寒武纪生命大爆发被称为古生物学和地质学上的一大悬案，自达尔文以来就一直困扰着学术界。在距今约5.41亿年前至4.85亿年前的寒武纪，地球生物多样性和复杂性出现了爆炸式增长。在寒武纪的开始，绝大多数无脊椎动物（节肢动物、软体动物、腕足动物和环节动物等）在几百万年的很短时间内出现了。而在寒武纪之前更为古老的地层中长期以来却找不到动物化石的现象，被古生物学家称作“寒武纪生命大爆发”，简称“寒武爆发”。
英国埃克塞特大学日前发布的新闻公报说，该校人员及同行计算当时板块运动对地球碳循环的影响，首次对寒武纪前夕大气氧含量变化进行了定量分析。
大气氧含量是生物发展的关键“阀门”，限制着生物的能量利用效率。只有大气氧含量高到一定程度，才可能出现体型较大、运动能力强、神经系统发达的掠食动物。大量地质证据显示，寒武纪之前数亿年中海洋氧含量多次上升，间接表明当时大气氧含量也上升了，但此前缺乏对当时大气氧含量变化的定量分析。
研究人员在英国《自然·通讯》杂志上发表论文说，他们利用一个生物地球化学模型分析认为，在6.35亿年前至5.41亿年前的埃迪卡拉纪，大气氧含量表现出长期上升趋势，总共增加了50%，达到现今水平的约25%。
根据该模型，埃迪卡拉纪大气氧含量上升是因为地质板块频繁碰撞，火山活动剧烈，导致大量二氧化碳从地幔进入大气。再加上岩石风化加剧析出了更多磷等营养元素，导致生物光合作用增强，有机碳的生产和埋藏速率都提高，也使大气氧含量持续增加。
新研究的估算值与此前观点大体相符。此前分析认为，寒武纪大型掠食动物的出现需要大气氧含量达到现今水平的10%~25%左右。研究人员表示，他们的新理论和分析结果与同位素标记的地质特征吻合较好。
摘自《北京日报》
2019年6月26日