Введение
Четвертый период палеозойской эры 419–359 миллионов лет назад – геологический период.
the geological period
Девон (/d//ᵻ//'//v//oʊ//n//i//.//ən//, //d//ɛ// / dəVOHneeən, deh) – геологический период и система палеозойской эры в фанерозойском эоне, охватывающий 60,3 миллиона лет от окончания предыдущего силурийского периода, около миллионов лет назад (млн лет), до начала последующего карбонового периода, около млн лет назад. Период назван в честь Девона, юго-западной Англии, где впервые были изучены породы этого периода. Во время девона произошло первое значительное эволюционное разнообразие жизни на суше, когда свободно спорящие наземные растения (птеридофиты) начали распространяться по суше, формируя обширные угольные леса, покрывавшие континенты. К середине девона несколько групп сосудистых растений развили листья и настоящие корни, а к концу периода появились первые семенные растения (птидосперматофиты). Этот быстрый процесс эволюции и колонизации, начавшийся в силурийском периоде, известен как силурийско-девонская наземная революция. Первые наземные животные, преимущественно членистоногие, такие как многоножки, паукообразные и шестиногие, также хорошо закрепились в начале этого периода, после того как начали колонизировать сушу, по крайней мере, с ордовикского периода. Рыбы, особенно челюстные рыбы, достигли значительного разнообразия в это время, что привело к тому, что девон часто называют эпохой рыб. Броненосные плакодермы стали доминировать почти во всех известных водных средах. В океанах хрящевые рыбы, такие как примитивные акулы, стали более многочисленными, чем в силурийском и позднем ордовикском периодах. Тетраподоморфы, включающие предков всех четвероногих позвоночных (т.е. тетрапод), начали отделяться от пресноводных рыб с лопастными плавниками, поскольку их более крепкие и мускулистые грудные и тазовые плавники постепенно эволюционировали в передние и задние конечности, хотя они полностью не приспособились к жизни на суше до позднего карбона. Появились первые аммониты – подкласс головоногих моллюсков. Трилобиты, брахиоподы и крупные коралловые рифы все еще были распространены в девонском периоде. Позднедевонское вымирание, начавшееся около 375 млн лет назад, сильно повлияло на морскую жизнь, уничтожив большинство рифовых систем, большинство бесчелюстных рыб, половину всех плакодерм и почти всех трилобитов, за исключением нескольких видов отряда Проэтида. Последующее окончание девонского вымирания, произошедшее около 359 млн лет назад, еще больше повлияло на экосистемы и завершило вымирание всех рифов, состоящих из кальцитовых губок, и плакодерм. Палеогеография девонского периода характеризовалась доминированием суперконтинента Гондвана на юге, небольшого континента Сибирь на севере и континента Лавруссия среднего размера на востоке. К основным тектоническим событиям относятся закрытие Реического океана, отделение Южного Китая от Гондваны и, как следствие, расширение палео-Теттиса. Девонский период пережил несколько крупных процессов горообразования по мере сближения Лавруссии и Гондваны; к ним относятся Акадийская орогенезия в Северной Америке и начало Варисканской орогенезии в Европе. Эти ранние столкновения предшествовали образованию единого суперконтинента Пангеи в позднем палеозое.
История
Период назван в честь Девона, графства на юго-западе Англии, где в 1830-х годах спор о возрасте и структуре горных пород, обнаруженных по всему графству, был разрешен путем добавления девонского периода в геологическую шкалу времени. Великий девонский спор – это длительные дебаты между Родериком Мёрчисоном, Адамом Седжвиком и Генри Де ла Бечем относительно названия периода. Мёрчисон и Седжвик выиграли спор и назвали его Девонской системой. Хотя горные породы, определяющие начало и конец девонского периода, хорошо идентифицированы, точные даты остаются неопределенными. Согласно Международной комиссии по стратиграфии, девон охватывает период с конца силурийского периода (Ma) до начала карбона (Ma) – в Северной Америке, в начале миссиссипского подпериода карбона. В текстах XIX века девонский период называли «Старым красным веком» по названию красных и коричневых наземных отложений, известных в Соединенном Королевстве как Старый красный песчаник, в которых были сделаны первые находки ископаемых. Другой распространенный термин – «Эпоха рыб», относящийся к эволюции нескольких основных групп рыб, которая происходила в течение этого периода. В более ранней литературе о Англо-Уэльском бассейне он разделен на даунтонскую, диттонскую, бреконскую и фарловскую стадии, причем последние три относятся к девонскому периоду. Девонский период также ошибочно характеризуется как «парниковый период» из-за систематической ошибки выборки: большинство ранних находок девонского возраста были сделаны в слоях западной Европы и восточной Северной Америки, которые в то время пересекали экватор как часть суперконтинента Евроамерика, где окаменелости широко распространенных рифов указывают на тропический климат, который был теплым и умеренно влажным. На самом деле климат девонского периода значительно различался в течение его эпох и между географическими регионами. Например, в раннем девонском периоде засушливые условия преобладали на большей части земного шара, включая Сибирь, Австралию, Северную Америку и Китай, но в Африке и Южной Америке был теплый умеренный климат. В позднем девонском периоде, напротив, засушливые условия были менее распространены по всему миру, а умеренный климат стал более распространенным.
Палеогеография
Девонский мир включал в себя множество континентов и океанских бассейнов различных размеров. Самый большой континент, Гондвана, полностью располагался в Южном полушарии. Он соответствует современной Южной Америке, Африке, Австралии, Антарктиде и Индии, а также небольшим территориям Северной Америки и Азии. Второй по величине континент, Лавруссия, находился к северо-западу от Гондваны и соответствовал большей части современной Северной Америки и Европы. Различные небольшие континенты, микроконтиненты и терраны располагались к востоку от Лавруссии и к северу от Гондваны, соответствующие частям Европы и Азии. Девонский период был временем интенсивной тектонической активности, поскольку основные континенты Лавруссия и Гондвана сближались. Уровень моря был высоким по всему миру, и значительная часть суши была покрыта мелководьями, где обитали тропические рифовые организмы. Огромный "мировой океан" – Панталасса – занимал большую часть Северного полушария, а также обширные территории к востоку от Гондваны и к западу от Лавруссии. Другими океанами были Палеотетис и Рейский океан. На протяжении большей части девонского периода большая часть западной Лавруссии (Северная Америка) была покрыта субтропическими внутренними морями, в которых процветала разнообразная экосистема рифов и морской жизни. Девонские морские отложения особенно широко распространены в центральных и северо-восточных Соединенных Штатах. Девонские рифы также протягивались вдоль юго-восточного края Лавруссии, береговой линии, которая сейчас соответствует южной Англии, Бельгии и другим регионам умеренных широт Европы. Горное образование наблюдалось и в крайнем северо-восточном секторе континента, по мере того как к нему присоединялись небольшие тропические островные дуги и отколовшиеся балтийские терраны. Деформированные остатки этих гор до сих пор можно найти на острове Элсмир и Шпицбергене. Многие девонские коллизии в Лавруссии привели к образованию как горных цепей, так и предгорных бассейнов, часто богатых ископаемыми. Эти коллизии сопровождались вулканической активностью и образованием плутонов, но к позднему девону тектоническая обстановка стабилизировалась, и большая часть Южной Америки оказалась покрытой мелководьями. В этих южнополярных морях обитала уникальная фауна брахиопод – Мальвинокаффрическая область, простиравшаяся на восток до прилегающих территорий, соответствующих современной Южной Африке и Антарктиде. Фауны Мальвинокаффрической области даже смогли приблизиться к Южному полюсу через выступ Панталассы, простиравшийся в бассейн Парана. Сибирь располагалась к северу от экватора, являясь крупнейшим участком суши в Северном полушарии. В начале девона Сибирь была инвертирована (перевернута) относительно современной ориентации. Позднее в этот период она двинулась на север и начала вращаться по часовой стрелке, хотя и не приблизилась к своему современному положению. Сибирь приблизилась к восточному краю Лавруссии по мере развития девонского периода, но их разделял пролив – Уральский океан. Хотя границы Сибири в целом были тектонически стабильными и экологически продуктивными, рифтогенез и глубокие мантийные плюмы оказали влияние на континент, вызвав излияния базальтов в позднем девоне. Алтае-Саянский регион испытывал вулканизм в раннем и среднем девоне, а поздний девонский магматизм усилился, образовав Вилюйские траппы – потоковые базальты, которые могли способствовать массовому вымиранию в конце девона. Последний крупный эпизод вулканизма, Якутская крупная магматическая провинция, продолжался в карбоне, образовав обширные кимберлитовые месторождения.
Морская биота
Уровень моря в девонском периоде был в целом высоким. Морские фауны по-прежнему доминировали конодонты, бриозои, разнообразные и многочисленные брахиоподы, загадочные гедереллиды, микроконхиды. Криноиды, похожие на лилии (животные, несмотря на их сходство с цветами), были обильны, а трилобиты все еще были довольно распространены. Двустворчатые моллюски стали обычным явлением в глубоководных и внешних шельфовых средах. Первые аммониты появились во время или незадолго до раннего девонского периода, около 400 млн лет назад. Бактритоиды также впервые появляются в раннем девоне; некоторые авторы связывают их радиацию, наряду с радиацией аммоноидов, с усилением экологического стресса, вызванного снижением уровня кислорода в более глубоких слоях водной толщи. Среди позвоночных безчелюстные бронированные рыбы (остракодермы) сократили свое разнообразие, в то время как челюстные рыбы (гнатостомы) одновременно увеличились как в морской, так и в пресноводной среде. Броненосные плакодермы были многочисленны в ранние эпохи девонского периода и вымерли в позднем девоне, возможно, из-за конкуренции за пищу с другими видами рыб. Ранние хрящевые (Chondrichthyes) и костные рыбы (Osteichthyes) также стали разнообразными и играли важную роль в девонских морях. Первый обильный род хрящевых рыб, Cladoselache, появился в океанах в девонский период. Большое разнообразие рыб того времени привело к тому, что девон в популярной культуре получил название «Эпоха рыб». В девонский период наблюдалось значительное расширение разнообразия нектонической морской жизни, обусловленное обилием планктонных микроорганизмов в толще воды, а также высокой экологической конкуренцией в бентосных местообитаниях, которые были чрезвычайно насыщены; эта диверсификация многими исследователями была названа девонской нектонической революцией. Однако другие исследователи подвергли сомнению само существование этой революции; исследование 2018 года показало, что, хотя доля биоразнообразия, приходящаяся на нектон, увеличилась на границе силурийского и девонского периодов, она уменьшилась в течение девонского периода, особенно в прагианском веке, и что общее разнообразие нектонических таксонов не увеличилось значительно в девонском периоде по сравнению с другими геологическими периодами, и на самом деле было выше в интервалах от венлокского до локковского и от карбона до пермского периодов. Авторы исследования вместо этого объясняют увеличение общего разнообразия нектона в девонском периоде более широкой, постепенной тенденцией к диверсификации нектона на протяжении всего палеозоя.
Рифы
Сухой барьерный риф, расположенный в современном бассейне Кимберли на северо-западе Австралии, когда-то простирался вдоль побережья девонского континента. Рифы обычно строятся различными организмами, выделяющими карбонат, которые способны возводить волноустойчивые структуры вблизи уровня моря. Хотя современные рифы в основном состоят из кораллов и известковых водорослей, девонские рифы представляли собой либо микробные рифы, построенные преимущественно автотрофными цианобактериями, либо коралловые строматопороидные рифы, сформированные строматопороидами и табулятами и роговыми кораллами, похожими на кораллы. Микробные рифы преобладали в более теплых условиях раннего и позднего девона, а коралловые строматопороидные рифы – в более холодный средний девон.
Наземная биота
К девонскому периоду жизнь активно осваивала сушу. К моховым лесам и бактериальным и водорослевым матам силурийского периода в начале девона добавились примитивные растения с корнями, которые создали первые устойчивые почвы и стали убежищем для членистоногих, таких как клещи, скорпионы, тригонотарбиды и многоножки (хотя членистоногие появились на суше задолго до раннего девона, и наличие окаменелостей, таких как *Protichnites*, позволяет предположить, что полуводные членистоногие могли появиться уже в кембрии). Безусловно, самым крупным наземным организмом в начале этого периода был загадочный *Prototaxites*, который, возможно, представлял собой плодовое тело огромного гриба, свернутый коврик из печеночников или другой организм неясного происхождения, достигавший высоты более и возвышавшийся над низкой, ковровой растительностью в раннем девоне. Кроме того, первые возможные окаменелости насекомых появились около 416 миллионов лет назад, в раннем девонском периоде. Свидетельства существования самых ранних четвероногих представлены в виде следовых окаменелостей в мелководных лагунах в пределах морской карбонатной платформы/шельфа в среднем девоне, хотя достоверность этих следов оспаривается, и предложена интерпретация как следы питания рыб (*Piscichnus*).
Озеленение земель
Многие растения раннего девона не имели настоящих корней или листьев, как современные растения, хотя сосудистая ткань наблюдается у многих из них. Некоторые из первых наземных растений, такие как Drepanophycus, вероятно, распространялись вегетативным размножением и спорами. Самые ранние наземные растения, такие как Cooksonia, состояли из безлистных, дихотомически ветвящихся осей с конечными спорангиями и обычно были очень невысокими, достигая всего нескольких сантиметров в высоту. Окаменелости Armoricaphyton chateaupannense, возрастом около 400 миллионов лет, представляют собой самые древние известные растения с древесной тканью. К среднему девону существовали леса, состоящие из кустарниковых примитивных растений: ликофиты, хвощи, папоротники и прогимноспермы. Большинство этих растений имели настоящие корни и листья, и многие были довольно высокими. Самые ранние известные деревья появились в среднем девоне. К ним относятся линия ликоподов и другое древесное сосудистое растение – кладоксилопсиды и прогимносперма Archaeopteris. Эти трахеофиты смогли достигать больших размеров на суше, поскольку развили способность биосинтезировать лигнин, который обеспечивал им физическую прочность и повышал эффективность их сосудистой системы, а также устойчивость к патогенам и травоядным. В эйфельском веке кладоксилопсидные деревья сформировали первые леса в истории Земли. К концу девона появились первые растения, образующие семена. Это быстрое появление множества групп растений и форм роста получило название девонского взрыва или силурийско-девонской наземной революции. "Озеленение" континентов служило поглотителем углерода, и концентрация углекислого газа в атмосфере, возможно, снизилась. Это могло привести к похолоданию климата и массовому вымиранию. (См. Позднедевонское вымирание).
Животные и первые почвы
Примитивные членистоногие соэволюционировали с этой разнообразной структурой наземной растительности. Развивающаяся взаимозависимость насекомых и семенных растений, которая характеризовала узнаваемый современный мир, зародилась в позднем девонском периоде. Развитие почв и корневых систем растений, вероятно, привело к изменениям в скорости и характере эрозии и отложения осадочных пород. Быстрая эволюция наземной экосистемы, изобилующей животными, открыла путь для первых позвоночных к освоению наземного образа жизни. К концу девонского периода членистоногие прочно обосновались на суше.
Позднее девонское вымирание
Позднедевонское вымирание – это не единичное событие, а скорее серия импульсных вымираний на границе гивет-фраз, фраза-фамен и девон-карбон. Вместе они считаются одним из "Большой пятерки" массовых вымираний в истории Земли. Кризис девонского вымирания в первую очередь затронул морские сообщества и избирательно повлиял на организмы, обитавшие в теплых мелководных условиях, в отличие от организмов холодных вод. Наиболее сильно пострадали строители рифов великих девонских рифовых систем. Среди серьезно пострадавших морских групп были брахиоподы, трилобиты, аммониты и акритархи, а также исчезло около 96% позвоночных, таких как конодонты и костные рыбы, и все остракодермы и плакодермы. Наземные растения и пресноводные виды, такие как наши предки-тетраподы, были относительно не затронуты поздним девонским вымиранием (существует противоположное мнение, что девонские вымирания едва не уничтожили тетрапод). Причины позднего девонского вымирания до сих пор неизвестны, и все объяснения остаются спекулятивными. Канадский палеонтолог Дигби Макларен предположил в 1969 году, что девонские события вымирания были вызваны столкновением с астероидом. Однако, хотя в позднем девонском периоде происходили столкновения (см. болидный удар Аламо), мало доказательств подтверждает существование достаточно крупного девонского кратера.