Несмотря на то, что жизнь на Земле появилась примерно 4-3.5 млрд лет назад (4000 - 3500 млн лет назад), явные и многочисленные ее следы заметны начиная ориентировочно с 541 млн лет назад. В ископаемых останках этого времени вдруг за короткий период (около 10 млн лет) появились представители всех типов животных, существующих поныне, в том числе хордовые. Конечно, это не были костные рыбы, однако несомненно, в те времена видообразование носило взрывной характер, а эволюция активно испытывала все возможные направления развития животного мира. Сама кембрийская фауна существовала дольше, чем "взрыв". Кембрий длился с 541 до 485 млн лет назад. Жизнь тогда процветала только в океане, хотя отдельные ее представители делали вылазки на сушу.
Этот "взрыв жизни" столь очевиден в палеонтологической летописи, что все что было до кембрия, называют Докембрием, подчеркивая эволюционную значимость события. Хотя он лишь период палеозойской эры, относящейся к фанерозойскому эону.
Что же такого произошло чуть более пятисот миллионов лет назад? В чем причина взрыва многообразия жизненных форм? Существует множество гипотез, которые скорее дополняют друг друга, чем противоречат.
Очевидно одно, следы жизни стали явными во многом потому, что у многих кембрийских животных появился внешний скелет и раковины. Твердая оболочка имеет куда лучшую сохранность, чем следы поползновений, отпечатки тел, надгрызания останков водорослей, которые наблюдаются в нижележащих более древних слоях. Поэтому возможно жизнь отличалась не меньшим видовым разнообразием и в докембрийские периоды. Она просто не оставила столь явных следов по причине плохой сохранности мягких тканей.
Кембрию предшествовал эдиакар - последний период протерозойского эона. Для него была характерна эдиакарская биота, а до нее существовала - хайнаньская. Эдиакарская жизнь разительно отличалась от кембрийской. Она была проще, животные были мягкотелыми, более мелкими и пассивными, было много сидячих форм. С наступлением кембрия эта биота начала постепенно вымирать.
Большое количество "скелетных форм" - основное отличие кембрия от эдиакара. Опорно-двигательная система выполняет функции защиты и движения. Так может быть все дело в движении?
Почему до кембрия у эволюции не получалось склонить животных к повышенной активности? Может потому, что для движения надо больше энергии, а для выработки энергии нужен кислород.
Кислород начал накапливаться в окружающей среде в заметных количествах еще в начале протерозоя (кислородная катастрофа) - 2.5 млрд лет назад. Организмы научились использовать кислород для дыхания, выработка энергии возрасла, но все равно в атмосфере и воде его было существенно меньше сегодняшних показателей.
На схеме граница между первым этапом (stages) и вторым - это начало кислородной катастрофы (2.45 млрд лет назад). Граница между четвертным и пятым - 540 млн лет назад, то есть начало кембрийского взрыва. Видно, что ему предшествовало увеличение объемов кислорода почти до современного уровня.
Кроме того, перед эдиакаром Земля пережила глобальное оледенение. При понижении температуры кислород в больших концентрациях растворяется в воде. Из-за этого эволюция могла ускориться. Организмы могли себе позволить расти в размерах и начать двигаться, а чтобы двигаться им понадобился скелет-опора. Жертвам же - скелет-защита.
Когда все экологические ниши оказались заняты, эволюция замедлилась и перестала нести взрывной характер. До заселения же суши еще дело не дошло.
Возможно, говоря о кембрийском взрыве, правильнее подразумевать под ним резкое увеличение многообразия и численности организмов, оставивших много следов, а не возникновение именно в кембрии большинства современных типов животных. Скорее всего многие типы сформировались ранее и в разное время. В кембрии произошла зачистка от менее удачных и эволюция в разных направлениях более продвинутых форм. Однако хордовые вероятно впервые появились в кембрии.