2.生物进化节律

地球生物界的进化不是匀速渐变的，而是表现为阶段性的突变和跃升。表 5.3 显示了地球生物进化的过程。生物各门类从诞生、发展、繁荣到灭绝或衰退具有明显的阶段性节律。

近 6 亿年来古生物发展经历了 6 个大阶段，间有 5 次大灭绝。古生代开

始是地球生物发展的一个很重要的阶段。在 5.7 亿年前的寒武纪突然出现了

大量的、门类众多的和较高级的动物。已发现的这一时期的动物化石有 2500 多种，除脊椎动物外，几乎所有的门类都已出现，其中最多的是节肢动物中的三叶虫。这些在分类学上互不相关的动物门类（如节肢动物、腕足动物、软体动物、海绵动物和棘皮动物等）都一下子具有了硬骨骼组织。在此之前数十亿年演化过程中留下的动物化石非常贫乏，而寒武纪一开始就出现了如此繁盛和相当高级的生物群，这表明了生物进化的突然爆发。在晚古生代的泥盆纪地球生物又发生突发性进化，出现了相当繁盛的以鱼类为代表的脊椎动物群类和以裸蕨为代表的陆生植物群类。泥盆纪陆生植物的迅速繁殖是很突然的。裸蕨到泥盆纪晚期完全灭绝，原始的甲胄鱼类也消失了。到了石炭- 二叠纪又成了两栖类和蕨类的天下。二叠纪末期，在古生代曾盛极一时的多种生物门类又一次出现大灭绝。在晚二叠世初露头角的裸子植物，到了中生代突然迅速地发展起来，统领了中生代的植物界。爬行动物的高度发展也取代了两栖类成为中生代动物界的代表。在晚白垩世发生了被子植物的突然爆发性变化和巨型爬行动物完全绝迹，植物界进入了被子植物时代，动物界则以哺乳类动物的空前发展为特征。紧接着在第四纪又进入了人类时代。概括而言，生物进化的阶段性节律表现为短期内某些生物门类突发性地迅速繁殖，然后进入鼎盛时期；这一时代结束时，大量不同生物门类和不同生态位的动植物发生死亡，甚至灭绝；

表 5.3 地质时代生物进化阶段表

续表 5.3

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接着又是新物种大量涌现，高级取代低级，强者淘汰弱者，如此多次反复地发生，阶段性跃进地发展。

地球生物进化这种阶段性节律仅从地球环境生态变化难以解释。罗普

（Raup，1971）指出了生物大灭绝与生态条件是无关的。如有孔虫中■类、腕足动物的长身贝、菊石及恐龙都发展了可适应多种生态条件的类别。但是所有这些生物都按门类突然消失。这表明生物大灭绝的决定性因素可能是对遗传机理发生作用，而不是对生态的适应特性起作用。此外，气候剧烈变化的冰期与生物灭绝事件并不相对应。前述几项大的生物灭绝时期与地质历史上大冰期的时间是不同步的。地球生态环境变化（如火山爆发、海平面变动、海水成分改变等）故然可以破坏生物生境，而导致生物大量死亡，但这些因素都难以说明生物进化的突然飞跃为什么是阶段性地发生，并且对各种不同生态位的生物同时发生作用。因此，很多学者倾向于从宇宙环境的变化寻找生物突变的根本原因。由于从宇宙角度易于说明全球性的周期变化，并具有可导致地球生物变化的高能物质来源，霍伊尔（Hoyle，1981）提出了地球上的基因物质有可能是由彗星等天体带到地球的假说。按此假说，大量生物的新种属的发生，有可能与地球在银河系中的运动和宇宙空间的有机物质有关。当来到地球上的新基因物质增加时，对形成多种新的生物自然会起到重要的促进作用。徐道一（1983）认为，生物变革时期与太阳系在银河系的运行轨道可能有一定联系。由于地球在星际空间所处位置不同、空间微粒密度不同、宇宙线强度不同，因此对太阳活动、地球大气的 CO2 和 O2 含量比例、生物变异等都会产生明显的影响，从而造成一个时期某些生物的大量繁殖。而对于全球性生物灭绝的成因假说很多，也没有定论，讨论最多的是超新星爆发假说、小行星撞击假说、彗星撞击假说、太阳耀斑爆发假说、高密度星云假说等。这些均属于“灾变说”，在天文地质学已有专论，这里不再详述。