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生态系统研究与管理简报 |
| 在云南澄江寻找寒武纪气息 生命大爆发 |
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来源: 北京科技报
时间: 2006-01-11 点击率: 1073777 |
5.3亿年前的生命至今栩栩如生
地球的“年龄”大约有46亿年。寒武纪是距今5.4亿至5.1亿年的时间段。比我们较熟悉的恐龙时代的“侏罗纪”早4亿年。1909年，在加拿大发现的寒武纪中期的布尔吉斯动物化石群轰动了世界，如今这个化石群已被联合国列为科学遗址。1947年，在澳大利亚又发现了前寒武纪末期的埃迪卡拉动物化石群。这两个化石群的时间间隔有1.1亿年，两物种间发生的突发性变化难以在实物上得到证明。而澄江动物化石群正好处在以上两个化石群时间跨度上的中间，是寒武纪生命大爆发的最重要的环节。
云南澄江生物化石群发现始末
也许，世界上没有一处古生物化石群的发现过程，能如云南澄江生物化石群这般传奇。
1984年6月中旬，刚刚从中国科学院南京古生物所硕士毕业的侯先光，来到云南澄江县的帽天山，寻找曾经生存于寒武纪的高肌虫化石。他住在野外地质勘查工作人员的工棚里，天天早出晚归，爬过崎岖的山路，到选点搜寻古生物化石，每日劈下的石头常常有两三吨重，然而，艰苦的工作并没有得来想要的收获，工作了一个多星期，却依然两手空空，侯先光不免有些失望。
7月1日下午3点左右，正在紧张发掘的侯先光一抬脚，鞋跟不慎剐落了一片松动的岩层，一块形状奇特却又保存完整的化石露了出来，欣喜若狂的他用自己所学的知识判断，这是一块寒武纪早期的无脊椎动物化石。他再接再厉，当天就发现了三块重要化石，后来进一步鉴定发现，发现的分别是纳罗虫、腮虾虫和尖峰虫化石。
如同打开了一扇古生物宝藏的大门，此后的数天里，侯先光陆续发现了节肢动物、水母、蠕虫等许许多多同时期的古生物化石。返回南京后，他与导师张文堂教授，撰写了《纳罗虫在亚洲大陆的发现》，并在论文中将澄江的动物化石定名为“澄江动物群”。
此后，在帽天山，诸多科学家们从未见过的奇特古生物陆续重见天日。中科院南京古生物所陈均远教授、西北大学舒德干教授等人陆续加入研究行列，一系列发表在《自然》、《科学》等国际权威学术刊物上的文章，向全世界描述了在5.3亿年前的寒武纪，地球生命曾在云南澄江集体爆发的壮观场景。
1992年，澄江动物化石群遗址被联合国教科文组织列为“全球地址遗迹东亚优先甲等第四号”。2005年11月底，澄江化石群申报世界遗产的申请正式上报建设部。
记者探访澄江动物化石群博物馆
2005年岁末，记者专程来到当年化石的发现地―――云南澄江帽天山探访，云南省古生物重点实验室学术委员、澄江动物化石群博物馆陈爱林馆长，和记者讲起当年化石发现的过程依旧不胜感慨。
据陈馆长介绍，经历22年的不懈研究，古生物学界在澄江共发现180多种动物，其中80％都是前所未知的新种，还有20多种痕迹化石和粪便化石。几乎现生动物的所有门类，都能在澄江化石群里找到它们的远祖代表，而人的“老祖宗”―――云南虫，更是首次在澄江发现。
古生物学研究表明，从地球生命出现到今天已经38亿年，但在距今5.4亿年前的寒武纪之前，生命只是以藻类和菌类的简单形式存在于海洋里。寒武纪之后，大量后生动物突然在海洋里出现，从单细胞藻类、菌类到多细胞后生动物演化特别快，只用了1000多万年，澄江动物群记录了这段特殊时期生物群的全貌。“和38亿年相比，1000万年相当于一昼夜中的一分钟，科学家把生命快速进化例子叫做生命大爆发。”陈馆长解释说。
曾经有专家认为，澄江动物群的发现挑战了进化论。生命的大爆发是否和达尔文的进化论相矛盾呢？
“达尔文在他的时代由于研究条件的限制，对生物演化的历史了解并不是很全面，他认为进化应该是慢速进化。所以，当科学家发现在寒武纪突然出现的三叶虫时，便认为可能会动摇进化论的基础。在当时的社会环境，如果谁提出快速进化，就被认为是神创论。”
“进入20世纪以来，大量的科学证据表明，进化应该是个快速的过程，澄江动物群就很典型。不过，科学家对澄江动物群的研究成果，只是对达尔文的渐变论做了修正，并非是挑战，因为即使是1000万年也并不是很短的时间。”
来到澄江化石博物馆，陈馆长向记者集中展示了陈均远教授近年来对化石复原的最新成果，那些曾经仅仅停留在化石标本中的逝去个体，那片早已在地质变化中消散的5.3亿年前的海洋全景图，鲜活地出现在记者的面前，各种生物奇特的姿态、斑斓的色彩让人称奇。陈馆长介绍了这些神奇生物的特点和重要意义。
昆虫远祖抚仙湖虫
抚仙湖虫是澄江动物群中特有的化石，属于真节肢动物中比较原始的类型，成虫体长10厘米，有31个体节，外骨骼分为头、胸、腹三部分，它的背、腹分节数目不一致，与泥盆纪直虾类化石类似，而直虾是现代昆虫的祖先，这间接表明了抚仙湖虫是昆虫的远祖。侯先光还发现，抚仙湖虫消化道充满泥沙，这表明它是食泥的动物。
九眼精灵微网虫
微网虫属于叶足动物门，因身上多边形的鳞状骨片而得名，体长可达8厘米，具有9对矿化骨片和10对足，这些骨片起到连接腿和关节的作用，目前只有在澄江才发现有这种生物完整的化石。
有专家认为，这些骨片是一种繁殖后代用的储卵器，不过参照现代节肢动物繁殖器官多集中在一个部位的特点，储卵器不可能这样分散。也有专家认为，这些骨片是具有感光作用的多眼，所以有了“九眼精灵”的美称。不过动物的眼睛一般集中在头部，和微网虫类似的生物在地球上还没有找到。
微网虫曾登在《自然》杂志封面上，成为化石明星。《纽约时报》曾经这样评论微网虫：“一些寒武纪生物很容易就扮演科幻小说里的角色，最奇怪的家伙就是一种身上长着10对足和覆盖有鳞片状骨骼的蠕形动物。”
神奇的腔肠动物栉水母
栉水母是一种食肉的腔肠动物，目前对澄江发现的栉水母化石仅限于描述，对其进化意义还未研究清楚。
它的身体上有类似楼梯一样的褶子，身体辐射对称，这在海洋生物中非常特殊。因为辐射对称的动物在海洋中保持平衡很难，捕食就更加不容易。栉水母身体顶端长了一个石质的平衡球，依靠它来掌握平衡。现代栉水母叫“海胡桃”，是最古老的无脊柱动物。
寒武纪海洋巨无霸奇虾
奇虾是一类已经灭绝的大型无脊椎动物，化石表明这种动物口器有十几排牙齿，直径有25厘米，粪便化石长10厘米，粗5厘米。由此推测，奇虾体长可能超过2米。奇虾最初在加拿大发现，当时只发现一只前爪的化石，被误认为是虾的尾巴。科学家还想像了一个虾头，由于它不是虾，所以命名为奇虾。1994年，我国科学家在帽天山发现完整的奇虾化石，纠正了从前的错误，所谓的“尾巴”其实是它的爪子。
科学家在奇虾粪便化石中发现小型带壳动物的残体，这说明它是寒武纪海洋中的食肉动物，是海洋世界的统治者和食物最终的消费者。奇虾的发现表明，当时海洋确实存在完整的食物链。新的研究发现，奇虾的捕食肢能弯曲，腿能在海底行走，不过它的附肢没有分化，节之间缺少关节。
人类远祖云南虫
云南虫，身体呈蠕形，一般长3至4厘米，大者可以长到6厘米，1991年侯先光研究员发现并命名。它的头部在化石上不易保存，开始曾被认为是特殊的蠕虫。1995年，陈均远等研究者发现它有7对腮弓，可以呼吸，并把食物留在口腔里，这是脊索动物的重要特点，提出了“云南虫是脊索动物”的观点。
云南虫原始的脊索是脊椎的前身，相当柔软，容易受到外力的伤害，似于如今脊髓中的软性物质，身体神经单元集中的脊索上，肢体的感觉可以通过脊索传到全身，脊索的出现提高了动物控制身体和对环境的适应能力。云南虫的发现证明了在澄江动物群中蕴涵着脊椎动物的起源，这是生命演化史上的重大突破。
中国学者曾在《自然》杂志发表数篇文章，集中展现对云南虫的研究成果。1995年《纽约时报》发表一篇名为《从云南虫到你之路》的文章，文中说：“如果云南虫夭折，动物的中枢神经系统将永远得不到发展，地球将像遥远的月球一样永远寂寞冷清。”
梦幻生物怪诞虫
怪诞虫属于叶足动物门，头很大，躯干背侧具有7对斜向上生长的强壮的长刺，最早发现于加拿大，它是寒武纪最著名的动物。
由于最初的化石保存不好，当英国古生物学家莫瑞斯1977年看到它身体上规则分布的两排刺时，误当成了用来走路的腿，而把本用来走路的腿误作装饰品。他认为这样的奇幻生物“只有做梦才能梦到”，所以命名为怪诞虫。
我国科学家在澄江发现的怪诞虫化石订正了这种错误的解释。后来，侯先光先生对采自澄江的最好的块标本修理后揭示，原先复原的怪诞虫头尾也颠倒了。在讨论动物演化时，怪诞虫被作为“寒武纪大爆发产生了比现代多得多的门（门一级生物），后来大部分灭绝”这一观点的理论基础。
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