5億年前懸案,違背達爾文進化論的那次生命爆發,是因地質活動?

2021-01-10 科學小哨

寒武紀生命大爆發,這是一個地球生命發展和進化史中最大的「懸案」,為何在短時間內,大量生物誕生、諸多門類崛起?這也是曾困擾達爾文的一個難題,因為它違背了達爾文進化論。有說是由於雪地地球突然變暖導致,也有說是生物自發性突變進化,更有人猜測是所謂的「外星人」在背後推波助瀾。如今,又有了一個新觀點,生命的突然爆發時由於地質活動引起大氣含氧量突增所導致。

5億年前的那次生命爆發「懸案」,也被評為「十大科學難題」之一,迄今都沒有令人嘆服的答案。而達爾文當初給出的解釋是:生物一直是循序漸進、一步步進化的,寒武紀的疑問可能是因為咱們挖掘不夠充分,那些生物初始的、中間過程的進化形態依舊埋藏在更深的海洋地層中。這顯然並不能得到大家信服,難道非要去海洋地層中翻個底朝天,將寒武紀之前的生物化石都挖出來驗證?

如今,來自英國埃克塞特大學的一位地質學家給出了似乎更科學的答案:因為5年前發生了多次劇烈的板塊運動,導致大氣含氧量在短時間內突增50%,大氣氧氣含量最終達到現如今的四分之一的水平,最終引起了生物類型的井噴式出現和發展。由於含氧量達到一定條件,生物能源利用的效率迅速提高,出現了大量體積大、運動能力強、神經活動強的生物。

這篇論文發表在《自然 通訊》雜誌上,論文作者定量分析了寒武紀前後海洋、大氣中的含氧量。研究人員通過計算板塊運動對地球碳循環的影響,建立了一個地球化學模型,計算了6.3億年前到5.4億年前大氣中氧氣含量的變化趨勢,證明海洋和大氣中氧含量出現了多次增長的情況,最終使得寒武紀時氧氣量達到21世紀10%到25%的水平。也就是說,這個氧氣含量是複雜掠食性生物能夠出現的基礎。

有了這個水平的氧含量如同打開了地球生命迸發的「閥門」,絕大多數門類的生物肆意出現和發展,生物也變得越來越複雜。那為什麼板塊運動會導致氧氣突增呢?研究人員稱,頻繁的板塊碰撞使得火山爆發也愈發頻繁,大量二氧化碳從地底噴發出來,同時,巖石風化增多,大氣和海洋中磷的含量也因此增加,植物光合作用增強,加劇海洋中的碳和氧循環,最終也使得大氣氧氣含量增加。

寒武紀之前30多億年前地球就出現了生物,但是這漫長的30億年裡,生物非常緩慢的進化,種類也十分有限,直到6億年前的震旦紀,地質運動突然加劇,使得氧氣量多次激增,最終在5億年前的寒武紀,各種生命種類都出來「撒歡了」,從而引發了「寒武紀生命大爆發」這個科學「懸案」。寒武紀出現的生命包括:各種節肢動物、棘皮動物、軟體動物、腕足動物、筆石動物等,其中較為著名的代表就是三葉蟲、鸚鵡螺、以及一些魚類。這些門類很多生物造型都「別具一格」,似乎連自己的模樣都是探索著發展,要長成啥樣自己都不清楚,對這些遠古生物形態有興趣的小夥伴們可以去看看。

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