出品：“科学与中国”院士专家巡讲团

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寒武纪大爆发原因可分为环境因素、生物自身因素和生态因素。环境诱发因素主要有大地构造背景-冈瓦纳超大陆的形成、雪球地球的结束、真地磁极漂移、海水清洁度、海水化学组成和大气增氧事件等。

冈瓦纳超大陆的形成经历了几个阶段，但是大致上与寒武纪大爆发时间吻合。形成绵延7000余公里的巨型山脉，超强的风化作用将营养物质带入海洋，最终导致了大气氧的快速上升，促进了生物演化。雪球事件是指大陆冰川消融，将营养物质带入海洋，从而增加了生物生存必要物质。但从时间上来看，雪球事件早在寒武纪爆发一亿年前就已经结束，因此与寒武纪大爆发从时间上来看是不相关的。绝大多数动物对海水盐度的忍耐度是现代盐度的1.5倍，海水盐度演化理论模型认为，在埃迪卡拉近末期的时候海水盐度突然从高浓度变到正常值，认为正是海水盐度的降低导致寒武纪爆发。海水水质的变化也可能导致其大爆发的原因之一。

氧通常被认为是最重要的环境因素，动物要维持一定程度的多样性，为了克服氧给动物自身带来的不利因素，其自身发展出很多机制来克服氧，其中一个机制叫做细胞的形态功能分化，可以让一部分细胞专门收集氧或者消耗氧，使得生命体可以不被其完全分解掉，故可以说氧的出现促进了多细胞生物的发展和起源。

从生物自身因素也就是基因调控网络上来讲，其具有复杂的基因模块，新门类的产生不依赖于新基因的出现，而依赖于模块之间的组合和链接。此外基因调控网络还有复杂的等级结构，其中高层基因决定了大趋势。

许多学者认为寒武纪大爆发是一种生态现象，提出了很多生态假说。包括浮游动物生态效应假说、底质革新学说、捕食压力学说和生态系统工程学说等。其中，浮游动物生态效应假说是指浮游植物太小不能作为底栖动物的食物来源，在经过浮游动物重新包装，形成较大的粪便和尸体后才可以作为底栖动物的食物来源，因此浮游动物的出现也可能是寒武纪大爆发原因之一。

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