Letupan Cambrian. Jejak pracambrian metazoa

Analisis statistik trafik ke tapak kami dengan meyakinkan menunjukkan bahawa kejayaan terbesar artikel sains popular digunakan, dan bahan seperti ini dilihat secara stabil untuk masa yang lama. Jadi saya memutuskan untuk bekerja ke arah ini sekali lagi, meliputi topik yang telah membimbangkan saya sejak sekian lama.

Persoalan bagaimana rupa dunia pada permulaan perjalanannya telah mengujakan fikiran manusia sejak dahulu lagi. Untuk masa yang lama, misteri zaman lampau tetap menjadi rahsia di sebalik tujuh meterai, dan tanpa adanya pengetahuan saintifik, manusia mencipta mitos, menyerupai seorang kanak-kanak yang dikelilingi oleh fantasi dongeng dalam buaian. Dengan perkembangan pandangan dunia saintifik, teka-teki tidak hilang di mana-mana, mereka hanya memperoleh bentuk konkrit. Salah satu misteri ini ialah letupan Cambrian.

Adalah diketahui bahawa umur batuan geologi boleh ditentukan secara stratigrafi: lapisan yang lebih muda, sebagai peraturan, terletak di atas yang lebih tua. Daripada sisa-sisa fosil organisma pupus yang menepukan batuan, adalah mungkin untuk mencipta semula gambaran evolusi beransur-ansur kehidupan di Bumi. Walau bagaimanapun, beransur-ansur ini tiba-tiba terputus pada kedalaman yang sepadan dengan lapisan zaman Kambrium "541.0 ± 1.0 juta tahun yang lalu - 485.4 ± 1.9 juta tahun yang lalu). Hampir semua terdapat di sini. jenis moden haiwan multiselular, dan kemudian - seolah-olah kekosongan, Precambrian misterius, seolah-olah satu perbuatan penciptaan telah berlaku ... Fenomena ini dipanggil dalam sains Letupan Cambrian.

Cambrian

Walau bagaimanapun, pada hakikatnya, cetakan haiwan purba telah ditemui oleh saintis masa yang lama ia dikaitkan dengan lapisan Kambrium dan dikenal pasti dengan kumpulan taksonomi organisma yang masih hidup hingga ke hari ini. Artifak serupa ditemui oleh ahli geologi Jerman di Namibia, Afrika Selatan pada tahun 1908, dan oleh R. Sprig di Ediacara Australia Selatan, pada awal 1930-an. Abad XX, yang menerbitkan pada tahun 1947 karya "Obor-obor Kambrium Awal dari Flinders Range of South Australia." Untuk mengelakkan godaan untuk menerangkan yang tidak diketahui kepada yang biasa - untuk ini penyelidik memerlukan keberanian tertentu. Hanya pada tahun 1952, Ahli Akademik Akademi Sains USSR B.S. Sokolov menubuhkan kewujudan Vendian, tempoh sebelum Cambrian. “... buat pertama kalinya, apa yang dipanggil fauna Ediacaran daripada rangka Metazoa, yang pada asalnya dianggap Kambrium, mengambil kedudukan geokronologi yang sebenar ... Zaman Vendian (Vendian) dinamakan sempena yang paling kuno. suku Slavic Wends (atau Wends), yang tinggal di selatan Laut Baltik.

Boris Sergeevich Sokolov

Dalam hal ini, saya tidak boleh tidak memberitahu tentang kes yang ingin tahu apabila, pada usia 5 tahun, saya memenangi calon sains geologi dalam pertikaian mengenai isu ini. Sekali lagi tetamu berkumpul di rumah kami, untuk beberapa jenis perayaan keluarga. Era yang sama sekali berbeza dalam kehidupan negara akan berakhir, dan kini ia kelihatan seperti impian Baku Soviet yang makmur dengan meja penuh dengan buah-buahan dan kaviar sturgeon, dengan kunjungan tetap antara satu sama lain oleh gerombolan saudara yang mesra. DARI sepupu Di bawah bimbingan sepupu yang lebih tua, kami bermain angkasawan pada petang itu, mengembara dengan mata tertutup di ambang tingkap dan kabinet, membayangkan mereka sebagai planet lain. Dan pada zaman kanak-kanak saya, saya mempunyai buku tentang paleontologi "The Living Past of the Earth", dengan jadual geokronologi, yang termasuk zaman Vendian ... Paman, yang kemudiannya calon sains geologi, bertanya kepada saya: tempoh apakah yang pertama. , dan saya menjawab bahawa Vendian. Dan bapa saudara menjawab: tidak, Cambrian. Saya tidak bersetuju dengannya. Selepas beberapa lama, membelek beberapa literatur, bapa saudara saya mengakui bahawa data saintifik baru telah muncul, menyebabkan keseronokan ibu bapa saya.

Tetapi kembali kepada letupan Cambrian. Dengan t.sp. secara stratigrafi, tidaklah begitu sukar untuk menjawab tentang sebab-sebab peningkatan letupan yang diperhatikan dalam bilangan penemuan dengan peralihan dari Precambrian ke Cambrian. Dalam Cambrian, organisma rangka muncul: cengkerang, cengkerang, pancang - semua ini dipelihara dengan sempurna dalam bentuk fosil. Bentuk precambrian adalah berbadan lembut dan bukan rangka, satu set keadaan khas diperlukan untuk jejak mereka meninggalkan ingatan dalam sejarah planet kita, dan itulah sebabnya tiada apa yang diketahui tentang mereka untuk masa yang lama. Jadi sekarang ceritanya dunia organik Bumi dibahagikan kepada 2 eon besar: Phanerozoic - era kehidupan nyata dan Cryptozoic - era kehidupan tersembunyi. Tetapi apakah sebab sebenar yang dipanggil. "revolusi rangka?"

Terdapat versi yang sangat pelbagai mengenai subjek ini, mereka yang berminat sentiasa boleh berkenalan dengan mereka di Internet. Untuk masa yang lama, kesusasteraan Rusia dikuasai oleh hipotesis bahawa peningkatan kepekatan ion Ca2+ dalam air laut disebabkan oleh sebab-sebab geologi, yang diperlukan untuk pembinaan sistem perlindungan, seperti cangkang, cangkang, dll. - sebab. Walau bagaimanapun, sudah jauh pada tahun 2007, versi lain muncul di fikiran saya dalam bentuk imej visual intuitif, yang kelihatan lebih mudah dan lebih logik (mengikut prinsip pisau cukur Occam bahawa jalan terpendek kepada kebenaran adalah dalam garis lurus). Dari masa ke masa, menjadi jelas bahawa ramai saintis yang menangani masalah itu mengikuti jalan yang sama, dan kini hipotesis ini disebut walaupun dalam buku teks biologi sekolah Rusia.

“... Beribu-ribu spesimen wakil biota Vendian telah pun dikaji, dan tiada satu pun daripada mereka didapati mengalami kerosakan atau kesan gigitan. Ini bermakna bioturbator, pemakan bangkai makroskopik dan pemangsa yang mengisar makanan hampir tiada dalam ekosistem Vendian. Bahan organik mati hanya tertakluk kepada penguraian mikrob. By the way, pada tahun 2007 walaupun fakta ini tidak diketahui oleh saya.

Jadi, hubungan pemangsa-mangsa antara organisma multiselular hanya muncul dalam Kambrium (walaupun terdapat bukti, dan ia adalah semulajadi bahawa ia berasal dari Ediacaran (nama alternatif untuk zaman Vendian). .), sesetengah haiwan mula memakan yang lain, mencetuskan letupan Cambrian melalui peningkatan "perlumbaan senjata" antara pemangsa dan mangsa. pernafasan oksigen memungkinkan peningkatan dalam kadar metabolisme dan tenaga, dan di sini intuisi saintifik saya meraba-raba untuk beberapa kegagalan sebab-akibat: kemunculan antagonis hubungan alam sekitar mangsa-pemangsa ditentukan oleh progresif, dengan v.zr. kecekapan penggunaan sumber, aromorphosis (aromorphosis - lonjakan evolusi progresif) - kemunculan pernafasan oksigen. Jika kita ingat konsep sedemikian oleh V.I. Vernadsky sebagai tekanan hidup, kerana keinginan berterusannya untuk membiak biojisim dalam proses pembiakan di satu pihak dan terhad oleh sumber yang ada di pihak yang lain, adalah logik untuk menganggap bahawa hubungan pemangsa-mangsa timbul akibat daripada yang diterangkan oleh V.I. Prinsip Vernadsky. Pendek kata, pada suatu hari terdapat terlalu ramai daripada mereka, dan senjata mereka dan apa yang mereka gunakan untuk melindungi diri mereka daripada satu sama lain bertukar menjadi batu ...

Terdapat hipotesis yang menyatakan bahawa haiwan Vendian boleh memakan alga simbion mikroskopik yang hidup di dalam badan mereka, yang seterusnya menggunakan tenaga suria dalam proses fotosintesis, kerana banyak wakil biota Ediacaran nampaknya telah menjadi penghuni banjir. sinaran matahari perairan cetek. Sebagai tambahan, pemakanan jenis ini juga terdapat pada haiwan moden. Dalam tempoh Vendian, cara makan ini juga boleh menjadi yang utama. Dunia Vendobionts, di mana tiada siapa makan sesiapa pun, McMenamin memanggil "Taman Ediacara", dengan kiasan yang jelas kepada Taman Eden. Saya mempunyai kiasan yang sama.

Apakah keadaan dunia Vendia? Hari itu 3 jam lebih pendek, dan tahun itu mempunyai 420 hari. Benua lain, lautan lain... Dunia Precambrian digambarkan dengan warna-warni oleh Ya.E. Malakhovskaya dan A.Yu. Ivantsov ... "Bawah laut cetek yang luas dan kawasan tanah rendah ditutupi dengan karpet tikar bakteria, di beberapa tempat hutan alga seperti reben bergoyang." "Ia adalah glasiasi yang hebat: menurut saintis, kemudian di laut ais terapung walaupun ke zon tropika, dan tanah itu hampir sepenuhnya ditutup dengan glasier. Selepas akhir Zaman Ais, komuniti mikroorganisma dan alga yang kembali ke perairan cetek sudah termasuk haiwan multiselular. Di antara makhluk bertubuh lembut ini terdapat gergasi, mencapai panjang satu setengah meter, dan yang sangat kecil, tidak lebih daripada 2-3 mm. Ada yang berenang atau melonjak di lajur air, yang lain tinggal di bahagian bawah: melekat padanya, berbaring bebas atau merangkak. "Walaupun sejarah kajian cetakan Vendian telah lama berabad-abad, sehingga baru-baru ini tidak ada jawapan yang memuaskan untuk persoalan siapa organisma Vendian - tumbuhan, haiwan, kulat, atau milik kerajaan lain yang tidak bertahan hingga hari ini. Kebanyakan penyelidik menganggap mereka sebagai haiwan multiselular, mungkin hanya kerana persamaan luaran cetakan dengan beberapa invertebrata.

Charnia (Charnia masoni) menjalani gaya hidup yang tidak aktif.

Tribrachidium (Tribrachidium heraldicum) duduk tidak bergerak di bahagian bawah, hanya silia di permukaan luar yang bergerak sedikit. Silia menangkap zarah organik kecil dari air dan menyulingnya dari pinggir ke tengah ke mulut, mungkin juga ke tiga mulut.

Dickinsonia (Dickinsonia lissa, Dickinsonia rujuk tenuis, Dickinsonia costata) merangkak. Yang terbesar, panjang 1.5 m, berasal dari Ediacara.

Kimberella (Kimberella quadrata) agak mengingatkan kerang.

Yorgia (Yorgia waggoneri), bahagian ventral badan yang ditutup dengan sesuatu yang serupa dengan epitelium bersilia, setelah tenggelam ke bawah, memakan sebahagian daripada substrat di bawahnya (silia epitelium menangkap dan memindahkan zarah organik ke mulut). Kemudian dia berenang ke tempat lain ... Selepas kawasan dasar laut di mana haiwan merumput ditutup dengan sedimen, jejak mereka dapat dipelihara berkat filem organik padat di mana mereka, seolah-olah, "terukir" .

Ventogyrus (Ventogyrus chistyakovi) mungkin berenang.

Senaraikan semua orang dalam artikel sains popular tiada makna…

Sebagai seorang remaja, di Baku pasca-Soviet, saya mempunyai impian terindah dalam hidup saya. Tumitku membelai air laut prasejarah waktu malam. Di bahagian bawah di antara batu - pasir dan ungu pendarfluor, hijau, span pirus dan semak samar-samar menyerupai polip karang ... Beban ratusan juta tahun evolusi kejam dan sejarah manusia yang mengikuti - semuanya jauh di hadapan dan di atas . .. Di sana, di pantai Laut Vendian, saya dirampas cahaya dan ketenangan.

Kemudian datang trilobite Cambrian. Saya menyentuh cangkangnya...

Cambrian sedang mara... Saya tersedar.

kesusasteraan:

1. Malakhovskaya Ya. E., Ivantsov A. Yu. Atlas bergambar berwarna-warni bagi haiwan bertubuh lembut paling kuno pada zaman Vendian // Arkhangelsk, Rumah Penerbitan PIN RAS: 2003. 48 p.
2. Sokolov B. S. Essays on the formation of the Vendian // M .: KMK Ltd., 1997. 157 p.
3. Mario Aguilera. Dawn of Carnivores Menjelaskan Ledakan Haiwan di Masa Lalu // Pusat Berita UC San Diego, 30 Julai 2013.
4. Yastrebov S. A. Letupan Kambrium // Kimia dan Kehidupan, 2016, No. 10.
5. Mark A. S. McMenamin. The Garden of Ediacara // PALAIOS, Vol. 1, tidak. 2 (Apr., 1986), hlm. 178-182

Dalam format video:

Mengenai Cambrian:

Semua edisi "Evolusi":

Untuk kemudahan kajian, sejarah planet kita dan kehidupan di atasnya dibahagikan kepada tempoh masa, sempadannya adalah perubahan geologi dalam kerak bumi - proses pembinaan gunung, kenaikan dan kejatuhan tanah, perubahan dalam garis besar. daripada benua, perubahan global iklim.

Tempoh kronologi terpanjang dalam sejarah Bumi dipanggil era (berlangsung ratusan juta tahun). Era dibahagikan lagi kepada tempoh.

Para saintis mendapat semua maklumat tentang masa lalu Bumi dengan meneliti bukti geologi kronik dunia. Usus planet ini terdiri daripada pelbagai lapisan batuan berbatu dan sedimen, yang terbentuk di bawah pengaruh berterusan keadaan luaran yang menentukan penampilan Bumi pada masa lalu yang jauh. Pembentukan geologi telah mengekalkan dan membawa maklumat berjuta-juta tahun tentang organisma hidup yang mendiami lautan dan darat dalam tempoh geologi yang berbeza. Terima kasih kepada ini, hari ini kita mempunyai peluang untuk membayangkan rupa Bumi pada masa lalu yang jauh dan mengesan evolusi kehidupan lebih 3.5 bilion tahun dari saat kemunculannya.

Meneliti batu dan fosil purba, saintis telah menemui dua fenomena yang tidak dapat dijelaskan dalam masa lampau geologi dan biologi Bumi. Fenomena pertama dipanggil World Unconformity, dan mewakili sentuhan batuan dari tempoh geologi yang berbeza, tidak mengikuti satu demi satu. Hubungan sedemikian melanggar urutan logik lapisan, mengikut kronologi berkala pelbagai peringkat sejarah dalam geologi. Perlu diingatkan bahawa sentuhan tidak logik batuan terdapat di mana-mana. Ini disebabkan oleh pencampuran struktur kerak bumi akibat aktiviti tektonik dan proses hakisan. Walau bagaimanapun, Ketidakakuran Global tidak dapat dijelaskan dengan ini, kerana ia ada di mana-mana dan mencerminkan sentuhan tidak selaras antara batuan berumur kira-kira 2.9 bilion tahun dan deposit Kambrium muda yang terbentuk kira-kira 500 juta tahun dahulu.

Fenomena kedua mengenai masa lalu biologi Bumi dipanggil "Letupan Cambrian". Ahli paleontologi telah memberikan istilah ini kepada pertumbuhan pesat secara tiba-tiba. kepelbagaian spesies organisma hidup pada zaman Kambrium (pada awal zaman Paleozoik). Ini berlaku dalam tempoh kronologi 30 juta tahun (kira-kira 542–510 juta tahun dahulu). Untuk tempoh masa yang tidak begitu ketara mengikut piawaian paleontologi, bilangan spesies biologi telah meningkat ratusan kali ganda. Tiba-tiba, pelbagai jenis organisma cangkang muncul, chordates dan prothoracids pertama (yang dipanggil trilobites) timbul.

Bukti yang paling terkenal dan dikaji tentang kewujudan kedua-dua ini fenomena saintifik terletak di Amerika Syarikat. Ini adalah Grand Canyon di Colorado Plateau, Arizona. Tempat kegemaran pelancong dari seluruh dunia. Di sanalah ahli paleontologi telah menemui bilangan terbesar bentuk hidupan fosil, jadi tidak seperti organisma bertubuh lembut yang hidup pada zaman Ediacaran pra-Cambrian.

Untuk masa yang lama, saintis dari seluruh dunia telah mencari petunjuk kepada fenomena zaman Kambrium. Baru-baru ini, satu teori telah muncul dalam kalangan saintifik yang menjelaskan sifat kemunculan Perselisihan Global dan "Letupan Cambrian" dan mewujudkan hubungan antara dua fakta unik sejarah planet ini.

Kira-kira 600 juta tahun dahulu, perubahan besar mula berlaku di kedalaman Bumi, menyebabkan perubahan besar di permukaan planet. Ada pergerakan plat litosfera, yang mengoyakkan benua yang dahulunya tunggal - Gondwana, banyak gunung berapi pada masa yang sama meletuskan gelombang lava. Gempa bumi berleluasa menjana tsunami besar. Permukaan tanah beberapa kali mengalami banjir oleh perairan lautan, yang merupakan sebab utama pembentukan World Discord.

Lapisan sedimen yang lebih muda dan terletak dimusnahkan oleh air dan faktor berkaitan beberapa kali lebih perlahan daripada batuan yang lebih tua dan lebih dalam. Ia adalah semasa tempoh banjir benua yang hakisan dan degradasi batuan enapan berlaku, pendedahan batu purba, yang mengalami hakisan pesat. Hasil pemusnahan batu terlarut dalam berbilion tan di perairan lautan prasejarah. Kepekatan kalium, kalsium, magnesium, besi, fosfat, ion sulfat tiba-tiba meningkat. Keseimbangan asid-bes Perairan lautan telah beralih secara mendadak ke bahagian alkali.

Prinsip utama kehidupan mengatakan bahawa untuk wujud, organisma hidup mesti sentiasa mengekalkan kestabilan persekitaran dalaman. Keturunan primitif bertubuh lembut organisma moden terpaksa berkembang pesat untuk menahan perubahan mendadak dalam keadaan habitat. Lompatan segera dalam evolusi kehidupan purbakala adalah tindak balas paksa kepada peningkatan mendadak dalam kepekatan pelbagai garam dalam air laut. Hasil daripada lonjakan evolusi ini ialah mekanisme mineralisasi, yang mengarahkan evolusi haiwan purba dengan cara yang berbeza.

Teori ini disokong oleh penampilan serentak rangka mineral dalam organisma yang tidak berkaitan semasa tempoh Kambrium. Tiga jenis utama garam mineral menentukan arah evolusi selanjutnya kehidupan - ini adalah kalsium fosfat, asas mineral rangka kordat, kalsium karbonat dan silikon oksida, yang merupakan bahan cangkerang makhluk kulit pertama. Kalsium, silikon dan fosfat adalah komponen utama pembentukan Kambrium yang membentuk kawasan ketidakakuran Dunia.

Bentuk kehidupan muda yang baru muncul mempunyai kelebihan berbanding primitif bertubuh lembut, tanpa organ keras. Organisma baharu itu mempunyai gigi untuk menyerang dan pertahanan, cengkerang untuk pertahanan, kord, dan rangka keras yang membolehkan mereka bergerak secara sengaja dan pada kelajuan yang lebih tinggi melalui air. Mekanisme mineralisasi yang diperoleh secara tiba-tiba membolehkan makhluk muda membiak dalam jumlah yang tidak pernah berlaku sebelum ini dan menggantikan bentuk kehidupan lama. Jisim makhluk pertama dengan organ mineral adalah asas untuk pembentukan lapisan geologi zaman Kambrium, yang terbentuk pada lapisan batu purba.

Bentuk kehidupan dengan rangka mineral mula terbentuk seawal zaman Precambrian, tetapi anomali geologi yang membentuk Ketidakakuran Dunia yang mempercepatkan proses ini berkali-kali dan memberikannya watak yang meletup. Pencetus proses yang mencipta penampilan pukal spesies moden haiwan, adalah mineralisasi pesat lautan dunia. Proses geologi dikenalpasti evolusi biologi berjuta-juta tahun akan datang.

Sumbangan pembaca sukarela untuk menyokong projek

Bermakna) kemunculan dalam Kambrium Awal (kira-kira 540 juta tahun pada skala evolusi) deposit fosil wakil dari banyak bahagian kerajaan haiwan, dengan latar belakang ketiadaan fosil atau fosil nenek moyang mereka yang didakwa dalam deposit Precambrian.

Teori evolusi tidak mempunyai penjelasan yang boleh dipercayai untuk "fenomena" ini. Teori penciptaan melihat dalam fenomena ini satu lagi bukti kegagalan teori evolusi dan bukti yang memihak kepada Penciptaan.

Sejarah penemuan

Penemu letupan Cambrian adalah orang Inggeris Robert Murchison, seorang bangsawan sejak lahir, yang, di bawah pengaruh isterinya yang bercita-cita tinggi, memutuskan untuk pergi ke sains. Mengkaji fosil era purba multiselular, dan lapisan batuan di mana ia berada, dia menemui sempadan yang jelas, di bawahnya terdapat kesan hanya yang paling mudah. organisma unisel- bakteria dan alga. Dan lapisan di atas (dalam "Cambrian" deposit) - pelbagai terkaya bentuk biologi. Murchison adalah seorang Kristian yang taat dan berkongsi kepercayaan Linnaeus itu "ada betul-betul sama banyak spesies yang diciptakan oleh Pencipta". Dalam penampilan yang terbuka, dia melihat bukti kerja tangan Tuhan. Pada tahun 1830-an, Murchison menerbitkan hasil penyelidikannya.

Letupan Kambrium dan Darwinisme

Penemuan terkini

Selama seratus tahun yang lalu, vertebrata dianggap telah muncul kemudian dalam sejarah kehidupan. Walau bagaimanapun, pada tahun 1999 fosil ikan ditemui di batuan Cambrian di China. yang mengesahkan bahawa ikan muncul secara tiba-tiba dalam rekod fosil bersama-sama dengan semua filum haiwan lain. Letupan Cambrian menjadi lebih kuat. Untuk ikan yang terbentuk sepenuhnya ini untuk muncul dalam Kambrium, nenek moyang vertebrata yang diduga mestilah berjuta-juta tahun dahulu dalam tempoh Pracambrian, di mana tiada bentuk peralihan untuk mereka atau untuk semua filum utama.

Pada tahun 2006, di China, ahli geologi menemui embrio haiwan fosil yang dipercayai oleh evolusionis berusia 600 juta tahun. Jika evolusi benar-benar berlaku, maka embrio moden, selepas ratusan juta tahun evolusi, mesti sangat berbeza daripada yang terdapat di China. Walau bagaimanapun, embrio yang ditemui di China adalah sama sepenuhnya dengan haiwan moden.

Pada tahun 2008, obor-obor fosil ditemui di dalam katil Cambrian, yang hampir sama dengan spesies hidupan moden. Sesetengah daripada mereka mempunyai otot, satu siri sel yang menyengat, organ dan tingkah laku seks yang kompleks (termasuk pengiktirafan pasangan dan pacaran), dan mata majmuk. Menurut evolusi, walaupun obor-obor ini kekal sebagai obor-obor sehingga ke hari ini, pada masa ini (kira-kira 500 juta tahun) hampir semua alam semula jadi sepatutnya telah berkembang - burung, pain, buaya, kanggaru, gajah, anjing, bunga, tomato, ikan paus, tokek, dll.

lihat juga

Pautan

evolusi biologi Hujah Terminologi Kemunculan kehidupan Sejarah pengajaran Kritikan dan fakta

5. Sebab yang mungkin"letupan"

Walaupun fakta bahawa haiwan tiga lapisan yang agak kompleks wujud sebelum Kambrium, perkembangan evolusi pada awal Cambrian nampaknya sangat pantas. Banyak percubaan telah dibuat untuk menjelaskan sebab-sebab perkembangan "meletup" ini.

Perubahan persekitaran

Meningkatkan kepekatan oksigen

Atmosfera terawal bumi tidak mengandungi oksigen bebas sama sekali. Oksigen yang dihidu oleh haiwan moden, baik di udara mahupun dilarutkan dalam air, adalah hasil daripada berbilion tahun fotosintesis, terutamanya mikroorganisma. Kira-kira 2.5 bilion tahun yang lalu, kepekatan oksigen di atmosfera meningkat secara mendadak. Sehingga masa itu, semua oksigen yang dihasilkan oleh mikroorganisma telah dibelanjakan sepenuhnya untuk pengoksidaan unsur-unsur dengan pertalian tinggi untuk oksigen, seperti besi. Sehingga mereka terikat sepenuhnya di darat dan di lapisan atas lautan, hanya "oasigen oksigen" tempatan yang wujud di atmosfera.

Kekurangan oksigen boleh menghalang perkembangan organisma kompleks yang besar untuk masa yang lama. Masalahnya ialah jumlah oksigen yang boleh diserap oleh haiwan persekitaran, dihadkan oleh luas permukaan. Jumlah oksigen yang diperlukan untuk kehidupan ditentukan oleh jisim dan isipadu organisma, yang, apabila saiznya bertambah, tumbuh lebih cepat daripada kawasan tersebut. Peningkatan kepekatan oksigen di udara dan di dalam air boleh melemahkan atau menghapuskan sepenuhnya had ini.

Perlu diingatkan bahawa jumlah oksigen yang mencukupi untuk kewujudan vendobionts besar sudah ada dalam tempoh Ediacaran. Walau bagaimanapun, peningkatan selanjutnya dalam kepekatan oksigen boleh menyediakan organisma dengan tenaga tambahan untuk pengeluaran bahan yang diperlukan untuk pembangunan asasnya lebih banyak. struktur kompleks badan, termasuk digunakan untuk pemangsa dan perlindungan terhadapnya.

bumi bola salji

Terdapat banyak bukti bahawa pada akhir Neoproterozoik Bumi telah mengalami glasiasi global, di mana kebanyakan daripada ia dilitupi ais, dan suhu permukaan hampir membeku walaupun di khatulistiwa. Sesetengah penyelidik menunjukkan bahawa keadaan ini mungkin berkait rapat dengan letupan Kambrium, kerana fosil paling awal diketahui berasal dari satu tempoh sejurus selepas penghujung glasiasi lengkap terakhir.

Walau bagaimanapun, agak sukar untuk menunjukkan hubungan sebab musabab malapetaka tersebut dengan pertumbuhan seterusnya dalam saiz dan kerumitan organisma. Mungkin, suhu rendah meningkatkan kepekatan oksigen di lautan keterlarutannya dalam air laut hampir dua kali ganda apabila suhu turun dari 30 °C kepada 0 °C.

Turun naik dalam komposisi isotop karbon

Dalam sedimen di sempadan Ediacaran/Cambrian, terdapat penurunan yang sangat mendadak diikuti oleh turun naik luar biasa kuat dalam nisbah isotop karbon C/C sepanjang Kambrium Awal.

Ramai saintis telah mengandaikan bahawa kejatuhan awal adalah disebabkan oleh kepupusan besar-besaran sejurus sebelum permulaan Kambrium. Ia juga boleh diandaikan bahawa kepupusan itu sendiri adalah akibat daripada pereputan klatrat metana sebelum ini. Telah diketahui secara meluas bahawa pelepasan metana dan ketepuan seterusnya atmosfera dengan karbon dioksida menyebabkan kesan rumah hijau global, disertai dengan pelbagai bencana alam sekitar. Gambar yang sama diperhatikan dalam Triassic, ketika kehidupan pulih dari kepupusan Permian besar-besaran.

Walau bagaimanapun, agak sukar untuk menerangkan bagaimana kepupusan besar-besaran boleh menyebabkan peningkatan mendadak dalam kepelbagaian taksonomi dan morfologi. Walaupun kepupusan besar-besaran, seperti Permian dan Cretaceous-Paleogene, membawa kepada peningkatan seterusnya dalam bilangan spesies individu daripada tidak ketara kepada "dominan", dalam kedua-dua kes, relung ekologi telah digantikan, walaupun oleh organisma lain, tetapi sama kompleks. Pada masa yang sama, tiada pertumbuhan mendadak kepelbagaian taksonomi atau morfologi diperhatikan dalam ekosistem baharu.

Sebilangan penyelidik telah mengandaikan bahawa setiap penurunan jangka pendek dalam pecahan C/C dalam Kambrium Awal mewakili pembebasan metana, yang disebabkan oleh kesan rumah hijau dan peningkatan suhu, membawa kepada peningkatan dalam kepelbagaian morfologi. Tetapi hipotesis ini tidak menjelaskan peningkatan mendadak dalam kepelbagaian taksonomi pada permulaan Kambrium.

Penjelasan berdasarkan perkembangan organisma

Beberapa teori adalah berdasarkan idea bahawa perubahan yang agak kecil dalam cara haiwan berkembang daripada embrio kepada dewasa boleh membawa kepada perubahan dramatik dalam bentuk badan.

Kemunculan sistem pembangunan dua hala

Gen Regulatory Hox menghidupkan dan mematikan gen "berfungsi" masuk pelbagai bahagian badan, dan dengan itu mengawal pembentukan struktur anatomi badan. Gen Hox yang sangat serupa ditemui dalam genom semua haiwan, dari cnidarians kepada manusia. Pada masa yang sama, mamalia mempunyai 4 set gen Hox, manakala cnidarians bertahan dengan satu set.

Gen Hox dalam kumpulan haiwan yang berbeza adalah sangat serupa sehingga, sebagai contoh, anda boleh memindahkan gen "pembentuk mata" manusia ke dalam embrio Drosophila, yang akan membawa kepada pembentukan mata tetapi ia akan menjadi mata Drosophila, disebabkan kepada pengaktifan gen "bekerja" yang sepadan. Ini menunjukkan bahawa kehadiran set gen Hox yang serupa tidak sama sekali bermakna persamaan anatomi organisma. Oleh itu, kemunculan sistem sedemikian boleh membawa kepada peningkatan mendadak dalam kepelbagaian, kedua-dua morfologi dan taksonomi.

Memandangkan gen Hox yang sama mengawal pembezaan semua organisma dua hala yang diketahui, garis evolusi dari yang terakhir itu mesti telah menyimpang sebelum mana-mana organ khusus boleh terbentuk. Oleh itu, "nenek moyang terakhir" semua organisma dua hala mestilah kecil, mudah secara anatomi, dan kemungkinan besar terdedah kepada penguraian lengkap tidak disimpan dalam fosil. Keadaan ini menjadikan penemuannya sangat tidak mungkin. Namun begitu keseluruhan baris venodobionts mungkin mempunyai struktur badan dua hala. Dengan cara ini, sistem yang serupa pembangunan boleh berlaku sekurang-kurangnya beberapa puluh juta tahun sebelum letupan Cambrian. Dalam kes ini, beberapa sebab tambahan diperlukan untuk menjelaskannya.

Peningkatan kecil dalam kerumitan genom boleh membawa akibat yang besar

Dalam kebanyakan organisma dengan pembiakan seks, anak-anak menerima kira-kira 50% daripada gennya daripada setiap ibu bapa. Ini bermakna walaupun peningkatan kecil dalam kerumitan genom boleh menimbulkan banyak variasi dalam struktur dan bentuk badan. Kebanyakan kerumitan biologi mungkin timbul daripada operasi peraturan yang agak mudah pada bilangan yang besar sel yang berfungsi sebagai automata selular.

landasan pembangunan

Sesetengah saintis mencadangkan bahawa apabila organisma menjadi lebih kompleks, perubahan evolusi struktur umum badan menimpa perubahan sekunder ke arah pengkhususan yang lebih baik bagi bahagian sedia ada. Ini mengurangkan kemungkinan kelas baru organisma menjalani pemilihan semula jadi kerana persaingan dengan nenek moyang yang "diperbaiki". Akibatnya, apabila struktur umum berkembang, "trek pembangunan" terbentuk, dan struktur spatial badan "beku". Sehubungan itu, pembentukan kelas baharu berlaku "lebih mudah" pada peringkat awal evolusi klad utama, dan evolusi selanjutnya mereka berjalan pada tahap taksonomi yang lebih rendah. Selepas itu, pengarang idea ini menegaskan bahawa "pembekuan" sedemikian bukanlah penjelasan utama untuk letupan Kambrium.

Fosil yang boleh menyokong idea ini adalah samar-samar. Telah diperhatikan bahawa variasi dalam organisma kelas yang sama selalunya paling besar pada peringkat pertama perkembangan klad. Sebagai contoh, beberapa trilobit Kambrium sangat berbeza dalam bilangan segmen toraks, dan seterusnya kepelbagaian ini telah menurun dengan ketara. Walau bagaimanapun, sampel trilobit Silurian didapati mempunyai kebolehubahan tinggi yang sama dalam struktur seperti sampel Kambrium Awal. Para penyelidik mencadangkan bahawa penurunan keseluruhan dalam kepelbagaian adalah disebabkan oleh batasan ekologi atau fungsi. Sebagai contoh, seseorang mungkin menjangkakan kurang variasi dalam bilangan segmen selepas trilobit telah membangunkan struktur badan cembung, iaitu cara yang berkesan perlindungannya.

Penerangan alam sekitar

Penjelasan sedemikian memfokuskan kepada interaksi antara pelbagai jenis organisma. Beberapa hipotesis ini berkaitan dengan perubahan dalam rantai makanan; yang lain menganggap perlumbaan senjata antara pemangsa dan mangsa yang mungkin telah menyebabkan evolusi bahagian badan tegar pada awal Kambrium; beberapa hipotesis lain menumpukan pada mekanisme koevolusi yang lebih umum.

"Perlumbaan senjata" antara pemangsa dan mangsa

Mengikut definisi, pemangsaan mengandaikan kematian mangsa, yang menjadikannya faktor terkuat dan pemecut pemilihan semula jadi. Tekanan ke atas mangsa untuk menyesuaikan diri dengan lebih baik mestilah lebih besar daripada pemangsa kerana, tidak seperti mangsa, mereka mempunyai peluang untuk mencuba lagi.

Walau bagaimanapun, terdapat bukti bahawa pemangsa telah wujud lama sebelum permulaan Kambrium. Oleh itu, tidak mungkin ia sendiri menyebabkan letupan Cambrian, walaupun ia telah berlaku pengaruh yang kuat pada bentuk anatomi organisma yang terhasil.

Kemunculan fitofaj

Stanley mencadangkan bahawa kemunculan protozoa 700 juta tahun yang lalu, "menggigit" tikar mikrob, sangat berkembang rangkaian makanan dan sepatutnya membawa kepada peningkatan dalam kepelbagaian organisma. Walau bagaimanapun, hari ini diketahui bahawa "menggigit" timbul lebih daripada 1 bilion tahun yang lalu, dan kepupusan stromatolit bermula kira-kira 1.25 bilion tahun yang lalu - jauh sebelum "letupan".

Pertumbuhan dalam saiz dan kepelbagaian plankton

Pemerhatian geokimia jelas menunjukkan bahawa berat keseluruhan plankton menjadi setanding dengan yang sedia ada pada Proterozoik awal. Walau bagaimanapun, sehingga Cambrian, plankton tidak memberikan sumbangan yang signifikan kepada pemakanan organisma laut dalam, kerana badan mereka terlalu kecil untuk cepat tenggelam ke dasar laut. Plankton mikroskopik telah dimakan oleh plankton lain atau dimusnahkan oleh proses kimia di lapisan atas laut lama sebelum ia menembusi ke dalam lapisan dalam, di mana ia boleh menjadi makanan untuk nekton dan benthos.

Dalam komposisi fosil Kambrium awal, mesozooplankton ditemui, yang boleh menapis plankton mikroskopik. Mesozooplankton baru mungkin menjadi sumber sisa, serta najis dalam bentuk kapsul yang cukup besar untuk tenggelam dengan cepat mereka mungkin menjadi makanan untuk nekton dan benthos, menyebabkan mereka membesar dalam saiz dan kepelbagaian. Sekiranya zarah organik mencapai dasar laut, akibat pengebumian berikutnya, mereka sepatutnya meningkatkan kepekatan oksigen di dalam air sambil mengurangkan kepekatan karbon bebas. Dalam erti kata lain, kemunculan mesozooplankton memperkaya lautan dalam dengan kedua-dua makanan dan oksigen, dan dengan itu memungkinkan kemunculan dan evolusi penduduk yang lebih besar dan lebih pelbagai di laut dalam.

Akhirnya, kemunculan fitofaj di kalangan mesozooplankton boleh membentuk ceruk ekologi tambahan untuk pemangsa mesozooplankton yang lebih besar, yang badannya, menjunam ke dalam laut, membawa kepada pengayaan selanjutnya dengan makanan dan oksigen. Mungkin pemangsa pertama di kalangan mesozooplankton adalah larva haiwan bentik, yang evolusi selanjutnya adalah hasil daripada peningkatan umum dalam pemangsaan di lautan zaman Ediacaran.

Banyak ceruk kosong

James Valentine membuat andaian berikut dalam beberapa karya: perubahan mendadak dalam struktur badan adalah "sukar"; Perubahan lebih berkemungkinan wujud jika mereka menghadapi sedikit persaingan untuk niche ekologi yang mereka sasarkan. Yang terakhir ini perlu untuk jenis baru organisma mempunyai masa yang cukup untuk menyesuaikan diri dengan peranan baru mereka.

Keadaan ini harus membawa kepada hakikat bahawa pelaksanaan perubahan evolusi utama adalah lebih berkemungkinan berlaku peringkat awal pembentukan ekosistem disebabkan fakta bahawa kepelbagaian seterusnya memenuhi hampir semua ceruk ekologi. Pada masa hadapan, walaupun jenis organisma baharu terus muncul, kekurangan relung kosong menghalang penyebarannya dalam ekosistem.

Model Valentine melakukan kerja yang baik dalam menerangkan keunikan Letupan Cambrian—mengapa ia berlaku sekali sahaja dan sebab tempohnya terhad.

tempoh Kambrium(abbr. Cambrian) - yang pertama tempoh geologi era Paleozoik di sejarah geologi Bumi. Nama dari "Cambria", Cambria - lat. nama Wales). Kambrium bermula kira-kira 570 juta tahun dahulu, selepas Riphean, berakhir 505 juta tahun dahulu, bertahan 65–70 juta tahun, sehingga zaman Ordovician (menurut sumber lain, ia bermula kira-kira 542 ± 1 juta tahun lalu, berakhir 488 ± 2 juta tahun dahulu). tahun dahulu, tempoh kira-kira 51-57 juta tahun).
Dalam stratigrafi, zaman Kambrium sepadan dengan sistem Kambrium zaman Paleozoik, sistem Kambrium sebagai unit stratigrafi dibahagikan kepada 3 bahagian, 4 overstage dan 10 peringkat:

Tempoh (sistem)	Epoch (jabatan)	Overtier	Umur (peringkat)
Zaman Kambrium	Kambrium Atas (Furong)	Kirshabakty (€3k)	Batyrbaisky (€3b)
			Aksai (€3ak)
			Saka (€3s)
			Ayusokkan (€3as)
	Kambrium tengah (Acadian)	Yakut (€2j)	Mei (€2j)
			Amginsky (€2 pagi)
	Cambrian Bawah	Lensky (€1l)	Toyonsky (€1k)
			Botomsky (€1b)
		Aldan (€1a)	Atdaban (€1pada)
			Tommotsky (€1t)

Bahagian Kambrium Atas di Amerika Utara satu bahagian bertingkat yang berbeza telah dibangunkan, di mana 3 peringkat dibezakan:

Kambrium adalah satu-satunya sistem skala stratigrafi yang tidak mempunyai peringkat antarabangsa yang diterima umum, walaupun percubaan pada pembahagian peringkat telah dibuat berulang kali. Pembahagian zon Kambrium di kebanyakan wilayah di dunia masih dibangunkan, dan pilihan sedia ada memerlukan penjelasan lanjut. Isu melukis sempadan dengan Precambrian telah menjadi kontroversi sehingga baru-baru ini. Dalam kebanyakan kes, ia dijalankan sepanjang rehat di dasar strata yang mengandungi fosil Kambrium; pada tahun 70an. abad ke-20 sempadan bawah Cambrian mula dikesan di sepanjang satu-satunya zon pertama, yang mengandungi kompleks bentuk rangka fosil. Suruhanjaya Stratigrafi Antarabangsa telah mencadangkan nama Bahagian Furong untuk Kambrium Atas.

Kompleks batuan yang sepadan dengan sistem Cambrian telah dikenal pasti oleh ahli geologi Inggeris A. Sedgwick pada tahun 1835. di Wales, di mana mereka menubuhkan tiga jabatan. Penambahbaikan yang dibuat kemudian oleh ahli geologi Amerika C. Walcott, ahli geologi Inggeris C. Lapworth, dan lain-lain, membawa kepada pemahaman moden jabatan Kambrium, diterima pakai oleh Kongres Geologi Antarabangsa ke-4 pada tahun 1888. Kerja-kerja pertama mengenai kajian Cambrian di Rusia telah dijalankan di wilayah negara-negara Baltik dan dikaitkan dengan nama A. Mikwitz, F. Schmidt dan lain-lain. Dengan nama E. Toll ( lewat XIX- permulaan abad ke-20), V.A. Obrucheva, E.V. Lermontova, A.G. Vologdina, P.S. Krasnopeeva dan lain-lain (20 - 30-an abad XX) dikaitkan dengan fakta penubuhan deposit sistem Kambrium dan perkembangan luasnya di Siberia. Pada tahun 1956, skim bersatu pertama Kambrium Siberia telah diterima pakai, penciptaannya dikaitkan dengan nama-nama F.G. Guraria, A.K. Bobrova, I.T. Zhuravleva, K.K. Zelenova, N.P. Lazarenko, N.V. Pokrovskaya, I.P. Suvorova, N.E. Chernyshova dan lain-lain. Tinjauan geologi sistematik yang dijalankan di USSR telah mewujudkan deposit Kambrium di banyak wilayah lain.

Sedimen marin Kambrium Bawah tersebar luas - hasil daripada pelanggaran laut yang meluas; secara amnya, dalam Kambrium sehingga permulaan Kambrium Akhir, regresi berlaku di banyak tempat di dunia. Deposit Kambrium sangat meluas dan diketahui di semua benua. Mendapan marin yang paling banyak diwakili oleh Lower Cambrian, sepadan dengan masa pelanggaran marin yang meluas, apabila kebanyakan benua moden dilitupi dengan laut yang hangat dengan fauna yang banyak. Berdasarkan analisis fasies, diandaikan bahawa untuk lautan Siberia di Kambrium Awal, suhu air tidak turun di bawah 25°C. Satu ciri ciri pemendapan dalam Kambrium Awal ialah perkembangan luas batuan karbonat berwarna merah marin dan pengumpulan lapisan garam tebal. Pada masa ini, migrasi fauna berlaku, akibatnya komuniti organisma fosil yang rapat ditemui di kawasan yang jauh dari satu sama lain (contohnya, Siberia dan Australia). Di Kambrium tengah, terdapat pengurangan ketara dalam lembangan marin, yang berterusan ke permulaan Kambrium Akhir. Nampaknya, kedua-dua di Pertengahan dan di Kambrium Akhir, pembezaan iklim yang lebih ketara berlaku daripada di Kambrium Awal, yang membawa kepada pembentukan wilayah biogeografi. Batu lagun berwarna merah tulen ditemui buat kali pertama dalam deposit Kambrium Akhir.

Tektonik dan magmatisme

Utama struktur tektonik terbentuk pada akhir Riphean dan terus wujud di Cambrian. Unsur-unsur struktur platform dan geosynclines (syneclises, anteclises, synclinoria, anticlinoria), yang terbentuk pada penghujung Riphean, di Cambrian, terutamanya awal, mengekalkan konfigurasi yang rapat. Hanya dari Kambrium Tengah akibat pengaktifan pergerakan tektonik di banyak kawasan (terutamanya di kawasan berlipat di selatan Siberia) pelan struktur telah berubah dengan ketara. Peningkatan pergerakan tektonik telah membawa kepada fakta bahawa dalam banyak kes bahagian Kambrium Tengah dan Atas jauh lebih berpecah daripada bahagian bawah. Di kawasan geosynclinal, bersama-sama dengan normal batuan sedimen lapisan tebal efusif terbentuk, selalunya daripada komposisi asas. Batuan penceroboh diwakili oleh sebilangan batuan pelbagai komposisi, dari ultrabes hingga felsik. Terdapat hanya badan kecil diabases pada platform.

iklim

Di Cambrian, iklim di Bumi lebih panas daripada hari ini. Pantai tropika di benua itu bersempadan dengan terumbu gergasi stromatolit, dalam banyak cara mengingatkan terumbu karang di perairan tropika moden. Terumbu ini secara beransur-ansur berkurangan saiznya, kerana haiwan multiselular yang berkembang pesat secara aktif memakannya. Di darat pada zaman itu tidak ada tumbuh-tumbuhan mahupun lapisan tanah, jadi air dan angin memusnahkannya lebih cepat daripada sekarang. Akibatnya, sejumlah besar kerpasan telah dihanyutkan ke dalam laut.

flora dan fauna

Deposit tempoh Kambrium

Deposit Kambrium di Rusia dibangunkan dengan sangat meluas, terutamanya di platform Siberia, di kawasan lipatan Altai-Sayan dan di platform Eropah Timur. Di samping itu, mereka dikenali di Ural, Caucasus, Kazakhstan, Asia Tengah, pada Timur Jauh, di lembangan Kolyma, kawasan berlipat wilayah Chita, Buryat ASSR dan Wilayah Khabarovsk, serta dibuka oleh telaga di Dataran Siberia Barat.
Pada platform Siberia, deposit Kambrium diwakili hampir secara eksklusif oleh strata batuan karbonat dengan ketebalan 100 hingga 1,000 m; yang paling ciri adalah batu kapur bitumen berwarna merah dan hitam, pelbagai jenis batuan karbonat biogenik yang mengandungi banyak sisa fauna fosil.
Di Platform Eropah Timur, deposit Cambrian diedarkan hampir di mana-mana di bahagian utaranya, dan juga dikenali di bahagian barat Belarus dan Ukraine. Sedimen Lower Cambrian ialah batuan berpasir-tanah liat laut, selalunya berubah sedikit, mengandungi tinggalan fauna yang jarang ditemui. Yang paling terkenal ialah "tanah liat biru" Baltik. Mendapan Kambrium Tengah diwakili oleh pasir jenis pantai yang cetek; deposit Kambrium Atas yang boleh dipercayai telah ditubuhkan hanya pada beberapa titik. Ketebalan Cambrian Platform Eropah Timur biasanya tidak melebihi beberapa ratus meter. Mendapan Kambrium di kawasan terlipat diwakili oleh kompleks kompleks pembentukan geosinklin dengan ketebalan beberapa ribu meter (batu karbonat organogenik berselang-seli, gunung berapi dan terrigenous yang mengandungi deposit fosforit, bijih besi dan lain-lain.).

kesusasteraan:

• Stratigrafi USSR, jilid 3. Sistem Cambrian, ed. TIDAK. Chernysheva, M., 1965
• Stratigraphy of the Lower Paleozoic of Central Europe, M., 1968 (Laporan ahli geologi Soviet. Kongres Geologi Antarabangsa. Sesi XXIII)
• Rozanov A.Yu. dan lain-lain Tahap Tommot dan masalah sempadan bawah Cambrian, Prosiding Institut Geologi Akademi Sains USSR, 1969, no. 206
• Laporan ahli geologi Soviet pada sesi XXI Kongres Geologi Antarabangsa. Masalah 8, M., 1960 // Kongres geologi antarabangsa. Laporan sesi ke-21, pt 8, Cph., 1960
• Sistem Cámbrico, paleogeografi dan masalah asas, XX Congreso Geologico International. Simposium, pt 1-2, Meh., 1956: sama, jilid 3, M., 1961 (dalam bahasa Rusia, Inggeris dan Sepanyol).