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物種爆炸的原因

寒武紀出現“大爆炸”有幾個原因和條件:

(1)從地球環境來看,在寒武紀之前的震旦紀(8億年前),地表所有大規模的穩定地塊和重要的中間地塊都是從那時開始形成的,為生物的大發展提供了良好的條件。在震旦紀,地球的氣候發生了巨大的變化。震旦紀早期為全球冰期,後期(6.5億年前)大部分地區轉為幹熱。氣候的這種巨大變化是生物學大發展的動力。

(2)從生物學的角度來看,生命從誕生到前寒武紀有30多億年的歷史,其發展並不是同速線性的(上壹章已經討論過)。它隨著地球冷熱循環的變化(冰川運動和造山運動)不斷進行新的飛躍,使其發展速度加快。其加速的原因如下:壹是有上面提到的生物的鬥爭,生物在與環境變化的鬥爭中不斷發展自己。第二,有生物會在下壹章進壹步討論改造環境,為自身發展創造條件。例如,早期的大氣是無氧的。大約32億年前,藍藻出現,可以進行光合作用和固氮作用。它們曾經占據了幾乎整個地球的水域,在增加地球的氧氣方面發揮了特別重要的作用,從而促進了生物的發展。隨著生物的發展,大氣中的氧氣不斷增加並趨於穩定。到14~15億年前,地球已經形成了穩定的富氧大氣,為後來生物的大發展提供了最重要的條件。同時,有人認為藍藻大規模沈積碳酸鹽,將大氣中的二氧化碳轉移到巖石中。二氧化碳含量減少導致地表溫度降低,冰川出現,海平面變化,地形變化。認為是生物的作用,在震旦紀形成了有利於生物大發展的環境【當然冰川的出現是地球內外各種因素(來自宇宙)共同作用的結果,而不僅僅是生物因素】。以上兩個原因不斷相互促進,加速了生物的發展,所以到了晚震旦紀,已經出現了大量的高級裸動物群和少量的小型硬殼動物,以埃迪卡拉[66]為代表的軟體裸動物群遍布五大洲(已獲得數千個標本,包括水母、海鰓、蠕蟲等4個門30多個生物種,).很多都比較大,最大長度接近1米)。進入寒武紀後,地球發生各種地殼運動和環境變化,正如陳門格在《寒武紀生命大爆炸》[67]壹文中所說:“冰期後,氣候變暖、海平面上升和海侵造成新的生態環境和新的生態空間;與板塊構造運動密切相關的裂谷作用引起巖漿活動,火山活動頻繁,超大陸解體引起陸海格局的巨大變化;形成大規模碳酸鹽臺地,其邊緣因上升流循環富營養化水體,大規模磷酸鹽沈積和海水化學成分變化更有利於生物礦化的多樣化;古磁場頻繁波動和磁極轉換”等等。可以說,正是在寒武紀,生物有了更好的發展環境,由於環境各種變化的刺激,必然會促進此時生物的發展。同時,由於環境的各種變化,它在整個地球上是不均勻的。哪裏的變化大而快,哪裏就會促進生物學的發展。不同的變化會推動生物學向不同的方向發展,在相對不變的地方,就會相對穩定。雖然我們不能直接看到這些情況,但是我們今天看到的很多情況是可以對比的。比如前面提到的金魚的進化,金魚是由鯽魚進化而來的,但是金魚和鯽魚有很大的區別,這是因為家養環境和野生環境有很大的不同。由於環境的變化,不僅外貌發生了很大的變化,種類也有了很大的增加,而鯽魚變化不大。如果金魚沒有經過馴化,有據可查,我們也會認為金魚是“變異”的。人們認為“地球上生命的多樣性不是漸進的,而是突變的。”比如到了寒武紀,生物的分布已經很廣了,動物的活動能力已經很強了。同壹物種的個體可以進入不同的環境,這進壹步促使它們向不同的方向發展,進化成各種類型。同時,它們的變化速度也會不壹樣,甚至差距會很大,從而產生“漸變”和“突變”(急速變化)的不同表現。

(3)從時間上來說,寒武紀是654.38+億年[從埃迪卡拉動物群(6.5億年前)到澄江動物群(5.3億年前),是654.38+億年以上],相對於生物的發展史和地球的年齡來說是短的,但相對於生物個體的年齡來說。寒武紀以後,生命也隨著地球環境的變化有了很大的飛躍,發展的更大更快。我們人類是在地球最後壹次冰期之後出現的,只有幾百萬年的歷史。