生命的演化进程除自身的因素外,还与外界因素有着密切的关系。众多互不相*生物门类同时卷入了寒武纪早期生命辐射演化和生物矿化事件,除了生命具备的条件(内因)外,还与我们所知不多的当时全球性环境变化(外因)有关。外因之一,寒武纪初期大气含氧量上升。地球经过太古宙、元古宙将近40亿年的演化,火山活动和外星碰撞减少,安宁了许多,大气中的二氧化碳大部分转移到了海水中,形成碳酸钙,成为岩石圈的一部分,把位置让给了氧气。再加上大量藻类辛勤的劳动,氧气含量急剧上升。科学家估计,到寒武纪初期,大气中氧气的含量已达现在的10%,大大激发了生命生活方式从厌氧到好氧的转化,从而加快了细胞的进化活动,促使较大的复杂动物出现。外因之二,海水中磷的增加。数十亿年的火山活动和地表水侵蚀岩石圈,使得海水中的磷含量稳步上升,形成全球性的元古宙末期大型磷矿床。近海岸河流人海口附近的微小生命结合水中的磷、钙元素形成内外骨骼来逃避天灾。当这些自养生物发展到一定程度,超过环境承载量,便开始互相吞食。从此引发“军备竞赛”,用磷、钙做出“刀枪”、“盔甲”,摩拳擦掌,大干一场。外因之三,“雪球事件”的结束。在元古宙末期,地球上的大部分地区被冰川覆盖,称为“雪球事件”。这个冰封时期长达千万年,生命调整自己的适应能力,一组组实验基因被组合,老弱病残被淘汰,只有最优秀的遗传密码,最顽强的生物被挑选出来。冰期过后,地表开始升温,海平面上升,大陆架面积增大。产生了基本的大气分带和复杂多样的环境。经历了冰封洗礼的优秀分子为适应多样的环境,种类和数量都急速扩张。外因之四,地球在宇宙中的恰当位置开启了生命遗传密码。现代天文学告诉我们,地球除了自转,还绕太阳公转,还与太阳系一起绕银河系中心运动,整个银河系还绕宇宙中心运动。这个过程中,时刻变化的宇宙射线会直接接触到组成生命的元素的原子结构,引发基因*。基因急速重排、扩增,表现出来的形式就是生命的多样化。
5.3亿年前的澄江帽天山地区是一片温暖的热带浅海湾,孕育着地球早期的“先民”。现在就让我们乘着想象这艘“潜水艇”回到遥远的寒武纪海洋,看看围绕在我们周围的各种奇异生物吧!
首先你绝对不会错过奇虾
这种寒武纪的海洋巨无霸。它是寒武纪的顶级猎食者,当时的动物平均大小只有几毫米到几厘米,它却能长到2米以上!它拖着长长的扫帚形尾叉,目空一切地遨游在海洋中上层,用长在长柄上的一对巨眼扫视着周围水域,寻找它最爱的食物——瓦普塔虾(在奇虾消化道和粪便中发现大量瓦普塔虾残骸化石)。
当有瓦普塔虾游近它,奇虾就会用寒武纪第一兵器——原鳌肢(一对锯子般的附肢)迅速钳住它,并把它送入口中,可怜的瓦普塔虾就这样化为碎片了。以奇虾为代表的多种大型猎食动物的发现意味着,在寒武纪早期海洋生态系统已经存在相当完整的生态金字塔。而奇虾的发现也和它本身一样充满传奇色彩。
1892年,怀特乌斯描述了采自加拿大斯特劳山奥古格匹斯页岩的奇虾附肢化石,他认为是一种缺失头部的虾状节肢动物化石,因此命名“奇虾”。1911年,瓦尔考特发现它的环状口器,解释为水母状生物。后来,又有缺失腿部的奇虾化石被发现,科学家们感到非常奇怪,如此庞大的节肢动物竟然没有腿?直到澄江帽天山的目前最完整的奇虾化石出土,人们才有幸一睹它的真面目。
有了奇虾这样的巨怪,瓦普塔虾只能小心翼翼地成群活动。它们在海底觅食,在当时十分常见,是原始消费层的主要成员。
随处可见星口水母钵成群四处飘荡,它们借着水流推动着长约15厘米的圆盘形身体,让长在身体一侧的触手旋转来滤食。身体还能变形,扬“帆”漂移,偶尔也会用触手鞭打几下,奋力一游。
在星口水母钵身上,你能发现地球上的步行先驱——怪诞虫(两者化石常保存在一起)。它长约2厘米,用10对末端带钩、不分节的软腿(叶足)攀附在星口水母钵上。背上还生有7对长长的硬刺。同样,它的得名也是出于科学家的震惊,1977年英国古生物学家莫瑞斯误把怪诞虫的腹背颠倒了,想象它是靠腹部的硬刺行走,而用背部的触手游泳!这个错误也由澄江的完整化石更正了。
怪诞虫还有种同样怪诞的表亲——微网虫,它也常攀附在星口水母钵上。毛虫状的它长约8厘米,身体两侧却长着9对骨板。这些网状骨板精细无比。酷似三叶虫的复眼。于是它又被叫做“九眼精灵”。至于这些骨板是否真是复眼,目前尚无定论。有学者认为骨板是连接身体和腿的“膑骨”,还有学者认为这些管道是物质交换和呼吸的通道。微网虫让科学家摸不着头脑,它的头到底在哪一端?最初科学家将它较粗的一端解释为头,后来经过对比同时期动物结构,基本确认较细一端才是它的头。