寒武紀大爆發

寒武紀大爆發 (Cambrian Explosion)
國立臺灣師範大學生命科學系生態演化組碩士生 江岱珈

地球形成的四十六億年歷史時間軸可以區分成數個時期。依據化石 (fossil) 證據，目前所知最早的生物出現在三十五億年前的太古宙 (Archean) 時期。因此，地球上最早的生命可能在更早的冥古宙 (Hadean) 時期即已經誕生。地球大約在二十五億年前進入元古宙 (Proterozoic)，歷經了有氧呼吸 (aerobic respiration) 的出現、多細胞生物 (multicellular organisms) 的出現，大氣臭氧層 (ozone layer) 形成等重大事件，生物種類逐漸多樣化。

例如，多細胞生物被確認已出現在元古宙的最後一紀 (period)：埃迪卡紀 (Ediacaran，距今約六億三千萬年前至五億四千萬年前)。接著進入了寒武紀 (Cambrian)，約莫距今五億四千萬年前開始，在緊接的二千萬至二千五百萬年間，物種多樣性大量暴增，稱為「寒武紀大爆發」(Cambrian Explosion)。宣告了顯生宙 (Phanerozoic) 的開端。地球（依序）進入了古生代 (Paleozoic)、中生代 (Mesozoic)、新生代 (Cenozoic)，而地球歷史目前仍在顯生宙的新生代中。

在地球上有生命的歷史期間，有數次化石種類與數量發生劇烈改變的古生物「大滅絕」或「大爆發」。而「寒武紀大爆發」期間，現在動物分類學上幾乎所有的動物門 (phylum) 都在這個紀出現，甚至超越現在現生的動物門數量。例如，在加拿大境內洛磯山脈發現的伯吉斯頁岩 (Burgess Shale) 及近年在中國大陸境內的國雲南省澄江縣發現的化石群，此兩處的化石都屬於寒武紀時的海相生物。演化生物學者一致認為現在的生物是來自一個共同的祖先，而寒武紀生命大爆發新生的物種最接近現代的共同祖先可能是出現在顯生宙之前的元古宙的埃迪卡拉紀。

那為什麼現在挖掘到的化石追溯最早期多數是寒武紀時期而不是埃迪卡拉紀呢？埃迪卡拉紀的動物群是目前發現最早出現的多細胞生物群。這些生物並沒有堅硬的外殼，不容易留下化石。此時期的動物多屬管狀或是扁平的葉狀結構，但是它們大多已經滅絕，被寒武紀時出現的動物取代。

地球生物的滅絕與崛起通常有先後關聯性。例如，發生在大約二億年前的「三疊紀－侏羅紀大滅絕」（Triassic-Jurassic period mass extinction）使當時至少 50% 的物種消失，但也促使恐龍成為優勢陸地動物；而發生在大約六千五百萬年前的「白堊紀-第三紀大滅絕」(Cretaceous-Tertiary period mass extinction)，滅絕了當時大部分的動物與植物，包含恐龍在內，但也促使哺乳動物興起。化石證據顯示，在白堊紀末期地球的環境發生了劇烈的改變，導致大滅絕，能夠渡過此一環境鉅變的小型哺乳動物得以開始大量種化。

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參考文獻

1. 寒武紀大爆發｜維基百科，自由的百科全書。https://zh.wikipedia.org/wiki/%E5%AF%92%E6%AD%A6%E7%BA%AA%E5%A4%A7%E7%88%86%E5%8F%91
2. 程延年 (2011)。生命演化的大哉問— 探索生命軌跡— 大爆發、大滅絕與大復甦。科學月刊，42(3)：201-209。http://www.scimonth.com.tw/%E5%A4%A7%E7%88%86%E7%99%BC%E5%A4%A7%E6%BB%85%E7%B5%95%E5%A4%A7%E5%BE%A9%E7%94%A6(%E4%BF%AE%E8%A8%82-2).pdf
3. 逐步變異？『寒武紀大爆發』的化石景象狠狠摑了進化論一巴掌！｜人是猴子演化而來的嗎？ http://blog.udn.com/timo6443/6845558
4. 埃迪卡拉動物群｜維基百科，自由的百科全書。https://zh.wikipedia.org/wiki/%E5%9F%83%E8%BF%AA%E5%8D%A1%E6%8B%89%E7%94%9F%E7%89%A9%E7%BE%A4
5. Prothero, D. R. & Dott, Jr., R. H. (2010). Evolution of the Earth. The McGraw-Hill companies.