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未解的寒武纪之谜

 湖光月影入窗来 2016-06-05

人们总是对远古充满了想象力,5亿多年前的地球,那一个个雾样的谜团,就像电影《星际穿越》中时光交错的空间,不时出现的零散线索,让人忍不住去探寻那个人类还未出现时,地球的真相和全貌。

上期 横断天下| 布尔吉斯,远古生命的特使 中大家在留言区提了很多问题(请入选提问的几位网友把邮寄地址发到后台),来看看文章作者之一陈爱林博士(原澄江化石地世界遗产遗产管委会副主任)的解答。


未解的寒武纪之谜

@lotus 问

澄江动物群是原始部落的话,布尔吉斯动物群是演化的结果。请问陈博士:五亿多年前的地球大部分都被海洋覆盖而汪洋一片相通连吗?

@陈爱林博士 回答

寒武纪时期的古地理见图。当时的海洋面积比现代大,南半球存在超级大陆——冈瓦纳大陆,南中国位于冈瓦纳的西北缘,布尔吉斯所在的北美大陆位于赤道,与冈瓦纳大陆隔着泛大洋。



@lotus 问

为什么澄江的大爆发导致的大灭绝没影响到布尔吉斯,还在继续演化,而后又一次大爆发造成再次灭绝?

@陈爱林博士 回答

寒武纪大爆发时,澄江动物群为生命爆发的中心点,然后向泛大洋扩散,这个过程经过约1千万年,最后到达劳伦古陆边缘,产生布尔吉斯生物群,这个过程不存在大绝灭,只存在动物与环境的适应调节,许多不适应环境和物种竞争的动物被淘汰,表现在动物组成上:

澄江动物群近240动物,三叶虫仅10种左右,大量的是处于原始阶段的动物,如抚仙湖虫,叶足动物、古虫动物等,而布尔吉斯三叶虫超过50种,抚仙湖虫,叶足动物、古虫动物消失不见或者只有孑遗,这就说明三叶虫具有很强的适应生存能力,能够侵占其他族类的生存空间,也说明澄江动物群是土著部落,是动物的起源中心。

寒武纪的大绝灭发生在寒武纪末期,是因为巨型带壳软体动物角石的出现引起的。



@Destiny 问

@化石猫,王煜说:中寒武世,不是中寒武纪。
世和纪有什么区别?

@陈爱林博士 答

它们是不同的年代单位。

地质学家根据地层的时间跨度和化石、岩性特征,用宙、代、纪、世、期由大到小标识时间框架,每一个“代”又细分为数个 “纪”,一个“纪”一般还可以再进一步细分为两个或三个“世”,通常前面分别以“早、晚”或“早、中、晚”来限定。宙、代、纪、世等都是地质年代单位,比较抽象,为了赋予它们实际的地质学意义,地质学家们还常常使用另外一套名称,即宇、界、系、统、阶、组、段,由大到小标识和它们对应的地层或地质纪录,标示空间框架。

如果用中国纪年法类比,类似于封建社会、唐朝、贞观、十年、正月这样的写法。


布尔吉斯的Hallucigenia sparsa蠕虫看起来很会笑。一张圆形大嘴上长着一排针状牙齿。研究人员发现,在其嘴巴和喉咙里,还长有更多的牙齿。

@梵墨Vanmo_鸦鸦 问

还想了解澄江古生物化石群,是什么时候地壳变化隆起,之后就没有变动一直保持至今呢?

@陈爱林博士 答

澄江化石出露于山巅之上,并非一次出露海洋就完成,而是经过了数次沧海桑田的反复。

25亿年前

那个时期的云南地质历史,没有发现相关沉积岩石分布,这段历史已不可考。

25亿年左右

云南处在深海之中,只有藻类在这里生活,它们形成海洋草原,死后与海底火山喷发物一起形成一套深海相火山-复理石沉积构造。

17亿年前

发生龙川造山运动,形成滇中古陆核。

9-7亿年前

发生了晋宁运动和澄江运动,使云南变成了浅海环境,形成了最古老的岩层基底,沿红河-洱海-金沙江以东,南盘江以北广大地区形成了古陆和陆表海交替出现的格局。在澄江县城北部形成紫红色粗砂岩就是澄江运动时期古陆留下的风化产物,其中形成的铜矿床为抚仙湖地区的古人类从石器时代迈入青铜时代奠定了深厚的物质基础。两个运动之后,出现了全球第一次大规模磷元素富集,并在海洋里形成磷矿沉积,磷矿里保存了最原始的多细胞生物,形成了具有矿化外壳的小壳化石。磷元素的富集为生命大爆发创造了条件。

5.3亿年前后

抚仙湖地区地表环境发生了巨变,海洋中的生命形式也发生了巨变,以澄江动物群为代表的第一批后生动物出生在海洋里,它们包含了现今地球上所有动物的先祖,取代了藻类世界,开始了统治地球的历史。地球的生命发展史由此改变,最原始脊椎动物云南虫、海口鱼等出现在海洋里,使智慧生命——人类的起源成为可能。澄江帽天山记录了当时生命发展史和地质发展史。

5.2亿年至
3.8亿年前

寒武纪中期至泥盆纪早期,古抚仙湖地区隆起成陆地,存在广泛的古风化壳。

3.8亿年前

泥盆纪中晚期至3.6亿年前的石炭纪早期,陆地下沉,变成浅海随之水逐渐变浅,海湾逐渐堰塞,成为陆地。

3.6亿年至
2.5亿年前

石炭纪至二叠纪时期,抚仙湖地区海陆交汇,在距此不远的陆良、师宗、富源一带,陆地上生长有大量的植物,它们死亡后,留下大量的煤矿。古滇中海中生活着腕足、珊瑚、海百合、菊石等各种海洋动物。同时,动物已到陆地上大量繁殖。二叠纪早期抚仙湖地区乃至西南地区发生火山喷发,留下大量玄武岩。

2.5亿年前

三叠纪至6500万年前的白垩纪时期,滇中地区最后一次从海底升起,抚仙湖地区湖泊交错,水草丰美,山峰低矮。从早侏罗世开始,出现了以恐龙为代表的爬行动物大量繁衍。

6500万年前

新生代由于喜马拉雅造山运动致使云南整个区域持续抬升,处于海洋中的滇西一带也已由海变成陆地,滇中地区逐步变成高山。因此原先生活在浅海中的澄江古动物,也就出现在帽天山上。


BBC记者 实地采访古生物专家(陈爱林供图)

@暖小lu 问

寒武纪为什么会发生生物大爆发?又是怎么发生的?那些奇奇怪怪的生物是以前就有的还是突然出现的?

@陈爱林博士 答

寒武纪大爆发是个相对概念,是指寒武纪早期生物多样性出现的时间长度与地球历史长度相比是很短的。

地质学研究表明生命在地球上已存在40亿年了,但前35亿年生命都消磨在了单细胞水平上,并无动物出现的证据。在距今5.4-5.3亿年前,生命经历了一次革命性的大规模演化,绝大部分最大生物分类单位—— “门”一级动物代表突然之间出现在地球上,如今地球上所有一切天上飞的、地下跑的、海里游的动物的祖先,差不多都在那个时代出现了。这个过程实际上是200至1000万年左右,但相对于35亿年的地球生物史,就好像是一天中的1分钟。为此,古生物学引用“大爆发”一词,来形容生物多样性突然爆发式出现。


这是布尔吉斯一种神似耗子的生物,平时在海中倒立游泳,上面很多节肢动物都采用类似方式。然而你的眼睛怎么这么大(被萌到了,也很像敞篷巴士)。

舒德干教授把寒武纪大爆发总结为三幕演化:其中后两个阶段处于早寒武世初期(依次以小壳化石的首次辐射和澄江动物群爆发为代表),另一个则发生在'寒武前夜'(即前寒武纪末期),以伊迪卡拉生物群为代表。

埃迪卡拉幕创造了各种基础动物和原口动物的少数先驱,而寒武纪大爆发包括2大幕:第一幕发生在寒武纪初期梅树村期,以最早的辐射对称原口动物小壳化石为代表;第二幕以澄江动物群为代表,诞生了后口动物的完整谱系,即全部五大现生类群最古老代表(棘皮类、半索类、头索类、尾索类、脊椎类)的原始代表和绝灭的古虫动物门。这次独特的生命大爆发被认为诞生了动物形态演化谱系树。

为什么会在寒武纪出现如此众多丰富的生物?科学家们提出许多假设,但目前还没有一个清晰的、提出确凿证据、令人信服的解释,“寒武纪生命大爆发”仍然是一个没有完全解开的谜。

本人(陈爱林)认为全球大气含氧量的上升,海水中磷元素的增加,冰期的结束,地球运转的坐标变化,生命遗传密码的数量突变、性别分化以及物种的竞争等无数大自然的机缘钥匙共同开启了寒武纪大爆发。


Nectocaris,也是布尔吉斯页岩化石。这个词的意思是”游泳的虾“,它也许是后来头足类的祖先,如果是的话,那么就是 〖巨兽列传〗天生的霸主——房角石(Cameroceras) 的起源了。


Wiwaxia,布尔吉斯页岩化石。


Amiskwia,布尔吉斯页岩化石。

美国姑娘Melissa Wolcott把怪怪的古生物做成了可爱的布偶,保持好奇和童心,借此祝大小朋友儿童节快乐!

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