生物大爆发

生物大爆发（Biological Explosion / Evolutionary Radiation）

定义

生物大爆发是指在较短的地质时期内，生物种类在种群数量、形态结构和生态功能上急剧多样化的演化事件。其显著特征是系统发育树上快速分枝、化石记录中物种种类突然增多。广义上指多个时期的快速演化事件，狭义上最常指寒武纪大爆发（Cambrian Explosion）。

代表事件

(1) 寒武纪大爆发（约5.4亿年前）

最著名的生物大爆发事件。短短2000万至2500万年内，几乎所有现代动物门类的祖先都已出现，包括节肢动物、软体动物、脊索动物等。代表性化石包括澄江动物群（中国云南）、布尔吉斯页岩（加拿大）(¹)。

(2) 奥陶纪生物大辐射

发生于约4.85亿年前。海洋生物如腕足动物、珊瑚、腹足类迅速分化，为古生代海洋生态系统奠定基础(²)。

(3) 哺乳动物大爆发

在白垩纪末恐龙灭绝（约6600万年前）后，哺乳动物迅速在生态位中扩张，多样化出现代的多个目，如灵长类、偶蹄类等。

(4) 鸟类大爆发

非鸟恐龙灭绝后，鸟类多样性迅速提升，演化出不同生态习性和飞行能力的种类。

可能成因

(1) 环境变化：大气氧含量上升、气候变暖、海洋化学成分变化。

(2) 基因调控创新：如Hox基因扩张，使得体型、对称性等形态结构得以快速演化。

(3) 捕食压力增加：天敌出现促进防御与运动结构的进化。

(4) 生态位空缺：如大灭绝后可利用生态空间增多。

(5) 共生与互利关系扩展：例如植物与昆虫的协同进化。

学术争议

(1) 有观点认为寒武纪“大爆发”是“表观”现象，是由于软体动物保存差、前寒武纪记录不足等因素造成“化石突然出现”的错觉。

(2) 分子钟估计部分动物门类在寒武纪之前已出现，只是化石未被保存(³)。

意义

生物大爆发标志着多细胞生命复杂性和多样性的一次飞跃，为现代生态系统奠定基础。它也是研究环境变迁、演化速率、基因调控和系统发生关系的重要窗口。

参考文献：

¹ Erwin, D. H., Valentine, J. W., & Sepkoski, J. J. (1987). A comparative study of diversification events. Evolution, 41(6), 1177–1186.

² Servais, T. et al. (2010). The Great Ordovician Biodiversification Event. Gondwana Research, 17(2-3), 510–523.

³ Marshall, C. R. (2006). Explaining the Cambrian “Explosion” of animals. Annual Review of Earth and Planetary Sciences, 34, 355–384.