简论 促成寒武纪大爆发的环境因素 2004年11月 生命科学学院03级 任汀 03221079

寒武纪生命大爆发 ——从“达尔文生前最头痛的难题”到“21世纪五大生命科学难题之一” 对其成因众说纷纭 ——主要学说多关注生物因素，对环境影响研究较少 在地球演化的大背景下看寒武纪大爆发 ——对环境因素的相关研究及笔者对大爆发成因的推测

“照现在所知，在寒武纪以下几乎没有富含化石的地质层——所有这一切难点都是极其严重的。” 关于寒武纪大爆发 “照现在所知，在寒武纪以下几乎没有富含化石的地质层——所有这一切难点都是极其严重的。” “

地球，在“沉寂”了近十二亿年之后…… 动物生命形式经历的四次大飞跃 6.5亿年前 前寒武纪晚期 澳大利亚埃迪卡拉动物群 6.5亿年前 前寒武纪晚期 澳大利亚埃迪卡拉动物群 5.7亿年前 寒武纪初期 晋宁梅树村小壳动物化石 5.3亿年前 寒武纪早期 澄江动物化石 5.1亿年前 中寒武纪 加拿大布尔吉斯页岩动物群 也有学者将整个爆发时期分为四次“突变”，即瓮安大辐射、埃迪卡拉大辐射、梅树村大辐射和帽天山大辐射。

我国云南澄江动物化石群 在澄江帽天山的黄色石层中 ,从海绵、水母、触手类、虫类、天鹅绒虫、腕足类、各种节肢类，到最高的脊索或半脊索动物（云南虫），另外还包括了很多现今已经灭绝、形状"古怪"的动物，共有三十五门至三十八门

关于寒武纪大爆发引发原因的 主要假说 从基因重组突变角度 “发育调控机制说” 瓦楞泰（J. W. Valentine） “重组生殖说” 等 从食性分化，物质能量金字塔角度 “收成原理（cropping principle）说” 斯坦利（S. M. Stanley）1973年

从细胞类型的多样性角度 “细胞说” 从外部环境催化，大气含氧量变化角度 “含氧量上升说” 从分子生物学角度 “爆发”实质上是生物的一次矿化事件

各学说面临的挑战 从环境角度追问更为本质的成因 新基因演化本身的推动力 是什么？ 为什么几乎所有现代动物的门类都在寒武纪的早期出现 ？ “细胞说”是建立在推测基础之上 “含氧量上升说”没有得到地质学的支持 是什么导致了如此巨大的矿化事件 ？ …… 从环境角度追问更为本质的成因

前寒武纪晚期和寒武纪初期 一个极为动荡不安的时期 前寒武纪晚期和寒武纪初期 一个极为动荡不安的时期 早寒武纪的钙含量比原生代的钙含量至少高出３倍 ——早期生命演化出壳和骨骼 ？ 7亿年左右和5.5亿年左右 ，古海洋中元素变化 ，异常的δ 13C 、Ce ——70％和90％微生物体灭绝事件 3次明显的地球化学异常事件

古地磁生物学的证据 整个生物世界的进化与地磁极性反转相一致 地磁场对生物体的节律性、对称性、进化变异和遗传起到了决定性的作用 寒武纪——文德极性反向期（5.15——6亿年） ——特殊的地磁场状态的极性时期

“地磁场决定着生物体的生物对称状态” “小春虫”？

银河系外观地球—— 生命的演化、地磁极性变化和古地球化学变化 地球随太阳系在银河系中周期性的运动 惊人的一致!

地质年代与太阳往返银道面时间对照表 代 纪 持续时间 纪的分界年代 太阳过银道面时间 （百万年） (百万年) （百万年） 代 纪 　　 持续时间 　 纪的分界年代 　　 太阳过银道面时间 （百万年）　 (百万年) 　 （百万年） 新生代 第四纪 　 2.5　 　　　 2.5 第三纪 　 64.5 67.0 　　 64 中生代 白垩纪　　 70　　　　 137 　　 135 侏罗纪 58 　　 195 　 197 三叠纪 　 35 　　　　 230 　　 227 古生代 二叠纪 　 55 285 280 　 石炭纪 65 350 345 泥盆纪 50　　 400 394 志留纪 40 440 435 奥陶纪 60 　 500 500 寒武纪 70 　 570 570 元古代 震旦纪

导致地磁反转的根本原因 —— 地球随太阳系围绕银心的周期性转动 一个银河年中地核环流的4种流型 C型、G型 、CG型 、GC型 银河系旋臂与地球的磁耦合：A,B,C3种类型 。C型激发地核环流转为“强对流型” ——大冰期形成的必要条件

银河系的两旋臂 旋臂 光学 射电

寒武纪大爆发前的最后一次大冰期 地球即处于C型期

大冰期末期 ，地核环流向稳定态过渡，最终达到准地转型（G型）

客观的巨大指挥棒 —— 地球围绕银心周期性的穿越旋臂及银道面的运动 磁极倒转 地球围 绕银心 的周期 性运动 古海洋化 学变化 寒武纪 大爆发 大冰期 古气候 变化

请各位老师、同学指正 谢谢！