寒武紀生物大爆發寒武紀的概念及分類寒武紀生物群特征寒武紀生物大爆發寒武紀生物大爆發的發現寒武爆發的原因探討寒武紀的概念及分類寒武紀是古生代的第一個紀。“寒武”源自英國威爾士的古拉丁文“Cambria”。日文音譯，我國沿用。1936年賽德維克在英國西部的威爾士一帶進行研究，在羅馬人統治的時代，北威爾士山曾稱寒武山，因此賽德維克便將這個個時期稱為寒武紀。寒武紀開始于距今5.42億年，延續時間為5370萬年。

寒武紀分為早寒武世、中寒武世和芙蓉世，分別以賀爾姆蟲、奇異蟲和油櫛蟲為代表。

寒武紀生物群特征動物群以具有堅硬外殼的、門類眾多的海生無脊椎動物大量出現為其特點，是生物史上的一次大發展。其中三葉蟲最為常見，是劃分寒武系的重要依據。其它尚有無鉸、幾丁質外殼的腕足類小舌形貝、小園貨貝以及古杯類和軟舌螺等。植物群以藻類為主，還有一些微古植物。寒武紀三葉蟲群分區現象特別明顯。動物地理區主要有兩個，即東方太平洋區和西方大西洋區。大西洋動物群，其分布范圍包括大西洋兩岸，如西北歐及美洲最東部新英格蘭地帶。太平洋動物群，則以萊德利基蟲、庫庭蟲和褶盾蟲為代表。寒武紀生物大爆發在寒武紀開始后，絕大多數無脊椎動物門在幾百萬年的很短時間內出現了。這種幾乎是“同時”地、“突然”地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”。生物進化這個時期，帶殼、具骨骼的海洋無脊椎動物趨向繁榮，它們營底棲生活，以微小的海藻和有機質顆粒為食物。其中，最繁盛的是節肢動物三葉蟲，其次是腕足動物、古杯動物、棘皮動物和腹足動物。在潮濕的低地，可能分布有苔蘚和地衣類的低等植物，但它們還缺乏真正的根莖組織，難以在干燥地區生活；無脊椎動物也還沒有演化出適應在空氣中生活的機能。寒武紀沒有真正的陸生生物，大陸上缺乏生氣，荒涼一片。寒武紀的生物形態奇特，和我們現在地球上所能看見的生物極不相同。比較著名的有早寒武世云南的澄江動物群、加拿大中寒武世的布爾吉斯頁巖生物群。澄江動物群布爾吉斯頁巖動物群寒武紀生物大爆發的發現1910年，在北美位于寒武紀海洋中的落基山脈發現了距今約5.3億年中寒武紀時期的“布爾吉斯動物群”。1947年在澳大利亞南部發現了距今6.8億~6億年之間的“埃迪卡拉動物群”，包含三個門、19個屬，24種低等無脊椎動物。1984年在我國云南澄江縣帽天山發現的距今約5.7億年的化石群——云南澄江動物群，是“寒武爆發”的典型代表，被稱為“20世紀最驚人的發現之一”，是世界迄今為止所發現的最古老、保存最完整的帶殼原生動物群。云南澄江動物群澄江動物群是寒武爆發的典型代表，它是世界上目前所發現的最古老、保存最為完整的帶殼后生動物群。該動物群是我國青年古生物學家侯先光1984年在云南澄江縣帽天山首先發現的。這是一個內容十分豐富、保存非常完美，距今約5.7億年的化石群，其成員包括水母狀生物、三葉蟲、具附肢的非三葉的節肢動物、金臂蟲、蠕形動物、海綿動物、內肛動物、環節動物、無絞綱腕足動物、軟舌螺類、開腔骨類，以及藻類等，甚至還有屬于低等脊索動物或半索動物(如著名的云南蟲)等。由于許多動物的軟組織保存完好，為研究早期無脊椎動物的形態結構、生活方式、生態環境等提供了極好的材料，同時也成為了探索地球上大殼后生動物爆發事件的重要窗口。寒武爆發的原因探討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。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。綜述寒武紀的開始，標志著地球進入了生物大繁榮的新階