完全凍結,液態水靠來自地球核心的熱量支持,存在于1公里厚的冰層下。如果從太空看,地球完全是一巨大的“雪球”。“雪球地球”假說最早由美國地質學家約瑟夫•可西文克博士1992年首先提出。“雪球地球”的假說有哪些根據?第一,地球在距今6億到8億年間廣泛發育了一層或多層稱為“冰積巖”的冰川沉積,它代表了全球性的寒冷氣候。最著名的一次冰期發生在距今6億年左右,幾乎在現今所有大陸上都留下了可靠的記錄,地質學上稱為瓦倫格冰期。不管怎樣,在地球上很好保存了距今6億到8億年的地層中,幾乎都能找到同期的冰川沉積。很顯然,這個寒冷氣候是一個全球性事件。第二,在地球的歷史中,很多數據表明,地球在距今6到8億年間,冰積巖大多沉積在中、低緯度附近,換句話說,也就是赤道和赤道附近,也是陸地主要分布的區域。這方面的資料得出這個結論:廣泛的寒冷氣候發生在地球的赤道及其附近區域。

地球膨裂說認為,雖然生命在38億年前形成,但因為地球逐漸變冷,直到8億年前的“雪球地球”時期的零下50度,物種的進化速度非常緩慢。

“雪球”為什么解凍,變成現在這樣的地球,地球膨裂說認為,8億年前,由于地球內部的放射性物質不斷衰變放出熱量,使地球發生較大膨裂,造成大量巖漿噴出地殼,使地球的氣溫急聚升高,冰川溶化,冰臼就是在這一時期形成的。地球氣溫從震旦紀(8億年前)的攝氏零下50度,上升到現在的最高溫度攝氏58度,8億年上升了108度,地球的氣溫平均每1千萬年自然升高1.35攝氏度。

地球膨裂說認為,8億年前地球的氣溫急聚升高,非常適合生物繁衍,進化速度急聚增加,所以發生了寒武紀生命大爆發。
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online_member 發表于 2014-12-14 16:03:20 | 只看該作者
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ico_lz  樓主| 發表于 2015-2-1 21:25:31 | 只看該作者
我們所在的宇宙快速形成于約135億年前的一次大爆炸事件。其后,大約經過了85億年的時間,才出現了第二代恒星太陽;再經過大約5億年,人類目前居住的行星地球才開始出現。
    在地球出現之后的幾千萬年至3億年間,地球表面的溫度下降至攝氏100度以下,通過冷凝降水形成了原始海洋。在這期間,地球很可能多次遭受大隕石的撞擊,而使全球海洋全部蒸發。一些科學家計算出,一個約500公里直徑的隕石撞擊,就足可以使地球海洋全部蒸發。這種撞擊、海洋蒸發和海洋重新出現的過程也許在地球早期曾經重復過很多次。我們已知的現在保存下來地球最早的沉積巖年齡約為40億年;最早顯示生命存在的有機物為38.5億年;已在澳大利亞和非洲發現最古老的生命(古細菌等)為35億年。地球上具有細胞核的真核細胞生物大約出現在21億年前,而確證為多細胞動物的歷史則不超過6億年。
  在距今約5.4億年前的寒武紀早期,發生了整個生命史上最為壯觀最為迅速的生物創新事件,即在不到地球生命史1%的時間里,爆發式產生了地球上絕大多數動物門類,俗稱“寒武紀生物大爆發”,簡稱 “寒武大爆發”。從此以后,地球上的古生物化石記錄變得“顯而易見”了。于是,地史學上便以這一時刻為界,將地球發展歷史習慣上劃分為兩大階段。這后一段常見化石的時代稱為“顯生宙”,而將5.4億年以前化石極少的漫長歷史合稱為“隱生宙”。顯生宙又可由老到新劃分為“百家爭雄”的古生代(距今5.4億年至2.51億年前)、“恐龍爭霸”的中生代(2.51億至0.65億)和哺乳類、鳥類和開花植物統治地球的新生代(0.65億年前至今)。
  澄江動物群是這段生命史上最為壯觀也最為迅速的大爆發時期的代表。 “昆明魚”被證明是人類所發現的最古老的脊椎動物。“它將人類已知的最古老的脊椎動物記錄向前推進了約5000萬年”,《自然》雜志以“逮住天下第一魚”為題,專題述評了這項發現。澄江動物群中的昆明魚、海口魚,不僅僅是最古老的脊椎動物,“而且也是最原始的脊椎動物,很可能代表著由無頭類向魚類骨干譜系演化的一種過渡類型”。
    達爾文進化論所面臨的一個難題是,既然物種是逐漸演變而來的,那為何在世界上我們不能見到中間過渡的演化類型呢?因此,達爾文雖然在理論上描述了整個演化進程,但是由于缺乏證據而備受攻擊。這也就是始祖鳥發現之后給了進化論那么大支持的原因。而昆明魚是生物進化歷史上的一個更早的過渡階段,它是從無脊椎動物向有脊椎動物的過渡,從無頭到有頭的一個過渡;由于它開始演化出最原始的脊椎骨和極為簡單的小頭顱,所以,合乎邏輯的解釋是,‘天下第一魚’應該代表著我們人類最初萌生脊椎骨和頭顱雛形的遠古源頭。
  地球上的動物包括脊椎動物和無脊椎動物兩大類群,進化生物學必須回答的一大命題就是:無脊椎動物到底是如何演化過渡到脊椎動物的?——這也是唯心神創論詬病進化論的主要攻擊點。國際學術界已經普遍認同天下第一魚是最古老最原始的脊椎動物,剩下的難題是,究竟是哪些無脊椎動物構成了通向‘天下第一魚’的階梯?
  對此學術界尚無一致的看法,但古蟲動物門的發現給這扇緊閉的學術之門打開了一道縫隙。原始魚類在形成頭顱和脊椎構造之前所出現的最重大的創新特征是鰓裂構造,它引發了動物體在取食、呼吸等新陳代謝上的重大革命。化石發現顯示,鰓裂的歷史源頭恰好就在古蟲動物門。從文化演化角度看,人類遠遠超出動物之上,然而從生物學上看——無論是形態學、發育學——尤其是分子生物學證據都顯示,我們人類與靈長類或者整個脊椎動物、甚至更低等的動物類群,都不存在本質的差別。于是,從動物連續演化譜系上看,我們人類可追溯的近代祖先是600萬年前的古猿,5億多年前的遠古祖先應該是‘天下第一魚’,而那些初具頭顱的遠古的始祖,很可能非常接近無頭無脊索的古蟲動物門。
  澄江動物群的系列發現為達爾文的“萬物共祖”的核心理念提供了新的支撐,也為進化論中一個難題的破解找到了關鍵證據——現代動物中很少能見到演化過渡類型,這令達爾文十分困惑。其實,過渡類群常常由于地理分布窄、時代壽命短促,很容易逃出觀察者的視力范圍。澄江動物群中保存了大量形形色色的演化過渡類型動物,這在很大程度上為進化論解了圍。
地板
ico_lz  樓主| 發表于 2015-2-1 21:26:50 | 只看該作者
寒武爆發吸引了無數的古生物學家和進化論者去尋找證據探討其起因。100多年以來的證據產生出解釋寒武爆發的兩種基本觀點。一種觀點認為,寒武爆發是一種假象,這是某些達爾文或新達爾主義者所持的觀點。由于進化是漸進的,所謂的“爆發”只是表明首次在生物化石記錄中發現了早在前寒武紀就已經廣泛存在并發展的生物,其它的生物化石群則可能由于地質記錄的不完全而“缺檔”,造成這種“缺檔”的原因是前寒武紀地層經歷著熱與壓力,其中的化石被銷毀了。由于發現前寒武紀化石沉積層中存在大量象細菌和藍藻這樣簡單的原核生物,因而這一解釋不再有說服力。另一種觀點認為,寒武爆發代表了生物進化過程中的真實事件,科學家從物理環境和生態環境的變化兩個方面來解釋這一現象。

1965年,兩位美國物理學家提出了寒武爆發是由于地球大氣的氧水平這個物理因素造成的。他們認為,在早期地球的大氣中含有很少或根本就沒有自由氧,氧是前寒武紀藻類植物光合作用的產物并逐漸積累形成的。后生動物需要大量的氧,一方面用于呼吸作用,另一方面氧還以臭氧的形式在大氣中吸收大量有害的紫外線,使后生動物免于有害輻射的損傷。

生物學家則從生物本身的生態關系來探討這一問題,因為地質學的證據否定了這種氧理論的觀點。大約在距今10億年至20億年之間廣泛沉積層中含有大量嚴重氧化的巖石,這說明在這一時期內已經存在足夠生命爆發的氧條件。因而生物學家從兩個重要事件的出現來探索造成寒武爆發的原因,即有性生殖的產生和生物收割者的出現。

從化石資料來看,真核藻類大約在9億年前出現了有性生殖,實際上,有性生殖出現得更早。有性生殖的發生在整個生物界的進化過程中有著極其重大的作用,由于有性生殖提供了遺傳變異性,從而有可能進一步增加了生物的多樣性,這是造成寒武爆發的原因之一。

生物收割者假說是美國生態學家斯坦利提出的,是一種解釋寒武爆發的生態學理論,即收割原則。斯坦利認為,在前寒武紀的25億年的多數時間里,海洋是一個以原核藍藻這樣簡單的初級生產者所組成的生態系統。這一系統內的群落在生態學上屬于單一不變的群落,營養級也是簡單唯一的。由于物理空間被這種種類少但數量大的生物群落頑強地占據著,所以這種群落的進化非常緩慢,從未有過豐富的多樣性。寒武爆發的關鍵是草食收割者的出現和進化,即食用原核細胞(藍藻)的原生動物的出現和進化。收割者為生產者有更大的多樣性制造了空間,而這種生產者多樣性的增加又導致了更特異的收割者的進化。營養級金字塔按兩個方向迅速發展:較底層次的生產者增加了許多新物種,豐富了物種多樣性,在頂端又增加了新的“收割者”,豐富了營養級的多樣性。從而使得整個生態系統的生物多樣性不斷豐富,最終導致了寒武紀生命大爆發的產生。

對于“收割理論”科學家們目前還沒有找到直接的證據來證明其正確性,然而,一些間接的證據支持了這一理論。間接證據之一來自于前寒武紀疊層石,這些由藻類組成的疊層石中保存了前寒武紀最豐富的生產者群落。今天,疊層石僅盛產于缺少后生動物收割者的貧瘠環境中,如超鹽量的咸水湖中。藻類在前寒武紀地層中的大量存在,大概反映了當時收割者的貧乏。另外,生態學野外研究也提供了一些間接的證據,研究表明,在一個人工池塘中,放進捕食性魚,會增加浮游生物的多樣性;從多樣的藻類群落中去掉海膽,會使某一藻類在該群落中占統治地位而多樣性下降。

寒武爆發作為地史上的第二大懸案一直為人們所關注。隨著化石的不斷發現及新理論的建立,這一迷團最終將大白于天下。
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online_member 發表于 2015-4-21 22:31:55 | 只看該作者
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