埃迪卡拉生物群(地球生物史上神秘的埃迪卡拉生物群)

埃迪卡拉生物群以南澳大利亚埃迪卡拉山前寒武纪晚期发现的庞德砂岩命名，是已知最古老的生物群，具有复杂的主体结构。它主要生活在5.75亿年前至5.41亿年前的海洋中，是宏观生物演化过程中最独特的化石生物群。它们是软体动物，化石以印痕或铸型的形式保存在碎屑岩中。

大多数学者认为埃迪卡拉生物群可能是后生动物的早期代表，是后生动物出现后的一种适应性辐射。它的物理结构与大多数现代动物完全不同，是为了适应晚元古代的缺氧环境。目前的证据表明，埃迪卡拉生物群的组成非常复杂，不仅包括辐射对称动物的躯干和树冠群，两侧对称动物的碱基群，还包括动物进化中的“失败实验”，以及其他真核生物的可能代表。埃迪卡拉生物群灭绝后，迎来寒武纪之初后生动物的爆发。

埃迪卡拉生物群的发现

埃迪卡拉纪化石最早的报道可以追溯到1872年，当时加拿大古生物学家埃利卡纳·比林斯在加拿大纽芬兰东南部的阿瓦隆半岛发现了一个圆盘状的印记，并将其命名为圆盾盘虫。但当时，甚至在很长一段时间里，大家都认为这些构造是非生物沉积构造，而不是化石。1908年，地质学家在纳米比亚发现了类似的化石组合。这些化石直到1929-1933年才被德国古生物学家古利希描述出来。从1946年到1949年，澳大利亚地质学家斯普里格在埃迪卡拉山发现了更多的化石，并将它们发表在当地皇家学会杂志上。不幸的是，由于前寒武纪没有化石的根深蒂固的观点，这些发现没有引起人们的注意。

1958年，特雷弗·福特报道了英国查恩伍德森林中学生罗杰·梅森发现的叶状化石，并以这个中学生的名字命名了这个新化石:梅森·约翰尼·沃姆·查尼亚·马索尼。这一发现很快引起了澳大利亚著名科学家马丁·格拉斯纳(Martin Glaessner)教授的注意，并在《自然》杂志上发表了一篇短评，将杜琪峰虫与埃迪卡拉山发现的叶状体进行了对比，并将其解释为海笔化石。他和同事玛丽·韦德认为，在埃迪卡拉山和包括查尔伍德森林在内的许多其他地方发现的丰富的盘状印痕是新元古代晚期广泛存在的生物群，因此得名“埃迪卡拉动物群”，这是科学界首次认识到寒武纪之前的海洋生物形态。一个适当的说，“埃迪卡拉语”是来自澳大利亚的土著语言，意思是“静脉状的泉水”，这里的“泉水”可能是复杂动物的起源。

Edicara

埃迪卡拉生物群的分布

自埃迪卡拉生物群发现以来，首次证实前寒武纪存在多细胞生物，迅速引起科学界的广泛关注。截至目前，除南极大陆外，已有30多个产地发现了这类化石，包括所有其他大陆地区，如英国、爱尔兰、挪威、纳米比亚、墨西哥、俄罗斯、加拿大、美国和中国。其中四个是埃迪卡拉生物群的“聚集地”，即澳大利亚、纳米比亚、纽芬兰和俄罗斯。

值得注意的是，世界各地发现的埃迪卡拉纪生物群大多以印痕或铸模的形式保存在碎屑岩中，而我国三峡地区近年发现的埃迪卡拉纪化石则产于海洋碳酸盐中，这表明埃迪卡拉纪生物群空的存在广泛分布于海洋各处。

埃迪卡拉生物群恢复图

埃迪卡拉生物群的特征

埃迪卡拉动物是软体动物，没有矿化的外壳和骨骼。它们没有现代动物的嘴。它们大多依靠体表与海水的接触，通过渗透作用吸收营养。更重要的是，它们缺乏动物通常必须锻炼、进食和消化的器官。

埃迪卡拉动物不同于今天的主流生命形式。它们有特殊的生命形式，大多数是平的、圆盘形的、叶子形的、管状的和扇形的。一般它们只有几厘米大小，最大的身体有1米长。它们有些像海笔、水母或蠕虫，有些则与我们熟悉的生物类型完全不同。

自从埃迪卡拉生物群发现以来，已经描述了250多种化石。主要种类有叶形木瓜、地金龟子、圆盾虫、圆海蜇、莫森海蜇、斯普里格虫、蕨叶虫、三臂虫、金博拉虫、克劳德管等。

Charniodicus (Charniodicus)

叶形角毛类是埃迪卡拉生物群的典型类型之一。大约生活在5.7亿到5.5亿年前。广泛分布，见于纽芬兰、加拿大、英国和澳大利亚。查潘虫在当时绝对是巨型生物，身高超过1米。它的“叶柄”两侧有许多对生或互生的“羽叶”，在“叶柄”的起始处有一个球形固定器。查潘虫的形态特征与腔肠动物中的海洋笔非常相似，但其真实身份仍是个谜。

颅内动脉瘤。

狄金森尼亚(狄金森)

它是迪肯索尼亚埃迪卡拉生物群的星型，曾被认为是多毛类、棘皮类、扁形虫和环节动物，甚至被归类为非后生动物温德生物群、地衣和真菌。迪肯索尼亚产于南澳大利亚和俄罗斯，主要产于砂岩中。

迪肯索尼亚的身体呈椭圆形或长方形，呈煎饼状，长度可达1.4米，厚度只有几毫米。它的两侧对称，明显分段，有可能通过表皮获得营养。它的形态特征与现代海洋中的多毛环节动物Spinther十分相似，但后者个体较小，寄生生活。

近年来，有研究认为地开藻具有两种辐射对称性的特征，其内部结构可与活体栉水母的胃水管系统相比较。因此，认为地开藻与栉水母关系密切。

迪肯索尼亚

阿斯皮德拉(阿斯皮德拉)

盘状Aspidella terranovica是发现的最早的埃迪卡拉纪化石。这块化石最早是在圣约翰市中心普雷斯科特街和达科沃斯街的黑色砂岩和页岩中发现的。虽然许多作者最初认为Aspidella terranovica是一种非生物结构，但最近的研究表明了它的生物学特性，并认为它们可能是叶状体生物固定的圆盘。Aspidella的表面有同心环和/或向中心会聚的光线。它的直径在1到180毫米之间，大部分在4到10毫米之间..

斯普里格蠕虫

斯普里格蠕虫是埃迪卡拉纪的代表性化石之一，生活在大约5.5亿年前。这是一种分节的生物，有些像现代的多毛环节动物，长约3-5厘米。它的前端融合在一起形成头部，头部也可能有眼睛和触角。它的身体两侧对称，底部覆盖两排互锁的硬板，顶部覆盖一排。它们可能捕食，但没有发现嘴和消化器官，也没有发现爬行的迹象。

斯普里格蠕虫，一种叶状生物，曾被归为环节动物。目前普遍认为与节肢动物有关，可能是三叶虫的祖先群。

螺旋虫

埃迪卡拉生物群的意义

埃迪卡拉生物群出现在地球历史上一个非常特殊的时期，即地球雪球事件之后，寒武纪生命大爆发之前。在过去的近三十亿年里，地球一直处于藻类时代。虽然生命在这个过程中在不断完善自己，从原核到真核，并且有多细胞生命的趋势，生命还是很原始的。埃迪卡拉生物群宣告了这种情况的结束，取而代之的是以身体结构复杂的生物为代表的新时代。

埃迪卡拉生物群是后生动物出现后的第一次适应性辐射，也是后生动物在地球缺氧环境下大规模占据浅水区的第一次进化尝试，代表了生命经过漫长的进化能量积累后在形态和功能上的爆发式创新。它们采用了与大多数现代动物不同的形态结构变化模式。它们通过不增加内部结构的复杂性，只改变身体的基本形态，即身体很瘦，呈带状或煎饼状，充分接近外表面，在没有内脏的情况下进行呼吸和营养摄入，以适应低氧环境。埃迪卡拉生物群最终灭绝，取而代之的是拥有坚硬外壳和复杂内脏的后生动物。然而，由于其特殊的外观和保存，它留下了许多未解之谜。

灭绝原因

5亿多年前，埃迪卡拉纪被称为“埃迪卡拉花园”，因为埃迪卡拉生物没有天敌可以相互残杀，但它们仍然面临着非常严重的生存问题:海水中的氧气含量稀少，食物日益减少。为了摄取食物，我们必须增强重要的生理功能，如呼吸和摄取。但是埃迪卡拉生物没有这样的进食和呼吸器官。

动物在进化过程中应对上述挑战通常有两种方式:一种是尽可能向外扩张体表面积，这样呼吸和进食就可以通过更大的表层皮肤进行。这个方法比较简单。如今，绦虫和其他寄生虫使用方法。另一种比较复杂，需要几百万甚至几千万年的进化才能发育出功能特异、效率高的内脏器官，并通过内脏器官的分支和褶皱增加器官表面积，以满足增强呼吸和摄食的需要。埃迪卡拉动物选择了前一条路线。他们展平并伸展身体。然而，一个放大的身体需要更多的营养，摄入更多的营养必须进一步扩大身体。在这个循环中，他们把自己扩展得越来越大。

关于埃迪卡拉纪生物群的灭绝，目前有三种假说:一是埃迪卡拉纪末期氧气含量的增加，迫使原本适应缺氧环境的生物退出历史舞台；第二，埃迪卡拉纪至寒武纪界线附近的广泛捕食作用消灭了埃迪卡拉纪生物群；第三，这只是一种错觉，但埃迪卡拉纪后沉积条件发生了变化，使得埃迪卡拉生物群无法生存。