寒武纪为什么会突然的发生生物物种大爆发？

寒武纪生命大爆发（Cambrian Explosion）是一个让达尔文都觉得头疼的现象，在《物种起源》中，他写道：这件事情到现在为止都还没办法解释。所以，或许有些人刚好就可以用这个案例，来驳斥我提出的演化观点。

确实，寒武纪生命大爆发来得太突然、太剧烈了，到现在为止，它的发生依然是个谜。不过，目前科学家们通过研究提出了多个假说，下面我们就来分析一下这些假说的可能性。

已发现的化石证据显示，从距今约5.41亿年前（±0.1亿年）开始地球上的动物种类开始突然地增加，在短短的2000万年-2500万年前间，地球上出现了从未有过的节肢动物、蠕形动物、海绵动物、脊索动物以及腕足动物等等。

要知道这些动物即便是如今依然在地球上占据着重要的生态位，尤其是节肢动物门，它是现存动物界最大的一个门，无论是海洋还是陆地，它们都有繁多的种类和数量。

海里部分的节肢动物

如此多的动物“门”大量地涌出，让达尔文都感到困惑，因为进化是需要一个漫长的时间的，而且多个不同门物种的同时大爆发从进化的角度上说是不科学的，毕竟按照进化论，物种是由简单到复杂去演化的，而这个过程要经过基因突变和自然选择。

其中基因突变虽然很简单，但是出现大量不同的物种就代表着在同一时期动物产生了数不清的基因突变，而且这些基因突变的个体大多数还被保留下来了，那它的原动力在哪呢？换句话说就是究竟是什么让同一时期的动物出现了如此多的基因突变呢？这个正是困扰达尔文以及其他科学家们的关键。

我们以人类为例，人类进化到今天，从南方古猿开始算有400万年左右的时间，但是南方古猿并非人类的起点，也不是最早的灵长类动物。从目前已发现的化石来看，最早的灵长类动物是阿克琉斯基猴，这是一种生活在距今约5500万年前的动物，我们可以将它看成是灵长类动物最早的祖先。

但是， 经历了至少5100万年的时间才出现了南方古猿，至少2500万年以上的时间，灵长类动物才真正地开始开枝散叶。

但是，寒武纪从距今约5.41亿年开始，到了5.3亿年前就已经出现了大量的不同门的动物，这一点从我国在1984年7月发现的澄江生物群就可以看出来了，因为在澄江生物群中科学家们发现了覆盖了16个门的200多个不同的物种。

除了澄江生物群，位于我国贵州的凯里生物群化石大都来自于5.2亿年前，这些生物包含了11个门120多个不同属的生物，也就是说在短短的1100万-2100万年的时间内，寒武纪的生物迎来了不可思议的井喷。

当然，如果是单纯地出现了大量的生物，还不足以让科学家们困惑，最关键的是在寒武纪生命大爆发之前的地质层中（震旦纪），科学家们并没有发现足以支撑出现如此多生物的生物化石，也就是过渡性的化石，就是说寒武纪涌现的大量生物，好像是凭空出现的，这才是最关键的问题，也是让达尔文没想明白的问题，而且到了今天，这个问题依然存在于假说的层面上。

首先，达尔文的进化论是目前公认的科学学说，这一点已经从大量的动物化石中找到了答案，我们不能因为一些物种缺少过渡性的形态化石将它一杆子打死，毕竟化石本身的形成就非常的困难，而且距今时间越久，能保留的越少，因为化石在地壳里，而地壳在亿万年的岁月里，运动、挤压、撞击，早已经将许多的生物化石消磨掉了。

基于这个前提，科学家们对于寒武纪生命大爆发提出了几个科学假说：

第一：化石形成假说。在寒武纪生命大爆发之前是埃迪卡拉纪，埃迪卡拉纪并非一个荒芜的世界，而是已经有了相当的植物和动物。科学家们在澳大利亚南部的埃迪卡拉地区发现了距今约5.65亿年前-5.43亿年前的一大群软体多细胞动物，包括腔肠动物、节肢动物以及环节动物，这些动物属于8个不同的科一共有31种不同种类。

而这些动物大多数属于软体动物，一旦死亡后没有硬壳包裹的它们是极难形成化石的，因此不排除当时有许多同时期的其他动物也存在，但没有形成化石的可能性。

第二：大存活假说。在埃迪卡拉纪末期，地球上出现过一次灭绝事件，它就是埃迪卡拉纪末期灭绝事件，上面澳大利亚的生物群就是在这次灭绝事件中形成的。一部分学者认为，有可能这次灭绝事件保留了许多物种，而这些物种一直演化才有了寒武纪生命大爆发。

第三：生态位空缺假说。地球上曾经经历过多次的灭绝事件，其中有五次比较大的灭绝事件，而在灭绝事件发生之后，必然会出现一个现象-新型的生物大量出现，比如恐龙灭绝后，鸟类、哺乳动物以及爬行动物开始开枝散叶。

因此，一些科学家认为，埃迪卡拉纪灭绝事件后将当时数量众多的生物灭绝掉，生物量少了，生态位就空缺了，生态位空缺有利于动物去到不同的环境，产生更多的基因突变，同样的在生态位空缺时几乎是没有竞争的，此时基因突变被自然选择保留的几率也就大大增加了。

寒武纪生命大爆发依然有许多谜题未解，但是从寒武纪之前的埃迪卡拉纪的生物来看，寒武纪的生物并非凭空出现的，也是进化而来的，只不过当时的生态位缺口太大，才给了灭绝事件后幸存物种高速发展的机会而已。

至于化石远比寒武纪少，可能与该时期的动物以软体动物为主，极难留下化石有很大的关系。

寒武纪为什么会突然的发生生物物种大爆发？

提到进化论，我们首先想到的是达尔文，但其实达尔文的进化论也有缺点，那就是利用达尔文进化论无法解释寒武纪，为什么会出现生命物种大爆发。但是在现代进化论以及间断平衡演化理论下，我们可以了解为什么生物会在寒武纪时集中爆发。

寒武纪是显生宙的开始，距今约5.42亿年前—4.85亿年，持续了大约5800万年，而在这短短5800万年里，不仅有大量生物开始在寒武纪突然出现，而且出现的生物门类也非常多，现如今所有的“门”，在寒武纪时基本上都已经出现。

对此，有些科学家认为，之所以寒武纪会发生生物物种大爆发，是因为寒武纪之前，地球上大多数动物属于单细胞动物，或者是微型多细胞生物，没有硬质化的外壳，因此化石难以保留。

而在寒武纪时，出现了许多带有硬壳的生物，比如：三叶虫，奇虾等，所以我们能观测到很多寒武纪时的生命。按照这种理论，寒武纪并不是真正的生命大爆发，而是一种假象。

但是有些科学家却不这么认为，他们认为寒武纪生命物种大爆发不是假象，解释寒武纪生命大爆发的理论，就是：间断平衡演化。

虽然达尔文提出了进化论，但是达尔文的进化论中并没有提到生物的演化是匀速的，还是不匀速。

有些人认为，生物的演化是匀速发生的，比如：生物在1000万年里，不断调整自己的基因，使得该种群中的体型一点点变大。

但是有些科学家认为，生物的演化不是匀速发生的，而是长期静止，短期加速。比如：同样是演化出较大的体型，如果是匀速发生的，那么子代体型虽然比父代大了一些，但是增大的这些并不能让它具有明显的生存优势。但如果子代体型突然比父代大了10%，就能明显提高生存优势，因此该基因才能够被保留下来。也就是说，生物基因可以在短短一两代人身上发生突变。

比如：英国在工业革命时期，由于环保意识不强，导致大量未经处理的废气被排入大气中，使得树木、建筑等都被熏黑。而当地有一种白蛾子，在过去它们趴在白色的树干上时能够隐藏自己的身影，然而由于外界环境的改变，导致这种白蛾子很容易被鸟类发现。后来，有一小部分蛾子在演化时，基因突变出现了黑蛾子，由于这些黑蛾子能够更好地适应环境，所以后来英国许多树上都有黑蛾子。

随着人们对环保的认知不断加强，英国的工业废气排放量逐渐减少，当地环境又恢复到之前的水平。此时黑蛾子容易暴露在鸟类的视野之中，于是又有一些黑蛾子基因变异，出现了白蛾子。由于白蛾子能够适应环境，因此白蛾子数量逐渐变多了起来。

通过英国蛾子的变化，我们能够看出生物适应环境的速度非常迅速，所以目前主流科学界认为，生物的演化速度并不是匀速的，而是长期静止，在短期内（环境改变时）加速演化。

由于生物的演化速度并不是匀速的，所以生命有可能在短短几百年时间里大量出现，因此寒武纪生命大爆发不是假象，而是生物史上一次重大演化。

之所以地球上只出现过寒武纪一次生命大爆发，可能和当时的氧气含量有关。

生物学家克劳德认为，地球上绝大多数真核生物都需要氧气，对于单细胞生物而言，获取氧气的方式很简单，就是依靠细胞膜的渗透与吸收。随着细胞的增多，细胞膜之间相互会折叠，导致多细胞生物渗透的氧气不够，只有当大气中的含氧量上升到一定浓度后，多细胞生物才能获取到足够的氧气。

在寒武纪之前，地球上虽然已经有蓝细菌可以生产氧气，但当时的游离氧会和海洋中的二价铁离子结合，生成三价铁，三价铁不溶于水，会沉淀在海底，所以地球早期地质层中会有一层红色的含铁沉淀物。

但在18亿年前，由于海洋中的二价铁离子被氧化殆尽，以至于氧气能够被释放到大气中。就这样，到了寒武纪时，大气中的氧气含量足够多，已经能够支持多细胞以及复杂生命的生存。因此寒武纪时，生命开始多种多样了起来；再加上它们演化出了坚硬的外壳，以至于有很多化石也被保留了下来。

至于为什么氧气含量降低之后，多细胞生物依然能生存，这是因为多细胞生物演化出了专门的器官来获取氧气，比如：腮、肺等。

寒武纪为什么会突然的发生生物物种大爆发？

寒武纪大爆发指的是大约5.42亿年前突然出现的大多数具有矿化骨骼遗骸的复杂身体设计的动物化石记录的出现，这些新化石出现的时间间隔不超过2000万年。这次物种大爆发特别引人注目，导致了大多数现代后生动物门的分化，所有主要动物的身体构造（例如软体动物门和脊索动物门）都在这段时间内出现并多样化，永远地改变着生物圈。在寒武纪大爆发前大多数生物都很简单，由单个细胞组成，偶尔也会形成群落。

寒武纪大爆发没有挑战进化论核心论点

在进化的时间尺度上，这2000万年是一个快速的爆发，似乎与进化变化的渐进步伐不一致，然而，像这样的快速变化出现在化石记录时，往往是在大灭绝之后。有些科学家认为寒武纪大爆发只是正常的进化转变，众所周知，化石记录是不完整的，特别是对于小型和软体动物。寒武纪大爆发生物体构造迅速多样化的部分原因是骨骼的进化出现，骨骼能更容易地变成化石。许多早期寒武纪动物具有某种类型的硬矿化结构如刺、针状体、板等。此外，寒武纪大爆发期间，海洋环境和化学成分发生了重大变化，这可能也影响了软体动物骨骼矿化的形成。

其它可能引发寒武纪大爆发的原因

剧烈的环境变化被认为是大爆发的起因，有几种不同的理论解释环境变化，包括失控冰川理论，该理论认为冰川短暂地覆盖了地球的大部分地区，因此大部分生物栖息地的丧失造成更大的选择压力导致进化可以更快进行。

另一种理论认为，大气中氧气的变化导致了物种进化的突然爆发，大约在这个时候，空气中氧气大量增加，刺激了物种快速的进化进程。

另一种观点认为，海底环境发生较大变化，从前寒武纪晚期藻类覆盖着海底到后来寒武纪形成柔软泥泞的海底，造成很大生态影响促进了寒武纪大爆发。

寒武纪为什么会突然的发生生物物种大爆发？

答：关于寒武纪生物大爆发的起因，在学术上有多种说法，比如含氧量说、气候说、地质构造说等等，也可能是各种原因的综合，共同导致了这次物种大爆发。

地球至诞生以来有45.5亿年的历史，目前人类有证据证明的，地球上最早的生物是蓝藻，距今已有35亿年的历史，蓝藻是一种原核生物，可以进行光合作用，并产生孢子来进行无性繁殖。

地球生物群的第一次重大转折，发生距今大约5.4亿年前的寒武纪，在前寒武纪的2000万年间，地球上“突然”出现了许多无脊椎动物，包括环节动物类、腕足类、软体动物类、海绵类等等，它们都是现存很多动物的祖先，这次事件史称“寒武纪生命大爆发”。

这里的“突然出现”，并非指在短短几十年或者几千年发生，要知道生物的进化过程是相当缓慢的，而是在地质学当中，寒武纪之前除了一些简单的藻类化石外，极少存在动物化石，但是到了寒武纪早期的地质，就有了大量的动物化石，甚至是成群地出现，比如我国云南澄江生物群等等。

关于寒武纪生物大爆发的原因，学术界有很多说法，其中含氧量说流传比较广，也有相关的证据支持，在2019年5月7日，我国科学院南京地质古生物研究所的官网就刊登了一篇简文——“新研究发现氧气含量控制了寒武纪大爆发的过程”。

文中说到：研究人员根据西伯利亚寒武纪早期碳酸盐岩地层的碳、硫同位素研究，发现大气与海洋中的含氧量变化，与寒武纪生命大爆发的时间高度一致；地球生物化学循环模型表明，海水中碳、硫的同位素偏重时，说明有机碳与黄铁矿埋藏量增加，使得氧气产生增加，反之氧气含量降低；研究人员发现在距今5.24~5.14年间，正好处于寒武纪爆发的高峰期，此时海水中碳和氧同位素与动物化石多样性变化高度吻合，并有多达五次的同步变化。

同时，在距今5.14年左右，碳和氧的同位素异常偏低，说明氧气含量急剧降低，此段时间正好爆发了全球性的寒武纪生物群大灭绝事件。

这一研究说明，寒武纪生命大爆发与当时氧气含量密切相关，除此之外，还有地质说、气候说。在寒武纪之前，地球刚刚经历了特大冰川，进入寒武纪之后全球气候回暖，有利于生物的复苏与进化。

我的内容就到这里，喜欢我们文章的读者朋友，记得点击关注我们——艾伯史密斯！

寒武纪为什么会突然的发生生物物种大爆发？

寒武纪生命大爆发至今仍被称为古生物学和地质学上的一大悬案，当地球进入寒武纪时，生命物种忽然间就繁盛了起来，从5亿3000万年前开始，大约在2000多万年时间内，门类众多的节肢、腕足、蠕形、海绵、脊索动物等无脊椎动物化石突然出现，但在早期更为古老的地层中，却至今没有找到其祖先化石。因此这段时期内突然出现的生命物种现象，就被古生物学家称作“寒武纪生命大爆发”，又简称“寒武爆发”。

寒武纪生命大爆发在地层中有着充分的证据证明，我国云南澄江生物化石群，加拿大布尔吉斯生物化石群和凯里生物化石群，共同构成了世界三大寒武纪页岩型生物化石群（近期发掘的我国湖北宜昌长阳地区的清江生物化石群也属于寒武纪生物群）。它们栩栩如生地再现了远古海洋生命的壮丽景观和现生动物的原始特征，以丰富的生物学信息为“寒武纪大爆发”研究提供了直接证据。比如我国云南澄江生物群化石共120余种，分属海绵动物、腔肠动物、腕足动物、鳃曳动物、叶足动物、软体动物、节肢动物、棘皮动物、脊索动物等十多个动物门，另外还有一些分类位置不明的奇异类群和多种共生的海藻。

这些化石群奇迹般地完好保存了诸多生命物种的矿化骨骼，还保存了大量软体组织印痕，如：表皮、触手、纤毛、眼睛、肠、胃、消化腺、口腔和神经等，甚至有的动物消化道里的食物仍可辨认。生物学家们对这些动物化石群的不断挖掘和深入系统研究，探索了无脊椎动物中节肢、螯肢和甲壳等动物的起源，证实了现生动物门和亚门以及复杂生态体系起源于寒武纪早期，挑战了自下而上倒锥形进化理论模型，为自上而下的爆发式理论模型提供了化石证据。

那么为什么到了寒武纪初期，地球生命物种会突然出现爆发现象呢？其实本文的开头就说了，这至今是一大悬案，也就是说这个谜题到今天还没有解开，但是生物学家们已经提出了种种假说，比如我国考古生物学领域的陈均远研究员提出的寒武纪生物突变具有极明显的自发性进化行为的设想，该假说认为寒武纪早期生命物种突然遇到了极其适宜生存的时期，地球的温度、湿度、气候、含氧量等都非常适合生命物种生存，因此在不同的生态环境中，生命物种也向着不同的形态特征进化发展，门类开始复杂多样，因此呈现了生命物种大爆发的现象。

此外还有多种假说，也有人认为和某个天体撞击地球赤道地区造成的环境变化有关。其实这一现象在达尔文的《物种起源》中就提到了，并且他认为这一事实会被用做反对其进化论的证据。但他以及其他的生物学家们仍然认为，虽然寒武纪生命物种呈现大爆发的现象，但是这些生命物种的祖先仍然是前寒武纪生物。寒武纪动物化石出现的“突然性”和前寒武纪动物化石的缺乏，比较大的可能是由于地质记录的不完全或是由于老地层淹没在海洋中的缘故。传统和经典的生物学理论仍然认为：生物进化经历了从水生到陆地、从简单到复杂、从低级到高级的漫长的演变过程，这一过程是通过自然选择和遗传变异两个车轮的缓慢滚动逐渐实现的，寒武纪生命大爆发事件并不足以挑战这一进化论思想。

寒武纪为什么会突然的发生生物物种大爆发？

可能性之一：外部契机

寒武纪生命大爆发，就好像《异形》里的工程师文明，喝了黑水之后，通过分解自身来创造了新的生命。不过这些黑水的功效基本大同小异，都是能让有机生命发生突变创造新物种的黑水。

也许真的有一种或几种外部的契机，推动了寒武纪大爆发的产生。毕竟我们无法提取古生物的DNA，来验证它们和地球最初或者现在生物是否是同源的。

如果仅仅是外形相似，并不足以证明寒武纪大爆发产生的物种，和现在物种之间的传承关系。就好像“蟹化”：很多不同的物种都可以分别进化出类似螃蟹的外形。

另外，也许寒武纪的那个时候，生物距离“左墙”还不远，生物之间还没有生殖隔离。产生新物种的速度，要远快于今天。

而现在的生命已经分化隔离很长时间了，不同版本之间差异巨大，很难再跨界门纲目，爆发式地产生新物种了。