澄江生物群位于我國(guó)云南澄江帽天山附近,產(chǎn)出地層為云南下寒武統(tǒng)筇竹寺組玉案山段黃綠色粉砂質(zhì)頁(yè)巖中。
她生動(dòng)地再現(xiàn)了5.3億年前海洋生命壯麗景觀和現(xiàn)生動(dòng)物的原始特征,為研究地球早期延續(xù)時(shí)間為5370萬(wàn)年的生命起源、演化、生態(tài)等理論提供了珍貴證據(jù),澄江生物群的研究和發(fā)現(xiàn),不僅為寒武紀(jì)生命大爆發(fā)這一非線性突發(fā)性演化提供了科學(xué)事實(shí),同時(shí)對(duì)達(dá)爾文漸變式進(jìn)化理論產(chǎn)生了重大的挑戰(zhàn)。澄江生物群共涵蓋16個(gè)門類、200余個(gè)物種化石(截止2012年)。 2012年7月1日,澄江化石地正式被列入《世界遺產(chǎn)名錄》。
澄江生物群共涵蓋16個(gè)門類、200余個(gè)物種珍稀動(dòng)物化石的發(fā)現(xiàn)地,其中有無(wú)脊椎動(dòng)物化石,也有原始脊索動(dòng)物化石。特別可貴的是,現(xiàn)今生物所有門類的遠(yuǎn)祖代表都有發(fā)現(xiàn),有硬體也有軟體印模,為人們研究寒武紀(jì)早期生物大爆發(fā)過(guò)程中生理結(jié)構(gòu)、生物習(xí)性、系統(tǒng)演化和生態(tài)環(huán)境等提供了證據(jù)。以上發(fā)現(xiàn)不僅為“寒武紀(jì)大爆發(fā)”這一非線性突發(fā)性演化提供了科學(xué)事實(shí),同時(shí)對(duì)達(dá)爾文漸變式進(jìn)化理論來(lái)說(shuō)的確是個(gè)極大的難題及挑戰(zhàn)。
澄江化石地這在世界同類化石地中極為罕見(jiàn),完整展示了寒武紀(jì)早期海洋生物群落和生態(tài)系統(tǒng)。
云南東部寒武紀(jì)早期的澄江動(dòng)物群,以多門類動(dòng)物軟驅(qū)體化石的特殊保存為特征,是一個(gè)舉世罕見(jiàn)的化石寶庫(kù)?,F(xiàn)已發(fā)現(xiàn)的澄江動(dòng)物群化石共120余種,分屬海綿動(dòng)物、腔腸動(dòng)物、線形動(dòng)物、鰓曳動(dòng)物、動(dòng)吻動(dòng)物、葉足動(dòng)物、腕足動(dòng)物、軟體動(dòng)物、節(jié)肢動(dòng)物、脊索動(dòng)物等10多個(gè)動(dòng)物門以及一些分類位置不明的奇異類群。此外,還有多種共生的藻類;澄江動(dòng)物群生動(dòng)再現(xiàn)了距今五億二千萬(wàn)年前海洋生物世界的真實(shí)面貌,將包括脊索動(dòng)物在內(nèi)的大多數(shù)現(xiàn)生動(dòng)物門類的最早化石記錄追溯到寒武紀(jì)初期,充分展示出寒武紀(jì)早期生物的多樣性,為揭示生物演化“寒武紀(jì)大爆發(fā)” 的奧秘提供了極珍貴的直接證據(jù),因此被譽(yù)為20世紀(jì)最驚人的科學(xué)發(fā)現(xiàn)之一。
澄江生物群化石分布廣泛,位于云南省玉溪市澄江市(鳳麓鎮(zhèn))城東6公里帽天山附近。距昆明市56公里,距玉溪市87公里。
帽天山化石帶,呈帶狀蜿蜒分布,這條分布帶長(zhǎng)20公里,寬4.5公里,埋藏深度在50米以上。
地球生命的“寒武紀(jì)大爆發(fā)”指的就是這里。澄江生物群再現(xiàn)了寒武紀(jì)早期海洋生物的真實(shí)面貌,為揭示地球早期生命演化的奧秘提供了極其珍貴的證據(jù)。澄江生物群化石保存在細(xì)膩的泥巖里,動(dòng)物軟體附肢構(gòu)造保存精美,且呈立體保存。構(gòu)造細(xì)節(jié)能比較容易地在顯微鏡里用針尖揭露出來(lái)。
生命多樣性是一切復(fù)雜系的基本特征,是生命存在的基本形式,因而成為當(dāng)今世界的一個(gè)最為關(guān)切的議題。發(fā)生于距今5.4億年到5.3億年期間的“寒武紀(jì)大爆發(fā)”事件是現(xiàn)代多樣性基本框架形成的一次最重要事件。我國(guó)云南早寒武世早期的澄江生物群不僅保存極為完整,而且十分古老,所代表時(shí)間非常貼近“寒武紀(jì)大爆發(fā)”事件,為揭示“寒武紀(jì)大爆發(fā)”生命突發(fā)性事件進(jìn)而為回答人類所關(guān)注的多樣性的起源和演化這一重要科學(xué)問(wèn)題提供了一個(gè)最佳的“窗口”和豐富的科學(xué)依據(jù)。
科學(xué)家們已經(jīng)陸續(xù)采集到130余種化石。幾乎所有的現(xiàn)生動(dòng)物的門類和已滅絕的生物,都突然地出現(xiàn)在寒武紀(jì)地層,而更古老的地層中卻沒(méi)有其祖先的化石被發(fā)現(xiàn)。澄江生物群以軟軀體化石的罕見(jiàn)保存為特色,現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)描述的澄江生物群化石分屬海綿動(dòng)物、腔腸動(dòng)物、鰓曳動(dòng)物、葉足動(dòng)物、腕足動(dòng)物、軟體動(dòng)物、節(jié)肢動(dòng)物等多個(gè)動(dòng)物門以及一些分類位置不明的奇異類群。此外,還有多種共生的海藻。動(dòng)物化石群中的水母化石填補(bǔ)了我國(guó)古生物研究的空白。寒武紀(jì)早期水母化石的發(fā)現(xiàn),在國(guó)際上也屬首次。
除水母化石外,還有海綿、蠕蟲、腕足類、腹足類,軟舌螺,金碧蟲和其他類型的節(jié)肢動(dòng)物等,其軟件結(jié)構(gòu)及骨骼保存得非常完善,并以種類之多,保存之完整、生動(dòng)可與世界著名的澳大利亞晚前寒武紀(jì)的埃迪卡拉動(dòng)物群、加拿大中寒武紀(jì)的布爾吉斯頁(yè)巖動(dòng)物群相媲美。而且這一發(fā)現(xiàn),填補(bǔ)了布爾吉斯、埃迪卡拉這兩個(gè)動(dòng)物群之間演化的一個(gè)重要環(huán)節(jié)?!‰m經(jīng)5億多年的滄桑巨變,這些最原始的各種不同類型的海洋動(dòng)物軟體構(gòu)造保存完好,千姿百態(tài),栩栩如生,是目前世界上所發(fā)現(xiàn)的最古老、保存最好的一個(gè)多門類動(dòng)物化石群;生動(dòng)如實(shí)地再現(xiàn)了當(dāng)時(shí)海洋生命壯麗景觀和現(xiàn)生動(dòng)物的原始特征,為研究地球早期生命起源、演化、生態(tài)等理論提供了珍貴證據(jù)。
澄江動(dòng)物化石群的發(fā)現(xiàn),引起世界科學(xué)界的轟動(dòng),被稱為“20世紀(jì)最驚人的發(fā)現(xiàn)之一。澄江生物群精確記錄寒武紀(jì)早期生物大爆發(fā)的史實(shí)。不僅為“寒武紀(jì)大爆發(fā)”這一非線性突發(fā)性演化提供了科學(xué)事實(shí),同時(shí)對(duì)達(dá)爾文漸變式進(jìn)化理論產(chǎn)生了重大的挑戰(zhàn)。
生命起源證據(jù)
節(jié)肢動(dòng)物是動(dòng)物界中最龐大一類,但是關(guān)于節(jié)肢動(dòng)物原始特征以及各類群之間的關(guān)系,科學(xué)界對(duì)其了解很少。以往所發(fā)現(xiàn)化石,多是節(jié)肢動(dòng)物的外骨骼,而解決節(jié)肢動(dòng)物分類,論述其演化關(guān)系,關(guān)鍵構(gòu)造為腿肢。保存好腿肢在化石中很少發(fā)現(xiàn)。所以關(guān)于寒武紀(jì)節(jié)肢動(dòng)物的系統(tǒng)分類處于一個(gè)混亂狀態(tài)。
通過(guò)澄江節(jié)肢動(dòng)物研究,對(duì)節(jié)肢動(dòng)物分類關(guān)系與原始特征有了一個(gè)清楚的認(rèn)識(shí)。澄江節(jié)肢動(dòng)物具有一個(gè)非常原始體軀分化,比如現(xiàn)代蝦大約有18個(gè)不同類型的體節(jié),而澄江節(jié)肢動(dòng)物僅有3或4個(gè)。充分展示了隨著漫長(zhǎng)時(shí)間的推移,節(jié)肢動(dòng)物體節(jié)特化而行使不同功能演化趨勢(shì)。
澄江生物群里,雙瓣殼節(jié)肢動(dòng)物多種多樣,小者1mm 左右,大者可達(dá)100mm 以上,許多種類保存有完美軟體附肢。研究證實(shí),相似殼瓣卻包裹著十分不同的軟體與附肢。因此它們殼瓣不能作為分類和相互關(guān)系的依據(jù),殼是趨同演化結(jié)果。同是雙瓣殼節(jié)肢動(dòng)物,它們能分屬于不同的超綱。因此,澄江生物群為科學(xué)家研究早期生命起源和演化提供了寶貴證據(jù)。
快速演化證據(jù)
澄江生物群向人們展示各種各樣的動(dòng)物在寒武紀(jì)大爆發(fā)時(shí)立即出現(xiàn),現(xiàn)在生活在地球上各個(gè)動(dòng)物門類幾乎都已存在,而且都處于一個(gè)非常原始等級(jí),只是在后來(lái)的演化中,各個(gè)不同類群才演化成一個(gè)固定模式。如現(xiàn)在所有昆蟲的頭部體節(jié)數(shù)量都是一樣的,而原始節(jié)肢動(dòng)物類群頭部體節(jié)的數(shù)量變化則相當(dāng)大(從1節(jié)到7節(jié))。從形態(tài)學(xué)觀點(diǎn)來(lái)講,早寒武世動(dòng)物的演化要比現(xiàn)在快得多。新的構(gòu)造模式或許能在一夜間產(chǎn)生,門與綱一級(jí)的分類單元特征所產(chǎn)生的速度或許就如我們認(rèn)為種所產(chǎn)生的速度一樣地快。
達(dá)爾文指出,較高級(jí)分類范疇是生物種級(jí)水平演化變化慢慢堆積的結(jié)果,依次達(dá)到屬和科、目、綱和門級(jí)水平。這并不意味著達(dá)爾文是不正確的,因?yàn)槭墚?dāng)時(shí)科學(xué)條件束縛,但其理論是不全面的。自然選擇很大程度上是一個(gè)穩(wěn)定選擇,這一種選擇有可能阻礙著演化。另外,正如在現(xiàn)生的昆蟲與植物中所遇到的情況,新種或著許通過(guò)單個(gè)或少數(shù)幾個(gè)突變就可以形成,實(shí)際上雜交種卻難于產(chǎn)生。
在寒武紀(jì),新門(比如腕足動(dòng)物門)通過(guò)不同器官在成長(zhǎng)速度里,通過(guò)簡(jiǎn)單轉(zhuǎn)換就可以產(chǎn)生,以致于成年個(gè)體能夠保存祖先幼蟲濾食生活方式。這一個(gè)過(guò)程在幾百年或幾千年內(nèi)就可以形成、產(chǎn)生新門。澄江生物群給科學(xué)家提供的生物高級(jí)分類單元快速演化的證據(jù)(突變)是我們?cè)诮炭茣兴x不到的。
以前所知道的最老保存軟體的生物群是中寒武世的加拿大布爾吉斯頁(yè)巖生物群,它比早寒武世寒武紀(jì)大爆發(fā)要晚1000 多萬(wàn)年。因此,加拿大布爾吉斯頁(yè)巖生物群不可能指出地球上最老動(dòng)物都是些什么。我們之前對(duì)寒武紀(jì)生物大爆發(fā)所產(chǎn)生的生物和生物群落結(jié)構(gòu)所知甚微。
在現(xiàn)代的海洋中,70%以上動(dòng)物種和個(gè)體實(shí)際上都是由軟組織構(gòu)成的,所以極少有形成化石的可能。那么寒武紀(jì)生物大爆發(fā)的時(shí)候是不是也會(huì)產(chǎn)生如此眾多的軟軀體動(dòng)物?
通過(guò)澄江化石研究,完全能夠修正某些同類生物群原先的研究錯(cuò)誤觀點(diǎn)。如動(dòng)吻動(dòng)物門大型奇蝦類動(dòng)物,具有 100 余年的研究歷史,過(guò)去一直把此類動(dòng)物認(rèn)為是無(wú)腿巨大怪物。澄江生物群不但存在著這類動(dòng)物,而且保存好且類型多,我們研究從根本上改變?cè)瓉?lái)的觀點(diǎn)。加拿大布爾吉斯頁(yè)巖葉足動(dòng)物門怪誕蟲的研究,科學(xué)界一直把它作為不可思議奇形怪物。澄江同類化石研究,證明原來(lái)研究成果是背、腹倒置。如果沒(méi)有澄江生物群,我們對(duì)這些動(dòng)物認(rèn)識(shí)永遠(yuǎn)是一個(gè)謎。
澄江生物群是以全景式寫照,生動(dòng)的再現(xiàn)了5.3億年前的“寒武紀(jì)大爆發(fā)”發(fā)生的真實(shí)過(guò)程,他充分顯示了寒武紀(jì)早期生物多樣性。幾乎所有現(xiàn)生動(dòng)物的門類和許多滅絕的生物在完全沒(méi)有祖先痕跡可尋的前提下奇跡般地出現(xiàn)在寒武紀(jì)的原始海洋中,從而將大多數(shù)現(xiàn)生動(dòng)物門類的演化歷史追溯到了寒武紀(jì)的開(kāi)始階段。
澄江生物群發(fā)現(xiàn),使我們?nèi)鐚?shí)地看到地球海洋中最古老的動(dòng)物原貌;才使的我們認(rèn)識(shí)到,自寒武紀(jì)生物大爆發(fā)時(shí),地球海洋里就生活著紛繁眾多,生態(tài)各異動(dòng)物;絕大多數(shù)地層中保存的硬骨骼化石誤導(dǎo)我們對(duì)早期生命的認(rèn)識(shí)。例如葉足動(dòng)物門有爪動(dòng)物,只生活在南半球少數(shù)陸地地區(qū)。澄江生物群告訴我們,有爪動(dòng)物在寒武紀(jì)大爆發(fā)的時(shí)候不但存在,其形態(tài)還出乎意料地比現(xiàn)代有爪動(dòng)物更加的豐富多彩。
以前所知道的最老的保存軟體的生物群是中寒武世的加拿大布爾吉斯頁(yè)巖生物群,它比早寒武世寒武紀(jì)大爆發(fā)要晚1000多萬(wàn)年。因此,加拿大布爾吉斯頁(yè)巖生物群不可能指出地球上最老的動(dòng)物都是些什么。我們對(duì)寒武紀(jì)生物大爆發(fā)所產(chǎn)生的生物及生物群落結(jié)構(gòu)所知甚微。在現(xiàn)代的海洋中,70%以上的動(dòng)物種和個(gè)體實(shí)際上都是由軟組織構(gòu)成的,因而極少有形成化石的可能。那么寒武紀(jì)生物大爆發(fā)時(shí)是不是也會(huì)產(chǎn)生如此眾多的軟軀體動(dòng)物?
澄江生物群化石保存在細(xì)膩的泥巖中,動(dòng)物的軟體附肢構(gòu)造保存精美,且呈立體保存。構(gòu)造細(xì)節(jié)能比較容易地在顯微鏡下用針尖揭露出來(lái)。通過(guò)澄江化石的研究,我們完全能夠修正某些同類生物群原先的研究錯(cuò)誤觀點(diǎn)。如動(dòng)吻動(dòng)物門的大型奇蝦類動(dòng)物,具有100余年的研究歷史,過(guò)去一直把此類動(dòng)物認(rèn)為是無(wú)腿的巨大怪物。澄江生物群不但存在在這類動(dòng)物,而且保存好,類型多,我們研究從根本上改變了原來(lái)的觀點(diǎn)。加拿大布爾吉斯頁(yè)巖葉足動(dòng)物門的怪誕蟲的研究,科學(xué)界一直把它作為不可思議的奇形怪物。澄江同類化石的研究,證明原來(lái)的研究成果是背、腹倒置。如果沒(méi)有澄江生物群,我們對(duì)這些動(dòng)物的認(rèn)識(shí)永遠(yuǎn)是一個(gè)謎。
節(jié)肢動(dòng)物是動(dòng)物界中最龐大的一類,但是關(guān)于節(jié)肢動(dòng)物的原始特征以及各類群之間的關(guān)系,科學(xué)界對(duì)其了解很少。以往所發(fā)現(xiàn)的化石,多是節(jié)肢動(dòng)物的外骨骼,而解決節(jié)肢動(dòng)物的分類,論述其演化關(guān)系,關(guān)鍵構(gòu)造是腿肢。保存好的腿肢在化石中很少發(fā)現(xiàn)。因此關(guān)于寒武紀(jì)節(jié)肢動(dòng)物的系統(tǒng)分類處于一個(gè)混亂狀態(tài)。通過(guò)澄江節(jié)肢動(dòng)物的研究,對(duì)節(jié)肢動(dòng)物分類關(guān)系和原始特征有了一個(gè)清楚的認(rèn)識(shí)。澄江節(jié)肢動(dòng)物具有一個(gè)非常原始的體軀分化,例如現(xiàn)代蝦大約有18個(gè)不同類型的體節(jié),而澄江節(jié)肢動(dòng)物僅僅有3或4個(gè)。這充分展示了隨著漫長(zhǎng)時(shí)間的推移,節(jié)肢動(dòng)物體節(jié)特化而行使不同功能的演化趨勢(shì)。澄江生物群中,雙瓣殼節(jié)肢動(dòng)物多種多樣,小者1mm左右,大者可達(dá)100mm以上,許多種類保存有完美的軟體附肢。研究證實(shí),相似殼瓣卻包裹著十分不同的軟體和附肢。因此它們的殼瓣不能作為分類和相互關(guān)系的依據(jù),殼是趨同演化的結(jié)果。同是雙瓣殼節(jié)肢動(dòng)物,它們可以分屬于不同的超綱。因此,澄江生物群為我們研究早期生命起源、演化提供了寶貴證據(jù)。
澄江生物群向人們展示了各種各樣的動(dòng)物在寒武紀(jì)大爆發(fā)時(shí)立即出現(xiàn),現(xiàn)在生活在地球上的各個(gè)動(dòng)物門類幾乎都已存在,而且都處于一個(gè)非常原始的等級(jí),只是在后來(lái)的演化中,各個(gè)不同類群才演化為一個(gè)固定模式。如Now所有昆蟲的頭部體節(jié)數(shù)量都是一樣的,而原始的節(jié)肢動(dòng)物類群頭部體節(jié)的數(shù)量變化則相當(dāng)大(從1節(jié)到7節(jié))。從形態(tài)學(xué)的觀點(diǎn)來(lái)講,早寒武世動(dòng)物的演化要比今天快得多。新的構(gòu)造模式或許能在“一夜間”產(chǎn)生,門和綱一級(jí)的分類單元特征所產(chǎn)生的速度或許就如我們認(rèn)為種所產(chǎn)生的速度一樣地快。而達(dá)爾文認(rèn)為,較高級(jí)的分類范疇是生物種級(jí)水平演化變化慢慢堆積的結(jié)果,依次達(dá)到屬、科、目、綱和門級(jí)水平。這并不意味著達(dá)爾文是不正確的,由于受當(dāng)時(shí)科學(xué)條件束縛,但是其理論是不全面的。自然選擇很大程度上是一個(gè)穩(wěn)定選擇,這種選擇有可能阻礙著演化。另外,正如在現(xiàn)生的昆蟲和植物中所遇到的情況,新種或許通過(guò)單個(gè)或少數(shù)幾個(gè)突變就可以形成,實(shí)際上雜交種卻難于產(chǎn)生。在寒武紀(jì),新門(例如腕足動(dòng)物門)通過(guò)不同器官在成長(zhǎng)速度中,通過(guò)簡(jiǎn)單的轉(zhuǎn)換就可以產(chǎn)生,以致于成年個(gè)體能夠保存祖先幼蟲的濾食生活方式。這個(gè)過(guò)程在幾百年或幾千年內(nèi)就可以形成、產(chǎn)生新門。澄江生物群給我們提供的生物高級(jí)分類單元快速演化的證據(jù)(突變)是我們?cè)诮炭茣兴x不到的。
澄江生物群給我們提供了一個(gè)完整的最古老的海洋生態(tài)群落圖,這種生態(tài)群落之前我們的認(rèn)識(shí)幾乎是一片空白。現(xiàn)在,我們不僅能知道在寒武紀(jì)大爆發(fā)時(shí)產(chǎn)生了哪些動(dòng)物,我們還能初步了解不同動(dòng)物的生活方式和食性。澄江生物群或許還能幫助我們了解寒武紀(jì)生物大爆發(fā)中生物演化的原因,以及誘發(fā)這種大爆發(fā)的理由。