Kambriumi plahvatus: elu kiire mitmekesistumine 541 miljonit aastat tagasi
Avasta Kambriumi plahvatus: kuidas 541 miljonit aastat tagasi fossiilid näitasid elu kiiret mitmekesistumist ja käivitas põnevad teaduslikud arutelud evolutsiooni üle.
Kambriumi plahvatus on aeg, mil paljud loomaliigid esmakordselt fossiilsetes andmetes ilmusid. See toimus umbes 541 miljonit aastat tagasi (mya) ja tähistab geoloogilise ajaühiku kambriumi algust. Tõenäoliselt oli enamik neist arenenud juba enne seda, kuid see on periood, mil nende esinemine fossiilsetes kihtides muutub järsult sagedasemaks ja mitmekesisemaks.
Taust ja ajaskaala
Enne umbes 580 mya olid paljud organismid suhteliselt lihtsad. Nad koosnesid üksikutest rakkudest või sarnastest lihtsamatest vormidest, mis mõnikord organiseerusid kolooniadeks. Järgneva 70–80 miljoni aasta jooksul näib evolutsioon kiirenenud: tekkis rohkem kehaehituslikku mitmekesisust, eri rühmad arendasid välja kõva osi ja keerukamaid ökoloogilisi suhteid. Kambriumi lõpuks olid olemas paljud tänapäeval tuntud suuremad loomrühmad.
Fossiilne pilt ja säilumine
Kambriumi plahvatuse "kiirest" ilmutsemisest fossiilse materjali abil tuli esimesi tähelepanekuid juba 19. sajandi keskel. Fossiilide näiliselt kiiret ilmumist "ürgsetes kihtides" tõi välja ka Charles Darwin, kes pidas seda üheks peamiseks väljakutseks oma evolutsiooniteooria seletusele loodusliku valiku kaudu. Tänapäeval teame, et osa "kiirusest" on tingitud ka taphonoomilisest eelarvest: kõvad osad ja erilistes tingimustes säilivad pehmed osad annavad parema fossiilse kirjelduse kui pehmete kehade perioodid.
Peamised põhjused ja hüpoteesid
- Hapniku tase: mereõhus ja atmosfääris toimunud hapniku tõus võimaldas suuremate ja aktiivsemate organismide tekkimist ning kitiinse või karbonaatse väliskesta moodustumist.
- Genetiline innovatsioon: geeniregulatsiooni, sh Hox-geenide ja arengugeenide muutused, võimaldasid keerukamate kehaehituste kiiremat kujunemist.
- Ökoloogilised suhted: saak-püügisuhted ja konkurents kiirendasid kohastumist ja uute ökoloogiliste niššide täitmist.
- Keskkonnamuutused: kliima, meretaseme ja toitainete voogude muutused lõid uusi elupaiku ja kiirendasid evolutsioonilist radiatsiooni.
- Taphonoomia: teatud ajavahemikes ja kivimites paremate säilimisolude tõttu (nt Burgess Shale, Chengjiang) näeme pehmete kehade erakordselt head säilimist, mis muudab mitmekesisuse hinnanguid.
Tuntud leiud ja piirkonnad
Mõned maailmas tuntud kambriumi leiukohad annavad erakordse ülevaate tol ajal elanud organismidest: Burgess Shale (Kanada), Maotianshan/Chengjiang (Hiina) ja Sirius Passet (Svalbard/Gröönimaa). Nendest on leitud nii trilobiite, anomalokaarideid (suured kiskjad), arheotsoone (esimesed korallilaadsed ehitajad), varajasi molluskeid, brahhioopodeid kui ka mitmete täiesti eristuvate, tänapäeval harva nähtavate kehaehitustega organismide hulka.
Miks see on tähtis
Kambriumi plahvatus annab sisendi meie arusaamale sellest, kuidas keerukam elu rahvusvaheliselt kujunes ja kuidas ökoloogilised süsteemid hakkasid töötama tänapäevases mõistes. See periood on näide sellest, kuidas bioloogiline mitmekesisus võib lühikese geoloogilise aja jooksul dramaatiliselt suureneda, kui kaasnevad geneetilised, keskkondlikud ja ökoloogilised tingimused soodustavad uute kehavormide ja elustiilide tekkimist.
Järeldus
Kambriumi plahvatus ei ole üheainsa põhjuse sündmus, vaid pigem palju tegurite koosmõju. Kuigi paljud rühmad võisid olla juba enne kambriumit evolutsiooniliselt olemas, pakub kambriumi fossiilne jäädvustus meile kõige rikkalikumat pilti sellest, kuidas elu muutus keerukamaks ja mitmekesisemaks umbes 541 miljonit aastat tagasi.
Opabinia andis suure panuse huvi tekkimisse Kambriumi plahvatuse vastu.
See Marrella eksemplar näitab, kui selged ja üksikasjalikud on Burgess Shale'i ladestiku kivistised.
Ediakaari jäljefossiil, mis on tekkinud, kui organism kaevus mikroobimati alla.
Dickinsonia , Ediacarani viltuse välimusega loom.
Kivistunud trilobiit. Sellel Olenoides serratus'e isendil, mis pärineb Burgessi põlevkivist, on säilinud "pehmed osad" - antennid ja jalad.
Põhiküsimused
Kambriumi loomastiku ilmumise üle, mis toimus näiliselt järsku ja tühjalt kohalt, on pikka aega kestnud mõistatus, mille keskmes on kolm põhipunkti:
- kas see tegelikult juhtus. Kas Kambriumi alguses toimus tõesti keeruliste organismide massiline mitmekesistumine suhteliselt lühikese aja jooksul?
- mis võis põhjustada nii kiireid muutusi.
- mida see võib öelda loomade päritolu ja evolutsiooni kohta.
Selle mõistmine on keeruline, sest tõendite hulk on piiratud. Tõendiks on puudulikud fossiilid ja kambriumi kivimites säilinud keemilised jäljed.
Suuremahuline areng
Kambriumi plahvatus on klassikaline näide megaevolutsioonist. Selle all ei mõelda mitte teistsugust evolutsiooni, vaid pigem evolutsiooni, mis tekitab tohutu mõju. Sõna "makroevolutsioon" kasutatakse seetõttu, et muutused olid tõesti tohutud.
Kestus
Kambriumi plahvatus algas Ediacaras umbes 575 mya ja jätkus Burgess Shale'ile umbes 507 mya. See on umbes 70 miljonit aastat. Lõpuks olid kõik tänapäevased taimeliigid välja kujunenud ja sellest ajast alates ei ole fossiilides uusi taimeliike ilmunud. See on üks asi, mis vajab selgitamist.
Elu miljard aastat tagasi
Täiendavat teavet vt Acritarch ja Stromatolite.
Stromatoliidid, tsüanobakterite ja teiste mikroorganismide kolooniate poolt ehitatud tüvelised sambad, on esimesed fossiilid. Nende leiud algavad umbes 3,5 miljardit aastat tagasi ja nad olid väga levinud alates umbes 2700 mya. Nende arv vähenes järsult pärast umbes 1250 mya, ja selle languse põhjustasid tõenäoliselt karjatavad ja hauduvad loomad.
Prekambriumi mere mitmekesisuses domineerisid väikesed fossiilid, mida tuntakse kui akritarhe. See termin kirjeldab peaaegu kõiki väikeseid orgaanilisi seinakestega fossiile - alates väikeste metazoide munakestadest kuni paljude erinevate rohevetikate puhketsüstideni. Pärast ilmumist umbes 2000 aastat tagasi oli akritarhe umbes 1000 aastat tagasi tõusuteel, nende arv, mitmekesisus, suurus, kuju keerukus ja eriti ogade suurus ja arv suurenesid. Nende viimasel miljardil aastal üha suurenev okkaline kuju võib viidata suurenenud kaitsevajadusele röövloomade vastu. Ka teised neoproterosoikumi ajastu väikeorganismide rühmad näitavad märke röövloomade vastasest kaitsest. Taksonite pikaealisuse mõõtmine näib näitavat röövluse suurenemist umbes sel ajal. Üldiselt oli evolutsioonikiirus prekambriumis siiski väga aeglane, paljud tsüanobakteriliigid püsisid muutumatuna miljardeid aastaid. Loomulikult on bakterid määratletud peamiselt nende biokeemia, eriti nende genoomi järgi. Muutused nende biokeemias ei jäta tavaliselt fossiilides jälgi.
Kui röövloomad, kes karjatasid baktereid ja akritarhe, olid tõepoolest metazoad, tähendab see, et kambriumi loomad ei ilmunud "tühjalt kohalt" kambriumi alguses; nende esivanemad olid eksisteerinud juba sadu miljoneid aastaid.
Stromatoliidid (Pika formatsioon, keskmine kambrium) Helen Lake'i lähedal, Banffi rahvuspark, Kanada.
Kaasaegsed stromatoliidid Hamelin Pool Marine Nature Reserve'is, Lääne-Austraalia.
Seotud leheküljed
- Elu ajakava
Küsimused ja vastused
K: Mis on Kambriumi plahvatus?
V: Kambriumi plahvatus on see, kui paljud loomafüllid esmakordselt fossiilides ilmusid. See toimus 541 miljonit aastat tagasi (mya).
K: Kui kaua kulus enamiku tänapäeval teadaolevate taimeliikide eksisteerimiseks?
V: Järgneva 70 või 80 miljoni aasta jooksul näis evolutsioonikiirus kiirenevat ja kambriumi lõpul oli enamik meile tänapäeval teadaolevatest taimeliikidest juba olemas.
K: Millal täheldati esimest korda, et "ürgsetes kihtides" ilmusid kiiresti fossiilid?
V: Seda märgiti esimest korda juba 19. sajandi keskel.
K: Kes pidas seda fossiilide kiiret ilmumist oma teooria vastuargumendiks?
V: Charles Darwin pidas fossiilide kiiret ilmumist "ürgsetes kihtides" üheks peamiseks vastuväiteks, mida võib esitada tema evolutsiooniteooria vastu loodusliku valiku teel.
K: Millised organismid eksisteerisid enne 580 mya?
V: Enne umbes 580 mya näib, et enamik organisme olid lihtsad. Nad koosnesid üksikutest rakkudest, mis mõnikord organiseerusid kolooniadeks.
K: Kas oli mingeid tõendeid, et loomad olid arenenud enne nende ilmumist fossiilides?
V: Tõenäoliselt oli enamik neist juba enne seda arenenud, kuid see oli nende esimene ilmumine fossiilidena.
Otsige