寒武紀生命大爆發被稱為古生物學和地質學上的一大懸案，自達爾文以來就一直困擾著學術界。在距今約5.41億年前至4.85億年前的寒武紀，地球生物多樣性和復雜性出現了爆炸式增長。在寒武紀的開始，絕大多數無脊椎動物（節肢動物、軟體動物、腕足動物和環節動物等）在幾百萬年的很短時間內出現了。而在寒武紀之前更為古老的地層中長期以來卻找不到動物化石的現象，被古生物學家稱作“寒武紀生命大爆發”，簡稱“寒武爆發”。
英國埃克塞特大學日前發布的新聞公報說，該校人員及同行計算當時板塊運動對地球碳循環的影響，首次對寒武紀前夕大氣氧含量變化進行了定量分析。
大氣氧含量是生物發展的關鍵“閥門”，限制著生物的能量利用效率。只有大氣氧含量高到一定程度，才可能出現體型較大、運動能力強、神經系統發達的掠食動物。大量地質證據顯示，寒武紀之前數億年中海洋氧含量多次上升，間接表明當時大氣氧含量也上升了，但此前缺乏對當時大氣氧含量變化的定量分析。
研究人員在英國《自然·通訊》雜志上發表論文說，他們利用一個生物地球化學模型分析認為，在6.35億年前至5.41億年前的埃迪卡拉紀，大氣氧含量表現出長期上升趨勢，總共增加了50%，達到現今水平的約25%。
根據該模型，埃迪卡拉紀大氣氧含量上升是因為地質板塊頻繁碰撞，火山活動劇烈，導致大量二氧化碳從地幔進入大氣。再加上巖石風化加劇析出了更多磷等營養元素，導致生物光合作用增強，有機碳的生產和埋藏速率都提高，也使大氣氧含量持續增加。
新研究的估算值與此前觀點大體相符。此前分析認為，寒武紀大型掠食動物的出現需要大氣氧含量達到現今水平的10%~25%左右。研究人員表示，他們的新理論和分析結果與同位素標記的地質特征吻合較好。
摘自《北京日報》
2019年6月26日