古生物学上的历史事件（四） 澄江生物群发现研究史——解读寒武纪生命之谜

xizizi

地球的生命有没有发生寒武纪生物大爆发，这在古生物界一直是一个大谜题。在前寒武纪地层中，生命形态还处在平静无波之中；而到了寒武纪，地球上就突然喧闹起来，生物的门类和数量像氢弹爆炸似的散布开来，这爆炸大约持续了２００万年。这种大爆发发生过吗？在１９８４年之前，世界的科学家包括达尔文在内，大多持怀疑态度。而事实证明大爆发确实存在。世界上关于这方面的惟一证据，被专家在澄江帽天山地层中的化石中发现。

　　从侯先光于１９８４年首次发现生命大爆发化石群到现在，科学家们已经陆续采集到１３０余种化石。几乎所有的现生动物的门类和已灭绝的生物，都突然地出现在寒武纪地层，而更古老的地层中却没有其祖先的化石被发现。澄江动物群以软躯体化石的罕见保存为特色，现已发现描述的澄江动物群化石分属海绵动物、腔肠动物、鳃曳动物、叶足动物、腕足动物、软体动物、节肢动物等多个动物门以及一些分类位置不明的奇异类群。此外，还有多种共生的海藻。动物化石群中的水母化石填补了我国古生物研究的空白。寒武纪早期水母化石的发现，在国际上也属首次。

澄江动物群第一块被发现的化石——长尾纳罗虫

　　除水母化石外，还有海绵、蠕虫、腕足类、腹足类，软舌螺，金碧虫和其他类型的节肢动物等，其软件结构及骨骼保存得非常完善，并以种类之多，保存之完整、生动可与世界著名的澳大利亚晚前寒武纪的埃迪卡拉动物群、加拿大中寒武纪的布尔吉斯页岩动物群相媲美。而且这一发现，填补了布尔吉斯、埃迪卡拉这两个动物群之间演化的一个重要环节。

　　澄江动物群生动如实地再现了５.３亿年前海洋生命的壮丽景观和现生动物的原始特征，并证明了寒武纪生物大爆炸的存在，打破了达尔文进化理论的局限性，在国内外科学界和公众中引起很大反响。它为人类揭开了通往认识距今５．３亿年前的寒武纪海洋生物世界的一扇窗口，其发掘、保护与研究将绝大多数现生动物门类的演化历史追溯到寒武纪，充分显示出寒武纪早期的生物多样性以及生物的起源与演变过程，为揭示早期生命演化“寒武纪大爆发”的奥秘提供了珍贵的证据，因此在国际上被誉为“二十世纪最惊人的科学发现之一”。

澄江生物群化石发现点和澄江古生物研究站

１９８７年以后，中国科学院南京地质古生物研究所的陈均远研究员领导的研究小组对此进行了初步的发掘和深入的研究。研究成果陆续发表，在国际上引起了巨大轰动。世界著名古生物学家塞拉教授给素不相识的陈均远研究员写信说："你们的论文以及所报道的澄江发现，好像是从外星传来的消息，让人震惊，真是不可思议，太不可思议了"。

消息传出后，一批批国内外地质学家和古生物学者蜂涌而至，一批又一批形态各异的化石被挖掘出来，人们从未见过保存得如此完整的生物化石：不仅保存了生物的骨骼，还保存了表皮、纤毛、眼睛、肠胃、消化道、口腔、神经等各种软组织。其中，水母状化石的触手、辐管、环肌、中央腔和口部构造清晰可见，蠕虫化石的体环、吻部构造、消化道和尾刺完整无缺，腕足动物化石则显示出从外壳向外伸出的粗壮的肉茎。以或卷曲或斜躺或平直姿势埋藏的纳罗虫化石，完好地保存着它们的软躯体构造，甚至连肠道中充满的食物也清晰可见，显示着其在临死之前还曾经饱餐一顿。具有网状骨片的微网虫，即使活着时保持站立的姿势就已经很不容易，有的竟然可以在死后仍然保持立姿。这些化石是世界其他地方难得一见的带软躯体构造的化石。５亿年前生物的软躯体构造居然能成为化石陈存在岩层中，这是澄江化石最为独特之处。

澄江动物群展览以丰富的实物、照片、图表和文字，介绍澄江动物群的科学意义、研究成果和在国内外的影响。

澄江动物群的发现与研究历程

“澄江动物群”不仅仅局限于云南澄江，只因在澄江首次发现而得名，动物群广泛分布于昆明附近的海口、安宁、晋宁等滇中腹地。５亿多年前这里是一片浅海，后来经过漫长的地壳运动才抬升为高原，到此进行地质研究和资源勘探的历史已逾６０多年。

　　１９３９年底，迫于日本帝国主义的军事压力，中山大学迁来云南澄江，地质系的不少师生都对澄江的地质构造进行过研究。

　　德国人米士教授在《云南中东部震旦系地层》一文中，提及澄江东山有三叶虫和古介形类。

　　１９４０年３月，中国地质界的知名元老何春荪等人在对云南磷矿进行大规模调查时，曾对澄江东山含磷岩系作过详细考察，初认为这里的磷矿层属早寒武系，后采纳中山大学师生的意见，改属震旦系。现已定居台湾的何春荪先生曾在帽天山找到了古介形虫。

　　１９７２年，张文堂、袁克兴等人在系统研究云南东部寒武系地层时，在澄江东山实测剖面时也曾发现过节肢动物的软体化石。

　　１９７７年，云南地科所的专家随三峡震旦地界研究队观察澄江渔户村及帽天山剖面，发现大量小壳化石及古介类化石。

　　１９７８年，云南地科所为配合国际地科联在全球范围内寻找该界线层型剖面及界线点，先后多次考察澄江东山剖面，系统观察并采集大量生物化石。其中有少量属于澄江动物群中的古介形类化石。

　　１９８１年夏，西北大学地质系教授舒德干带领学生去帽天山实习，曾发现带软体附肢的古介类新种。

　　１９８４年６月，侯先光在导师张文堂的指导下，赴云南为硕士研究生论文搜集古介形类化石。７月１日，他找到了纳罗虫。国外科学家认为纳罗虫是最早出现的硬体生命之一，在亚洲大陆还是首次发现，而且还保存有附肢。沉睡了５亿多年的寒武纪生物世界，从此撩开了动人的面纱。

　　１９８７年夏天，中科院南京地质古生物研究所陈均远教授争取到最早一笔经费，率１０人考察团奔赴帽天山，进行了前所未有的发掘。

　　１９９２年，陈均远再次来到澄江，共收集１００余箱近４０００块化石，奇虾等保存完整的珍贵化石首次被发现。

　　从１９８４年以来，涉足帽天山的科研单位已逾２０个，发掘地点从南到北超过４０个化石点，运出标本５万多块，重达数十吨，这样大的发掘、研究规模，在古生物研究史上可说是绝无仅有。

　　１９９３年，罗惠麟等人在昆明海口的耳材村发现了丰富的澄江动物群化石，有１４个门类８０多属。并发现了一些新种，这不仅拓宽了澄江动物的分布区域，而且对研究澄江动物群的分类，演化及埋藏条件均有重大意义。

　　１９９５年，古生物学家陈均远等提出，云南虫、海口虫属脊索动物中的低等动物头索动物。这一研究成果使得将包括人类自身在内的脊索动物演化历史的起点从寒武纪中期往前推进了至少１５００万年。在此之前，世界上最早的脊索动物发现于加拿大不列颠哥伦比亚中寒武统的伯吉斯页岩动物群，该动物群距今约５.１５亿年，而澄江动物群出现的时间距今５.３亿年。

    １９９９年，澄江动物群化石再次爆出轰动世界的惊人发现，舒德干、罗惠麟等古生物学家发现无颌类鱼化石昆明鱼和海口鱼。科学家们确认，这是世界上最早的脊椎动物。科学家们由此推断：“鱼是所有脊椎动物包括人类的远古始祖。”

　　１９９９年，舒德干在澄江发现一条小鱼化石，据称这是世界上发现的最早的脊椎动物，把脊椎动物的历史提前了３０００万年。

　　２０００－今年，陈均远教授采用分支生物学的统计方法证明：海口虫与脊椎动物的相关性达到９６％，在化石上可清楚地看出“脊椎”、肌肉、眼睛等器官，对揭示脊椎动物“脑的起源”、“食性起源”、“头部感觉器官的起源”和脊椎动物的分类有重要意义，回答了动物从无脊椎到有脊椎之间的过度问题。

　　此外，在云南晋宁的梅树村以及宜良、呈贡、安宁、马龙、武定等地，都发现了澄江动物群的主要分支。这些地点形成的小生态系统，生物的组合和种类有明显的不同，为研究５亿年前生物的多样性奠定了基础。


附：
古生物学上的历史事件（一） 发现恐龙——曼特尔的灵感
古生物学上的历史事件（二） 始祖鸟标本发现史——一根羽毛和七件标本的故事
古生物学上的历史事件（三） 首具完整霸王龙标本“苏”出土记——霸王龙的诅咒
古生物学上的历史事件（四） 澄江生物群发现研究史——解读寒武纪生命之谜
古生物学上的历史事件（五） “辽宁古盗鸟”事件——假化石引发的科学悲喜剧

uncletwo

关于寒武纪生物大爆发...其实现在很多都是不确定...尚处于争论阶段.......

christie

《科学世界》有一期讲到寒武纪生物大爆发，看了，可是缺少专业知识，汗呐！

亚选

楼主很专业 ，，，，，感谢

不離不棄

[s:274] 准奏…………支持下

xizizi

可笑的是，寒武纪物种大爆发历来是神创论者反对进化论的一个理由。自从澄江动物群被发现并引起轰动后，经过一些媒体夸大其词的宣扬和某些传教士的有意歪曲，“进化论解释不了寒武纪物种大爆发”的论调在华人当中也颇为流行。由中国科学院南京地质古生物所陈均远、云南大学侯先光和西北大学舒德干主持的“澄江动物群与寒武纪大爆发”项目获得国家自然科学奖一等奖，已被发现20年的澄江动物群一时又成为新闻话题。这些报道大同小异，其中新华社的报道是这么说的： “地球上的生命何时大量出现？‘寒武纪大爆发’究竟产生了什么？中国科学院、云南大学和西北大学的科学家陈均远、侯先光和舒德干历时20年，共同完成了‘澄江动物群与寒武纪大爆发’科研项目，通过对澄江动物群化石的发现和研究，在世界上首次揭示了‘寒武纪大爆发’的整体轮廓，证实几乎所有的动物祖先都曾站在同一起跑线上。” “澄江动物群因1984年7月1日在云南省澄江县首次发现而得名，是寒武纪早期(距今约5.3亿年)的一个多门类动物化石群，不仅动物类型多，而且十分珍稀地保存了生物的软体构造，首次栩栩如生地再现了远古海洋生命的壮丽景观和现生动物的原始特征。”
“三位科学家说，‘澄江动物群的地质年代正处于“寒武纪大爆发”时期，它让我们如实地看到5.3亿年前动物群的真实面貌，各种各样的动物在“寒武纪大爆发”时期迅速起源，现在生活在地球上的各个动物门类几乎都已出现，而不是经过长时间的演化慢慢变来的。’” 如果如这三位科学家所言，各个动物门类“不是经过长时间的演化慢慢变来的”，那么它们又是怎么来的呢？他们的言下之意是在较短的时间内快速演化而来的(“演化”和“进化”在生物学上为同义词，都是英文evolution的翻译，下面依据一般习惯用“进化”)，但是语焉不详，记者又未做补充，于是在一些人听来，竟然就是在否定动物是进化而来的。一家著名网站在转载这则报道时，用的标题赫然就是“澄江动物群证实几乎所有动物并非演化而来”，去掉了“慢慢”两字，非同小可，等于是完全否定了进化论，于是由生物进化的速度快慢之争，变成了生物进化的有无之争了。《科技日报》有关报道的题目干脆就叫“澄江动物群揭寒武纪之谜中国学者挑战进化论”！另外一种常见的说法则是“寒武纪大爆发挑战达尔文”，不仅大众媒体、基督教的宣传品这么说，而且某些专家的文章也这么说，例如陈均远《寒武纪大爆发和多细胞动物构型方案的起源》一文中，有一小节的题目就叫做“挑战达尔文”，声称达尔文“关于生命演化的各种解释，事实上都处于科学假说阶段”。

达尔文进化论到现在是否还只是“科学假说”？它是否面临着生物学新发现的挑战呢？我们得看看达尔文进化究竟说的是什么。达尔文提出的进化论主要包括四个子学说：

一，一般进化论：物种是可变的，现有的物种是从别的物种变来的，一个物种可以变成新的物种。这一点，早已被生物地理学、比较解剖学、比较胚胎学、古生物学和分子生物学等学科的观察、实验所证实，我们现在甚至可以在实验室、野外直接观察到新物种的产生。所以，这是一个科学事实，其可靠程度跟“地球是圆的”、“物质由原子组成”一样。在今天，除了极其个别的由于宗教信仰偏见而无视事实的人，实际上已无生物学家否认生物进化的事实。

二，共同祖先学说：所有的生物都来自共同的祖先。分子生物学发现了所有的生物都使用同一套遗传密码，生物化学揭示了所有生物在分子水平上有高度的一致性，最终证实了达尔文这一远见卓识。所以，这也是一个被普遍接受的科学事实。

三，自选选择学说：自然选择是进化的主要机制。自然选择的存在，是已被无数观察和实验所证实的，所以，这也是一个科学事实。但是，现在学术界一般认为，自然选择的使用范围并不象达尔文设想的那么广泛。自然选择是适应性进化(即生物体对环境的适应)的机制，对于非适应性的进化，有基因漂移等其他机制。也就是说，不能用自然选择来解释所有的进化现象。考虑到适应性进化是生物进化的核心现象，说自然选择是进化的主要机制，也是成立的。

四，渐变论：生物进化的步调是渐变式的，是一个在自然选择作用下累积微小的优势变异的逐渐改进的过程，而不是跃变式的。这是达尔文进化论中较有争议的部分。在达尔文在世时以及死后相当长一段时间，大部分生物学家，特别是古生物学家，都相信生物进化是能够出现跃变的，认为新的形态和器官是源自大的跃变，而不是微小的变异。

达尔文创立了进化论的学说,推翻了神创世界,上帝创人,物种不变等宗教唯心主义的观点,完成了人类认识,特别是对自然界的认识的一次伟大的飞跃。
达尔文认为:生物界经常处于一种变化过程中,新种形成和旧种消灭是自然历史发展的结果。物种形成及适应性、多样性的主要原因,在于自然选择(其要素是异变、遗传和生存竞争)。
生物为适应自然环境和彼此竞争不断发生变异,物竞天择,适者生存,优胜劣汰。进化论的学说特别阐明了生物进化是从单细胞到多细胞,从简单到复杂,是一个"渐变"的过程,根本不存在"剧变"。
达尔文的学说,统治了地球一个世纪。 然而,帽天山的动物化石群向达尔文老先生的进化论学说提出了严峻的挑战。因为达氏的进化论无法解释帽天山的奥秘。 帽天山向世人展示了地球生命演化与达氏学说者所不同的过程。
古生物学家研究发现,地球在形成后的30多亿年中,仅仅出现过蓝藻、绿藻等低等生命。可是在距今5亿年到4.9亿年前的一千万年的时间内,地球突然出现多门类、多细胞的高等生命。在生命演化史上这一突发事件,科学家们称之为"寒武纪生命大爆发"。
古生物学界一直在争论,到底有没有发生过"寒武纪生命大爆发”？为什么在短短的几百万或上千万年间地球生命突然出现许多门类? 帽天山的动物化石群回答了这个问题。
专家们考古发现,在寒武纪时期,生命形式经历了四次大飞跃。
第一次飞跃是在距今6.5亿年前的前寒武纪晚期,以水母、腔肠动物为主,其代表是澳大利亚埃迪卡拉动物化石群。
第二次飞跃是在距今5.7亿年前的寒武纪初期,那时由于海水含磷量增多,动物开始出现硬壳,其代表是晋宁的梅树村动物化石。
第三次飞跃是距今5.3亿年前寒武纪早期,动物出现个体大,门类多的特征,其代表就是澄江动物化石群。
第四飞跃是距5.1亿年中寒武时期,代表是加拿大的布尔吉斯页岩动物化石群。
加拿大布尔吉斯页岩动物化石群是在1909年发现的。澳大利亚埃迪卡拉动物化石群是在1947年发现的。两个动物化石群所显示的年代中间有1.4亿年漫长的时期,动物是怎样演化的不明确,帽天山的动物化石群填补了早期生命演化的这个空白,而且时间还比加拿大的布尔吉斯页岩动物化石提早了1500万年。 专家们把帽天山动物化石群的科学价值和意义归纳为:帽天山动物化石群展现了地球早期生命演化窗口,为寒武纪生命大爆发提供了证据。
澄江动物化石群从实物上补充了达尔文进化论的不足。

澄江动物化石群的研究,纠正了许多前人研究的错误。帽天山动物化石研究表明,人类认识生命的演化过程又产生了一次大的飞跃,对达尔文的进化论提出了重要的补充,就是地球生命在"渐变"过程中也有"突变"。