起源进化 进化竞争 古生物学家熟知的、首次发现于澳大利亚的伊迪卡拉动物化石距今5.7亿年前,它们都是没有硬骨骼的软躯体动物。已知最早的具有硬的外骨骼(外壳)的动物化石是寒武系最底部的所谓“小壳化石”,它们是一些小到只有几毫米长的锥形的或异形的小管,其矿物成分是碳酸盐或磷酸盐,这可以说是动物最早的骨骼化。 令人惊奇的是,寒武纪初始蓝菌和其他一些藻类也出现了钙化现象。动物与植物几乎同时骨骼化(钙化)这一现象引起古生物学和沉积学家们的兴趣,并引起一场关于骨骼化原因的讨论与争论。多数古生物学和沉积学家都认为,新元古代海水化学的变化促进了骨骼的进化产生。例如英国沉积学家Riding认为,在元古宙末到寒武纪之初,海水中镁-钙比值m(Mg)/m(Ca)下降,碳酸盐岩中白云石减少、方解石增多,这种变化与钙化的蓝菌出现相关。同时元古宙末海水中磷酸盐丰富,这和一些磷酸盐的小壳动物化石的出现有关。但俄国学者分析了元古宙末(文德期)到早古生代的碳酸盐时发现,镁与钙的比值并没有大的变化。另一方面,美国学者Grotzinger(1989)认为元古宙末海水钙的含量下降,海水的钙离子从早元古代的饱和或过饱和状态逐渐下降到新元古代晚期和寒武纪初期的低于饱和点的状态。因此,骨骼化的原因可能不在海水化学环境,而与生物本身有关。寒武纪初始的动物外骨骼的出现与蓝菌的钙化。a.寒武纪早期钙化的丝状蓝菌Girvanella;b~d.长江西陵峡震旦系灯影组顶部(靠近寒武系底界)的小壳化石:圆口螺Circothecasp.(b)三槽阿拉巴管Anabaritestrisulcatus(c)和震旦虫管Sinotubulitessp.元古宙末,多细胞底栖植物和浮游植物繁盛,随着动物的第一次适应辐射,海洋生态系统的生物多样性大大增长,食物链层次增多,物种之间竞争加剧。一些学者认为,生态系统中可能出现了肉食性和植食性的动物,骨骼化首先是对生态系统内部新关系的反应。换句话说,蓝菌和其他藻类植物的钙化可能是对植食性动物的采食的防护,一些小的无脊椎动物的矿化的外壳的产生可能也是对捕食动物的适应。如果上述解释是对的,那么我们可以说,骨骼最初是作为防护(防卫)系统而进化产生的。动、植物几乎同时骨骼化可能与元古宙末至寒武纪初的海洋生态系统内部种间关系复杂化相接。 化学组成 从化学组成上看,可以区分出以无机矿物为主要成分的骨骼和以有机质为