前寒武纪古生物和地球早期生命起源与进化

传统的古生物学以显生宙寒武纪之后的化石为研究材料，而对前寒武纪的化石知之甚少。其主要原因是前寒武纪地层中寻找化石记录十分困难，这可能是由于该时期生物原本就很稀少，或者多为软体不具硬壳难以保存，再加上古老地层已遭受多次和不同程度的破坏。但是，早期生物恰恰是认识整个生命历史的关键。前寒武纪历史占据整个地球历史的7/8，因此，不清楚其生命开始阶段和绝大部分时期的情况就无法谈及生命的起源和进化。前寒武纪古生物一直是古生物学研究的薄弱环节，但在最近几十年来，在这一领域内取得了重大的发现和突破，如一些古老生物化石的发现，可视为当代古生物学上的重要进展。

目前，在最古老的太古宙岩石中找到的生命记录有：①有机质微结构（organicmic rostructure）；②具有机质壁的微生物化石（organic walled microfossil）；③叠层石（stromatolites）；④沉积碳和石墨（sedimentary carbon and graphites）。但是，关于这些物质是不是真正微生物遗体化石尚有争论，仍处于探索阶段。在元古宙已有可靠的原核生物和真核生物的出现。其早期、中期以菌藻类微体生物为主，多细胞后生植物一般认为出现在1300～1400Ma前后。最近在中国华北蓟县在约1700Ma前的地层中，发现了可信的宏观藻类。后生动物出现原认为在元古宙的晚期，即距今约600～700Ma前后，如最著名的澳大利亚的埃迪卡拉动物群，现除南极洲之外，世界其他各洲均已陆续发现。近年来，在中国和加拿大发现大量相当于埃迪卡拉动物群时代（600～700Ma前后）和早于埃迪卡拉动物群（700～900Ma前后）的后生动物实体化石。在中国徐淮地区称为淮南生物群；在辽东称为辽南生物群；在加拿大是小达尔群内的化石，这可能是目前所知早于埃迪卡拉动物群保存最古老的后生动物化石。值得一提的是，有报道称，在美国得克萨斯州中元古代阿拉莫尔组燧石层（年龄约为1200Ma）中获得有后生动物起源方面的新证据，这是充填有沉积物的管状体，猜测为后生动物的觅食痕迹。这是否为真正的后生动物，尚待进一步研究和证实。

探讨生命的起源和进化涉及的内容很广，它不仅仅局限于古生物学，而且还涉及到生物学、地质学、化学、天文学以及其他学科。只有多学科交汇和共同努力才能获得理想的成果。

云南澄江动物群古生物国家地质公园的历史沿革

地质历史进入到距今5.4亿年前，也就是古生代到来时，生物界产生了一个明显的特大飞跃，许多比较高等的动物都勃然兴起，地球表面从此迎来一个更为生气蓬勃的世界。

三叶虫　古生代的第一个时期，称为寒武纪（5.4亿年前至5亿年前）。当时生物界的代表是三叶虫（图15），遍布于世界各地海洋中，所以有人把寒武纪称之为“三叶虫时代”。它的全盛时代是在晚寒武世，奥陶纪时开始衰落，志留纪时为数大减，泥盆纪时更少，石炭、二叠纪时仅残留几个剩余的属类了，至古生代末而绝灭，从未在中生代地层中发现过。从三叶虫的身体结构看，在节肢动物中还可算是比较高等的，所以震旦纪晚期出现的一些原始节肢动物，有可能是它的祖先。但因为寒武纪以后的三叶虫具有坚硬的甲壳，化石易于保存，又因为它是脱壳生长的，所以化石数量也多。

图15　三叶虫化石isbn7116034846_28_8_6_3_1_5_55p澄江动物群——寒武纪生物大爆发证据　5.4亿年以前一般统称为前寒武纪，在前寒武纪时代只发现过细菌、单细胞和多细胞藻类，没有发现过比它们更高级的动物，可是到了寒武纪突然出现像对虾那样高级的属于节肢动物门的三叶虫，这中间好像有一个生物演化历史上无法跨越的鸿沟，使世界古生物学家迷惑不解，过去都解释为地层缺失或生命纪录不完整。可是到1984年，中国古生物学家在云南澄江县发现了寒武纪初（5.3亿年）极其丰富的动物化石：有分节三胚层真体腔肠动物，它很像现代的水母；还有固着生活的海葵和纤毛虫类；形态奇特的微网虫、泾诞虫、爪钢虫等，它们是已经灭绝的叶足类动物；昆虫的祖先抚仙湖虫；双壳节肢动物；长达2米的巨型食肉动物奇虾；曳鳃动物；腕足类；海绵动物；脊椎动物的祖先脊索动物等等，几乎包含了所有现生动物门类的先祖和许多已绝灭动物的先驱（图16），这一庞大的动物群化石向人们展示了寒武纪初地球生命演化史上爆发式发展的壮丽情景，震动了全世界的古生物学家和现代生物学家，被称为20世纪重大科学发现，这就是名震四方的中国澄江动物群。

图16　澄江动物群

19世纪30年代，达尔文在其著名的《物种起源》一书中预言：今后如果有人对我的理论提出挑战，那很可能来自对寒武纪动物突然大量出现的解释。

1984年7月1日，中国科学院南京地质古生物研究所研究员侯先光在澄江县帽天山发现了纳罗虫化石，向人类揭示沉睡了5．3亿年的寒武纪早期世界，中国、云南、玉溪、澄江和帽天山声誉鹤起，名声不胫而走，传遍世界。

1984年以后的10年间，来自10多个国家的50多位古生物学家，在澄江帽天山地区采集了约5万块化石，古生物学家们迄今为止已在澄江化石中发现了40多个门类的80余种动物。

1991年4月23日，美国最权威、最有影响的《纽约时报》以头版头条并附配精美介绍中国帽天山动物群的发现。指出：中国帽天山动物群的发现是本世纪最惊人的科学发现之一。

1996年8月2日，中国中央电视台的新闻联播播放了一条使每一个中国人心醉的消息：云南澄江发现的动物化石群是人类20世纪最惊人的发现之一，接着焦点访谈对澄江县帽天山及化石产地作了全景式、多层面的深入报道。

2001年1月出版的美国权威学术刊物《科学》杂志全面介绍了中国古生物学研究的现状，认为云南澄江化石使脊椎动物出现提前了6千万年。这些化石有助于古生物学者证实大约5．3亿年前的寒武纪生命大爆发。

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