寒武纪大爆发
寒武纪是古生代的第一个纪。处于5.44亿〜4.85亿年前。地球上最早的生命大约是在38亿年前出现的。在从38亿年前到6亿年前这长达32亿年的时间里，生物进化的速率是十分缓慢的。最早的原核生物可能出现在35亿年前。最早的真核生物可能出现在20亿年前，从那时直至6亿年前，地球上的生物几乎都是单细胞生物。从寒武纪开始，地球上突然出现种类繁多的多细胞动物，人们称这种现象为“寒武纪大爆发（Cambrian explosion）”，也叫“寒武纪大爆炸”。
寒武纪大爆发的化石证据包括小壳化石、布尔吉斯型特异埋藏的软躯体生物群以及令世人震惊的我国云南澄江生物群。
小壳化石并不是一个分类单元的名称，而是指在寒武纪初大量繁盛的、个体微小、具有硬壳的多门类海洋无脊椎动物化石，包括软舌螺、似牙形石、软体动物以及大量分类地位不明确的化石。
布尔吉斯型生物群属于软躯体生物化石群，即在特异保存条件下，保存了生物生前未矿化的软体部分的化石群。现在全世界已经发现的布尔吉斯型生物群共有9处，全部限于早寒武纪和中寒武纪。其中化石材料最丰富的是1909年于加拿大发现的中寒武纪布尔吉斯岩生物群。几乎所有的动物门类在这一生物化石群中都发现了相应的化石，这一发现曾在全世界引起极大的震撼。
澄江生物群也属于布尔吉斯型生物群，出自我国云南省澄江县抚仙湖东北，其地质年代比加拿大的布尔吉斯岩生物群还要早1 500万年，属于早寒武纪。澄江生物群包括藻类、分类位置不明的管栖生物、海绵动物、开腔骨类、腔肠动物（含栉水母类）、叶足类、环节动物以及脊索动物等。这一发现使寒武纪大爆发再度成为热门话题。它不仅证实了大爆发式进化事件在5.3亿年前确实曾经发生，而且说明在短短数百万年期间，几乎所有现存动物门类和许多已经绝灭的生物，都突发式地出现于寒武纪地层，而在更古老的地层却没有其祖先型的生物化石出现。，有学者说寒武纪大爆发可看成是动物门类结构蓝图诞生的大事件。
寒武纪大爆发的成因探讨
寒武纪大爆发被学术界列为“十大科学难题”之一，它不仅是生物学界研究的重要问题，还是长期受多学科领域关注的基础前沿课题。化学、地质学等领域的科学家从海水组成成分、大气成分、大地构造等多方面进行研究，提出了许多可能的解释。
1.环境激发因素
从新元古代晚期至早寒武纪，地球表面环境发生了剧烈变化，包括大地构造的改变、两次全球范围的极端寒冷气候事件、海水盐度的变化以及大气氧水平的变化等。研究发现，海水盐度的变化、大气氧水平的变化与寒武纪大爆发有密切的关系。
(1)海水盐度的变化
海水盐度演化的理论模型认为，原始海水的盐度相当于现代海水盐度的1.5〜2倍(质量分数为50‰〜70‰),绝大多数后生动物对盐度的忍耐上限是50‰。研究表明，到埃迪卡拉纪(6.35亿〜5.41亿年前)末期,海水的盐度才突然降低到现代海水盐度的水平(质量分数约35‰)，有科学家认为埃迪卡拉纪末期海水盐度的降低事件是导致寒武纪大爆发的重要环境因素。
(2)大气氧水平的变化
1965年，两位美国物理学家提出了寒武纪大爆发是地球大气的氧水平这个物理因素造成的。他们认为，地球早期的大气中含有很少或根本就不含氧，前寒武纪藻类植物通过光合作用产生氧并逐渐积累，这为后生动物的生存与爆发带来了可能。地质学证据否定了这种观点，在20亿〜10亿年前的沉积岩中发现了大量严重氧化的岩石,这说明在这一时期内已经存在使生命爆发的氧条件。
2.生态效应
很多学者认为寒武纪大爆发是一种生态现象，是多种生态效应的连锁反应，包括收成学说、捕食压力学说、浮游动物生态效应学说、生态空位学说、生态系统工程效应学说等。以下简介收成学说和捕食压力学说，以及对这两种理论的质疑。
(1)收成学说
收成学说认为，前寒武纪的生态系统缺乏异养植食性的生物，生物多样性程度受到自我约束；一旦异养营养方式出现,就会激发多样性自我增殖反馈机制，导致异养原生生物、后生动植物的起源和辐射进化。虽然异养营养方式的出现可以引起生物多样性増加，但收成学说不能从时间和本质属性上解释寒武纪大爆发。，寒武纪大爆发的本质不只是多样性增加的 问题。，异养原生生物起源很早，为何两侧对称动物门类要等到早寒武纪才大量出现呢？
(2)捕食压力学说
捕食压力学说是最被广泛接受的寒武纪大爆发的生态原因。捕食与被捕食生态关系的建立使动物感受到生存压力，在自然选择的作用下，动物躯体骨骼化、体积增大、运动和逃逸能力增强、伪装、毒性攻击与防御、内栖生活等一系列生态适应进化策略出现了。，大型捕食者本身是在寒武纪大爆发时出现的复杂动物，它们位于食物链的顶端，理论上应出现于初级消费者之后。如果是捕食者的出现刺激寒武纪大爆发，那么谁来激发它们的出现和进化呢？
一寒武纪物种大爆发原因
生物大爆发只是个假象，在这之前生物大多都是无甲壳的软体动物（类似）所以化石留下的少。这之后进化出大量的甲壳生物，所以化石突然多起来了，好象是爆发似的。
二地球寒武纪生命大爆发
寒武纪生命大爆发的真正原因
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。寒武纪生命大爆发自达尔文以来就一直困扰着进化论等学术界。大约6亿年前，在地质学上称做寒武纪的开始，绝大多数无脊椎动物门在只2000多万年时间内出现了。这种几乎是“”地、“突然”地在2000多万年时间内出现在寒武纪地层中门类众多的无脊椎动物化石(节肢动物、软体动物、腕足动物和环节动物等)，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”。
达尔文在其《物种起源》的著作中提到了这一事实，并大感迷惑。他认为这一事实会被用做反对其进化论的有力证据。但他解释到，寒武纪的动物的祖先一定是来自前寒武纪动物，是经过很长时间的进化过程产生的；寒武纪动物化石出现的“突然性”和前寒武纪动物化石的缺乏，是由于地质记录的不完全或是由于老地层淹没在海洋中的缘故。这就是至今仍被国际学术界列为“十大科学难题”之一的“寒武纪生命大爆发”。依照传统和经典的生物学理论，即达尔文生物进化认为，生物进化经历了从水生到陆地、从简单到复杂、从低级到高级的漫长的演变过程，这一过程是通过自然选择和遗传变异两个车轮的缓慢滚动逐渐实现的。
科学家们为揭示“寒武纪大爆发”的原因提出了种种假说。陈均远研究员提出寒武纪生物突变具有极明显的自发性进化行为的设想；舒德干教授提出“寒武纪暖水与冷水两大古生物地理分区"的假说等，但目前还没有一个清晰、证据确凿、令人信服的解释。
寒武纪生命大爆发吸引了无数的古生物学家和进化论者去寻找证据探讨其起因，但都没有找到寒武纪生命大爆发的真正原因，所以把寒武纪生命大爆发认为是反对进化论的有力证据。
地球膨裂说认为“雪球地球’冰期后地温急聚升高是寒武纪生命大爆发的真正原因。“雪球地球”理论认为，地球在距今7.5亿到5.8亿年前曾经经历了一次极其严重而漫长的冰河时代——瓦兰吉尔期。当时不仅陆地全部被冰川覆盖，海洋表面也被完全冻结，液态水靠来自地球核心的热量支持，存在于1公里厚的冰层下。如果从太空看，地球完全是一巨大的“雪球”。“雪球地球”假说最早由美国地质学家约瑟夫·可西文克博士1992年提出。“雪球地球”的假说有哪些根据？第一，地球在距今6亿到8亿年间广泛发育了一层或多层称为“冰积岩”的冰川沉积，它代表了全球性的寒冷气候。最著名的一次冰期发生在距今6亿年左右，几乎在现今所有大陆上都留下了可靠的记录，地质学上称为瓦伦格冰期。不管怎样，在地球上很好保存了距今6亿到8亿年的地层中，几乎都能找到同期的冰川沉积。很显然，这个寒冷气候是一个全球性事件。第二，在地球的历史中，很多数据表明，地球在距今6到8亿年间，冰积岩大多沉积在中、低纬度附近，换句话说，也就是赤道和赤道附近，也是陆地主要分布的区域。这方面的资料得出这个结论广泛的寒冷气候发生在地球的赤道及其附近区域。
地球膨裂说认为，虽然生命在38亿年前形成，但因为地球逐渐变冷，直到8亿年前的“雪球地球”时期的零下50度，冰层12000米厚，物种的进化速度非常缓慢。
“雪球”为什么解冻，变成现在这样的地球，地球膨裂说认为，8亿年前，由于地球内部的放射性物质不断衰变放出热量，使地球发生较大膨裂，造成大量岩浆喷出地壳，使地球的气温急聚升高，冰川溶化，冰臼就是在这一时期形成的。地球气温从震旦纪（8亿年前）的摄氏零下50度，上升到现在的最高温度摄氏58度，8亿年上升了108度，地球的气温平均每1千万年自然升高1.35摄氏度。
地球膨裂说认为，8亿年前地球的气温急聚升高，非常适合生物繁衍，进化速度急聚增加，所以发生了寒武纪生命大爆发。
三寒武纪物种大爆发解释
什么是物种大爆发
指某一个地质时期中，大量生物类群集中的、短时间内出现。这称为物种大爆发。著名的生物大爆发是寒武纪物种大爆发。
所谓的"一下子"指的不是短短的一瞬间，而是长达上千万年的时间。寒武纪生命大爆发吸引了无数的古生物学家和进化论者去寻找证据并探讨其起因。
寒武爆发假象说
由于进化是渐进的，所谓的"爆发"只是表明在生物化石记录中发现了早在前寒武纪就已经广泛存在并发展的生物，其它的生物化石群则可能由于地质记录的不完全而"缺档"，造成这种"缺档"的原因是前寒武纪地层经历着热与压力，其中的化石被销毁了。由于发现前寒武纪化石沉积层中存在大量像细菌和蓝藻这样简单的原核生物，因而这一解释不再有说服力。
氧水平变化
1965年，两位美国物理学家提出了寒武爆发是由于地球大气的氧水平这个物理因素造成的。他们认为，在早期地球的大气中含有很少或根本就没有自由氧，氧是前寒武纪藻类植物光合作用的产物并逐渐积累形成的。后生动物需要大量的氧，一方面用于呼吸作用，另一方面氧还以臭氧的形式在大气中吸收大量有害的紫外线，使后生动物免于有害辐射的损伤。生物学家则从生物本身的生态关系来探讨这一问题，因为地质学的证据否定了这种氧理论的观点。大约在距今10亿年至20亿年之间广泛沉积层中含有大量严重氧化的岩石，这说明在这一时期内已经存在足够生命爆发的氧条件。因而生物学家从两个重要事件的出现来探索造成寒武爆发的原因，即有性生殖的产生和生物收割者的出现。
有性繁殖出现
从化石资料来看，真核藻类大约在9亿年前出现了有性生殖，实际上，有性生殖出现得更早。有性生殖的发生在整个生物界的进化过程中有着极其重大的作用，由于有性生殖提供了遗传变异性，从而有可能进一步增加了生物的多样性，这是造成寒武爆发的原因之一。
生物收割者假说
生物收割者假说是美国生态学家斯坦利提出的，是一种解释寒武爆发的生态学理论，即收割原则。斯坦利认为，在前寒武纪的25亿年的多数时间里，海洋是一个以原核蓝藻这样简单的初级生产者所组成的生态系统。这一系统内的群落在生态学上属于单一不变的群落，营养级也是简单唯一的。由于物理空间被这种种类少但数量大的生物群落顽强地占据着，所以这种群落的进化非常缓慢，从未有过丰富的多样性。寒武爆发的关键是草食收割者的出现和进化，即食用原核细胞(蓝藻)的原生动物的出现和进化。收割者为生产者有更大的多样性制造了空间，而这种生产者多样性的增加又导致了更特异的收割者的进化。营养级金字塔按两个方向迅速发展:较底层次的生产者增加了许多新物种，丰富了物种多样性，在顶端又增加了新的"收割者"，丰富了营养级的多样性。从而使得整个生态系统的生物多样性不断丰富，最终导致了寒武纪生命大爆发的产生。对于"收割理论"科学家们目前还没有找到直接的证据来证明其正确性，，一些间接的证据支持了这一理论。间接证据之一来自于前寒武纪叠层石，这些由藻类组成的叠层石中保存了前寒武纪最丰富的生产者群落。今天，叠层石仅盛产于缺少后生动物收割者的贫瘠环境中，如超盐量的咸水湖中。藻类在前寒武纪地层中的大量存在，大概反映了当时收割者的贫乏。，生态学野外研究也提供了一些间接的证据，研究表明，在一个人工池塘中，放进捕食性鱼，会增加浮游生物的多样性;从多样的藻类群落中去掉海胆，会使某一藻类在该群落中占统治地位而多样性下降。寒武爆发作为地史上的第二大悬案一直为人们所
钙的大量涌现
自《生物学通报》2000年第7期 美国科学家日前发现的证据表明，海洋中钙的大量涌现可能在寒武纪大爆发中发挥了巨大作用。大约在5.3亿年前，地球上的动物经历了一次新生，所有现生动物的祖先在这个时候进化出了骨骼和壳体。长久以来，科学家一直迷惑不解的是，究竟是什么促使了地球生命在寒武纪时突然呈现出丰富多彩的多样性。 动物为什么会进化出壳体?最明显的理由是为了避免被吃掉。一个观点也许有助于解释生命的这一硬体部分为什么最初出现在早寒武纪:大气中含氧量的上升让动物能够建立起更为复杂的身体结构。20世纪70年代，科学家提出了一种新假设:在早寒武纪的环境中为了消化身体中突然涌现的钙，海洋生物开始了壳的进化。，海洋化学变化一直缺乏直接证据。 保存有早寒武纪海水的微小包块隐藏在岩石内部。现在，三位地球化学家对这些小包块中的钙含量进行了测量。美国地质调查署的Sean Brennan、纽约州立大学的Tim Loenstein和美国橡树岭国家实验室的Juske Horita对24个可能是在5.44亿年前的前寒武纪时期在海底形成的盐晶体进行了检测，还对14个大约是在5.15亿年前形成的早寒武纪样品进行了测试。他们将晶体打碎，分析了其中微型水滴的组成。他们在6月份出版的《地质学》中报告说，早寒武纪的钙含量比原生代的钙含量至少高出3倍。 研究人员指出，这些钙应该来自于地中海海脊火山爆发时喷入热海水中的钙。他们强调指出高水平的地壳活动、钙的喷入和"寒武纪大爆发"看似支持了这样的观点:即早期生命演化出壳和骨骼是为了解决海水中钙含量升高而造成的潜在毒性。 美国堪萨斯大学的地质学家Robert Goldstein说，海水化学性质影响生命进化的观点令人激动。他说，虽然需要做更多的工作才能明白海洋中的钙究竟是生命进化的原因或是结果，但钙应该是个重要因素。其它的环境因素也是重要的。
四寒武纪物种大爆发真相
由化石记录可知，如今千奇百怪的动物，大多数祖先最早都可以追溯到寒武纪（Cambrian），这个距今约4.8到5.4亿年前的地质时期。比起已经出现30亿年以上的生命，5亿年很短，但相较只有20万年历史的智人，5亿年又长的无法想像。
寒武纪大爆发想像图，这是个多彩多姿的生命新世代。
海洋、大地、生命，跟现在截然不同的远古年代
许多人知道寒武纪，是因为"寒武纪大爆发（Cambrian Explosion）"，也就是寒武纪时冒出来，大批前所未见的奇形怪状动物。事实上，欣欣向荣的新生命不只眷顾寒武纪，开始于6.35亿年前，更早前的埃迪卡拉纪（Ediacaran）也出现过许多新种动物，只是这批动物绝大部分都灭绝了，被寒武纪继之而起的新世代所取代。
为什么？为什么生命在30几亿年前就已经诞生，却要经过20多亿年，等到埃迪卡拉纪才出现构造比较复杂的动物？为什么？为什么埃迪卡拉纪的动物又一夕间大量消失，相对迅速地被后辈取代？为什么？为什么寒武纪的动物与之前如此不同？
这些问题至今都没有确定的答案，毕竟我们对那个悠远古老，大地与海洋都跟现代截然不同的年代，所知相当有限，目前大致只能确定，那时的动物都是水生，尚未登陆。埃迪卡拉纪的动物相对简单，没有眼睛、肢体等构造，宅在海床上不会动；寒武纪的动物比较复杂，出现眼睛、长脚、硬壳、还会游泳。
过去一派看法认为，寒武纪大爆发的关键在演化上的创新，例如视觉；另一派则主张生命复杂度与氧浓度息息相关，等到寒武纪时，氧浓度才上升到足以支撑复杂动物，寒武纪大爆发是氧浓度增加的结果。最近研究却发现，埃迪卡拉纪跟寒武纪交界时期的氧浓度，其实没什么差异，无法直接用氧浓度增加，解释生命形态的转变。
图上半部分是历史上海洋中氧的浓度。长期趋势看来，浓度几亿年来一直都很低，但在某些时候会突然上升一下，然后又降回去。埃迪卡拉纪末期的剧烈上升，可能与埃迪卡拉纪大灭绝，以及寒武纪大爆发有关。图下半部分是两个时期的生物形态。埃迪卡拉纪动物普遍比较大只，但构造简单，很宅不会跑；寒武纪动物演化出更复杂的眼睛、附肢、各式身体组织，会跑来跑去，这些特徵一路流传到今天。
插播一个有趣的相关问题最早的动物何时诞生？已知最古早的动物化石距今5.8亿年，分子演化估计的年代却是7到8亿年前，也许线索就藏在氧浓度中。8亿年前的氧浓度是现在的2到3%，应该已足以让最初构造极简的动物诞生，但要等到埃迪卡拉纪时，氧浓度才高到足以出现更复杂的动物，形成化石保存下来。
掠食刺激寒武纪大爆发？
回到寒武纪大爆发，有人认为掠食者才是关键。稍早研究认为，氧浓度低于0.5%只能支撑极简单的生态系，动物只有微生物能吃；略升为0.5到3%，动物种类会变多，但还是只能吃微生物；氧浓度升为3到10%后，以别的动物为食的动物，也就是掠食者就能出现，更加复杂的食物网于是诞生。
埃迪卡拉纪的典型动物，身体柔嫩，欠缺防御，又不会跑，简直是生来给掠食者享用的大餐，竞争失败的软弱动物最终被淘汰，发展出有效防御措施的动物则随之兴起，掠食者刺激了生物多样性诞生，造成寒武纪大爆发。
抵挡掠食者的方法之一，是靠硬壳保护肉体。埃迪卡拉纪末期时至少出现3种动物，配备矿物化的身体构造，其中一种叫作Cloudina，科学家在它的钙质外壳上观察到洞，可能是曾被掠食者攻击的痕迹。耗费能量的外骨骼不可能无缘无故诞生，有学者认为为了抵挡掠食者演化出壳，是最合理的解释。
有壳的Cloudina想像图。
除了变硬以外，还有别的办法避免被吃掉，像是更灵敏的感官、行为改变。埃迪卡拉纪的动物住在海床的微生物层（microbial mat）上，算是活在二维的平面世界，但一旦动物能挖穿微生物层，钻入海床躲避掠食者（氧也能跟著接触到底下的沉积层），或是游泳离开海床，2D就升级为3D，从此成为多彩多姿的立体世界。
辐射造成寒武纪大爆发？
以上解释寒武纪大爆发的说法看似合理，但最近有另一个假说提出。新研究报告，5.5亿年前，也就是埃迪卡拉纪末期，地球历经比现在频繁20倍的地磁反转，这波剧烈的地磁变化，也许导致那时损失高达20到40%的臭氧层，让穿透的紫外线辐射大增。
这么多啊，死亡带走了这么多啊！埃迪卡拉纪的柔嫩动物们，是否因为受不了而大量辐射而灭绝？
在狠毒的阳光下，没有防御、不会移动的软弱动物将纷纷阵亡，能防御辐射伤害的动物才能生存。用硬壳遮蔽肉体、长出眼睛侦测光线、从海床往下挖掘寻求庇护，都可能是动物演化而来抵抗辐射。这个假说听来惊人，不过基本上跟前一个类似，只是把"掠食者"的角色换成"紫外线"。
驱使寒武纪大爆发的关键为何，目前仍没有答案。氧浓度与掠食者的假说证据较多，看来有希望，但仍不足够；紫外线假说则疑点重重，毕竟地磁反转对辐射强度的影响，以及辐射对生物遗传的影响，都还有许多未知之处，要证实这套论点，比前一个假说需要更多后续研究。
五寒武纪物种大爆发距今多少年
从寒武纪开始，地球上突然出现种类繁多的多细胞动物，人们称这种现象为“寒武纪大爆发（Cambrianexplosion）”，也叫“寒武纪大爆炸”