Отложения девона. Девонский период - D. История развития геосинклинальных поясов

Начался около 416 млн, закончился 360 млн. лет назад. Продолжительность девона – 56 млн. лет. Этот период богат биотическими событиями. Жизнь бурно развивалась и осваивала новые экологические ниши.

На земле от риниофитов произошли плауновидные, хвощевидные, папоротниковидные и голосеменные, многие из них были представлены древесными формами. Появилась почва, растения по всей Земле были одинаковыми, не было географической дифференциации.

Появились первые наземные позвоночные. Палеонтологи предполагают, что легкие, которые дышат наземные существа, первоначально возникли у обитающих в болотах рыб. От таких – двоякодышащих рыб возникли земноводные. Первые известные нам земноводные – ихтиостеги, обладали множеством рыбьих признаков, но имели вполне сформированные конечности. Они были тесно связаны с водой, может быть даже теснее, чем современные лягушки.

Возникли пауки, клещи, насекомые – жизнь осваивала сушу. В морях в девонском периоде тоже происходили перемены. Появились первые аммониты – головоногие моллюски со спирально закрученными раковинами, которым еще предстояло испытать расцвет в Мезозое. Донные хищники ракоскорпионы – эвриптероидеи достигают 1,5-2 метров в длину. Трилобиты начинают вымирать, судя по всему им уже сложно жить в при таком изобилии хищников.

Девон часто называют веком рыб, однако, его можно назвать и веком головоногих моллюсков. В девонском периоде появились аммоноидеи, головоногие и рыбы стали активно осваивать толщу воды. Некоторые палеонтологи пишут о "девонской нектонной революции", о массовом появлении нектона - активно плавающих в толще воды животных.

Палеонтологические исследования в Чешской Республике. Позвольте мне вкратце представить историю исследования палеонтологии в Чехии и некоторых ученых, которые внесли свой вклад в развитие науки. Палеонтология в Чехии имеет давние традиции. Это усиливается за счет долгосрочных исследований, которые здесь проводили выдающиеся ученые. И при этом нельзя забывать про любителей палеонтологии и коллекционеров, особенно трилобитов. С точки зрения палеонтологии, территория Чешской республики является... >>>

Вводная часть Отношение к мшанкам в литературе по Epizoans не совсем понятно: практически каждый раз, когда речь заходит о таком обрастателе в лучшем случае приводится только родовое название находки, а в большинстве случаев мы говорим про употребление одного емкого слова - «мшанка» (в худшем – «и др. обрастатели» и такое отношение не редкость!). Проблематика настолько не понятная, что среди мшанок появляются даже «любимчики». Скажем Hederelloids, они хорошо изучены и достаточно подробно рассмотрены... >>>

С точки зрения человека, девонский период был решающим моментом для эволюции жизни позвоночных: это время, когда первые вышли из морей и начали колонизировать сушу. Девон занимал середину (542-252 млн лет назад). Ему предшествовали , и , а затем он сменился и периодами.

Климат и география

Глобальный климат в девонский период был неожиданно мягким, со средней температурой от 25 до 30° С. Северные и южные полюса были лишь немного прохладнее, чем районы, расположенные ближе к экватору, и не было ледяных шапок; единственные ледники должны были быть найдены на высоких горных хребтах. Маленькие континенты Лаврентия и Балтика объединились, чтобы сформировать Лавруссию, в то время как гигантская Гондвана (которая миллионы лет спустя разделилась на Африку, Южную Америку, Антарктику и Австралию) продолжала медленно дрейфовать на юг.

Наземные животные:

Позвоночные

Ихтиостега

Именно в девонский период произошло архетипическое эволюционное событие: адаптация лопастепёрой рыбы к жизни на суше. Два лучших кандидата в качестве самых ранних четвероногих - это Акантостега (Acanthostega ) и Ихтиостега (Ichthyostega ), которые сами развивались из более ранних, исключительно морских , таких как Тиктаалик и Пандерихтис.

Удивительно, но многие из этих первых четвероногих имели семь или восемь пальцев на каждой из своих конечностей. Это означало, что они представляли собой «мертвые элементы» в эволюции, поскольку большинство наземных позвоночных, живущих сегодня на нашей планете имеют не более 5 пальцев на своих конечностях.

Беспозвоночные

Хотя четвероногие стали самым большим достижением девонского периода, они были не единственными наземными .

Девон славится множеством мелких , червей, нелетающих насекомых и других , которые воспользовались сложными наземными растений, и начали развиваться в это время, чтобы постепенно распространиться внутрь континентов (хотя все еще не слишком далеко от водоемов).

Морская жизнь

Плакеодерм

В девонском периоде отмечалось возникновение плакодерм, доисторических рыб, характеризующихся наличием прочных пластин (некоторые плакодермы, такие как огромный Дунклеостей, достигали веса в три или четыре тонны). В это время также появились относительно новые представители лучепёрых рыб, самые густонаселенные семейства рыб на Земле сегодня. Относительно небольшие акулы, такие как причудливые Стетеканты, стали все более распространенными представителями в девонских морях. Беспозвоночные, как и кораллы, продолжали процветать, но количество трилобитов значительно сократилось, и только гигантские эвриптериды (беспозвоночные морские скорпионы) успешно конкурировали с позвоночными акулами за добычу.

Растительный мир

Именно в девонский период умеренные районы эволюционирующих континентов Земли стали по-настоящему зелеными.

Девон был свидетелем первых значительных джунглей и , распространение которых было обусловлено эволюционным соревнованием среди , чтобы получать как можно больше солнечного света (в густых лесах высокие деревья имели значительное преимущество над крошечными кустарниками). Деревья позднего девонского периода были первыми, кто развил рудиментарную кору (чтобы поддержать их вес и защитить стволы), а также прочные внутренние органы обмена воды, которые помогли противодействовать силе тяжести.

Девонское вымирание

Окончание девонского периода ознаменовалось . Не все группы животных были в равной степени подвержены этому вымиранию: плакодермы и трилобиты оказались особенно уязвимы, однако глубоководные организмы остались относительно невредимыми.

Доказательства неподтвержденные, но многие палеонтологи считают, что девонское вымирание было вызвано с множественными падениями метеоритов, обломки которых могли отравить поверхности озер, океанов и рек.

Определяется от 410 до 350 млн. лет тому назад; общая продолжительность периода до 60 млн. лет.

В качестве самостоятельной системы девонские отложения впервые были выделены английскими геологами Р. Мурчисоном и А. Седжвиком на территории Великобритании (1839). Первое расчленение Девонской системы на отделы и было проведено в Рейнских Сланцевых горах и Арденнах ( ). На территории отложения Девонской системы первоначально были отмечены русским профессором Э. И. Эйхвальдом в пределах современной Новгородской области (1839-40) и немецким геологом Л. Бухом; детально описаны Р. Мурчисоном, французским палеонтологом Э. Вернёйлем и русским учёным А. А. Кейзерлингом (1845). Большое значение имеют работы Ф. Н. Чернышёва, П. Н. Венюкова, Д. В. Наливкина, Б. П. Марковского, Д. В. Обручева, Р. Ф. Геккера, М. А. Ржонсницкой.

Подразделения. Девонская система разделена на 3 отдела и 7 ярусов (табл.).

Общая характеристика. История развития континентов в Девонском периоде обусловлена их структурным планом, унаследованным от предшествующих периодов. В начале палеозоя в Северном полушарии существовали древние , и , которые составляли единый материк — , а , и входили в огромный южный материк — . В пределах платформ, большей частью которых представляла сушу, чётко различались поднятия (щиты, ) и погружения (), вмещавшие обычно неглубокие эпиконтинентальные моря. Между платформами располагались подвижные , отдельные части которых находились на различных стадиях развития. В конце силура — начале девона закончился цикл геологической истории Земли, завершившийся для ряда геосинклинальных поясов, примыкавших к платформам, и горообразованием. Возникли каледонские горные сооружения: Грампианская, Алтае-Саянская, Капская складчатые области и др.

В течение Девонского периода они интенсивно размывались и в конце его приобрели платформенный характер. Значительно большую площадь по сравнению с геосинклиналями, примкнувшими к платформам, занимали продолжавшие погружаться и будущие альпийские части геосинклинальных поясов, занятые морями. В Девонском периоде они пережили начальную стадию следующего герцинского тектонического цикла. Морские бассейны характеризовались значительными перепадами глубин, на суше преобладал расчленённый рельеф. Наиболее контрастный горный существовал в раннем девоне в областях завершившейся . О нём свидетельствуют связанный с обильный наземный вулканизм и мощные толщи наземных обломочных, обычно — "древний красный песчаник" ("олдред" Британских островов) и др. Ранний девон — геократическая эпоха господства суши. В более молодых геосинклиналях в Девонском периоде происходили поднятия геоантиклинальных зон с образованием цепочек гористых островов. В них отлагались обломочные (во внешних прогибах) и карбонатные морские осадки, а во внутренних глубоководных прогибах происходили излияния лав - - формации. Средний девон характеризовался некоторой перестройкой структурных планов, нарастанием морской , уменьшением амплитуды поднятий и связанным с этим общим уменьшением распространения обломочных и увеличением соленосных и морских - формаций. С усилением погружений связана активизация вулканизма. В позднем девоне продолжалось перераспределение суши и моря. Различная направленность колебательных движений сохранилась. Общие площади морей на платформах и в геосинклиналях мало изменились. Увеличились площади накопления карбонатной и подводно- спилит- формации. Эпоха завершилась местами складчатостью и поднятиями, сопровождающимися кислыми и основными .

Литологические и данные по показывают, что экватор в Девонском периоде располагался под углом в 55-65° к современному и проходил примерно через Кавказ, Восточно-Европейскую платформу и Южную Скандинавию. Северный полюс находился в Тихом океане в пределах 0-30° северной широты и 120-150° восточной долготы. В общих чертах могут быть намечены только 2 климатических пояса — тропический гумидный и северный аридный. Тропический пояс, в разное время Девонского периода простиравшийся от современной Западно-Сибирской равнины на севере до Центральной Европы на юге, отмечен залежами , корами , углями и другими показателями влажного климата. Аридный (засушливый) климат господствовал на континентах: Ангарском, Казахском, Балтийском и Северно-Американском. Обширные площади здесь заняты красноцветными отложениями засолонённых бассейнов.

Органический мир. Большим изменениям , обстановки, вызванным каледонским поднятием, соответствовали изменения в органическом мире. Осушение способствовало развитию наземных животных и растений. Опреснённые и пресноводные бассейны континентов заселились рыбами ("век рыб"). От кистепёрых рыб в позднем девоне произошли первые амфибии — стегоцефалы. В морях сокращалось число цистоидей, вымирали граптолиты, появлялись аммоноидеи. Очень широко распространились панцирные рыбы. Достигли расцвета брахиоподы, остракоды, кораллы, развивались фораминиферы. Растения, впервые появившиеся на суше в силуре, в Девонском периоде начали завоёвывать материки. Остатки их всё чаще и чаще появлялись в озёрных, дельтовых, лагунных и прибрежно-морских отложениях. Значительно разнообразнее стали появившиеся в силуре псилофиты и плауновидные. Возникли первые прапапоротники, в среднем девоне — праголосеменные и, возможно, членистостебельные.

К отложениям девона приурочены значительные скопления и , связанные с положительными структурами внутренних и краевых частей платформ: Восточно-Европейской ( , ), Северо-Американской (Уиллистонский, Мичиганский, Западный Внутренний бассейны), Африканской (Сахаро-Средиземноморский бассейн), Австралийской (восточный Внутренний Австралийский бассейн), с краевыми прогибами связаны Западно-Канадский, Предаппалачский, Центрально-Предандийский бассейны. На небольшие скопления нефти встречены под платформенным чехлом в трещиноватых отложениях девона. Горючие распространены во франских отложениях доманиковых фаций на востоке и западе . В фамене Южного Тимана имеются залежи . Залежи фамена известны на острове Медвежий (Норвегия), угли (барзасситы) — в Эйфеле Барзасского района Кузбасса.

Девона приурочены к , Западно-Атлантическому, Кордильерскому поясам. Наиболее крупные — в (), . Месторождения и рудопроявления — на Южном Урале, Центральном Казахстане, на западе Алтая и в Хабаровском крае (Тугурское побережье и Шантарские острова). Наиболее крупные месторождения этих руд — в Казахстане (Мурджикское, Джездинское и др.), на Урале более 150 мелких месторождений; россыпи имеются в отложениях Эйфеля (Салаир), титаноильменитовые — на Южном Тимане и на юге Воронежской области, где они связаны с эффузивными покровами среднего девона. известны в континентальных отложениях Приднестровья и Джезказган-Каратауской провинции Казахстана. С девонскими толщами связаны залежи (Североуральский бокситоносный район, месторождения Среднего Тимана — Вежаю-Ворыквинское и др.).

Значительные запасы приурочены к верхнедевонским отложениям Припятской и Днепровско-Донецкой впадин, к среднему девону , Тувы, бухты Нордвик, к фамену Казахстана (Бетпак-Дала, Курманчинская впадина) и Якутии (Кемпендяй); девонские залежи каменной соли известны на Североамериканской и Австралийской платформах. Девонский возраст имеют Старобинское месторождение калийных солей в Белоруссии, гигантские залежи сильвинита с запасами в 50 млрд. т в провинции Саскачеван () и в бассейне Уиллистон (США). Эндогенные и вулканогенно-осадочные месторождения полезных ископаемых известны в каледонских структурах Алтае-Саянской области и Центрального Казахстана, ранних герцинидах Урала и Рудного Алтая. В Алтае-Саянской области выделяется ряд металлогенических зон. На Алтае и в Туве известны титаномагнетитовые, благородных металлов. В Северном и Среднем Тянь-Шане послегеосинклинальный вулканизм и внедрение гранитных интрузий в девоне обусловили формирование скарновых месторождений и . К раннедевонскому (эйфельскому) комплексу лав Тагило-Магнитогорской зоны Урала приурочены медно-колчеданное, полиметаллическое и золото-баритовое оруденения. С гипербазитами раннего и среднего девона связаны месторождения руд хрома, осмистого иридия, никеля, хризолит-асбеста, с габброидной формацией девона — пирротиновые залежи, медно-молибденовое и золото-мышьяковое оруденения.

Рудопроявления в девонских отложениях древних герцинских, а также альпийских геосинклиналей сравнительно незначительны и имеют большей частью позднепалеозойский возраст, например, ртутно-сурьмяное оруденение в живетских отложениях (Хайдаркен) и др. В Якутии в Вилюйской к Девонскому периоду относится образование с коренными месторождениями . Алмазные россыпи известны в такатинских песчаниках эйфеля Урала.

Девонский период, нередко называемый «веком рыб», был временем, когда позвоночные животные начали проявлять своё превосходство в море и сделали первые шаги на суше.
начался 408 млн лет назад, в то время, когда появились основные изменения, приведшие к формированию мира в том виде, в каком мы его знаем теперь. Гигантский материк Гондвана всё ещё находился рядом с Южным полюсом, но продолжал двигаться на север, в то время как части Европы, Северной Америки и Гренландия объединились и образовали единый материк, который простёрся до экватора. Климат был тёплым и первые низкорослые растения силура постепенно уступили место тем, которые лучше всех освоились на суше. К концу девонского периода появились первые леса.

Снова челюсти.

В процессе эволюции животного мира одно и то же приспособление часто «изобреталось» несколько раз. Так и случилось в девонский период с группой рыб, известных под именем плакодермы .
У плакодерм были мощные челюсти — похожие на лезвия пластины с зубообразными выступами. Но поскольку плакодермы не были прямыми потомками первых челюстных рыб, большинство специалистов полагает, что это ценное приспособление развилось у разных рыб самостоятельно. Наряду с челюстями, у этих рыб было два жестких щитка — один покрывал голову, а другой переднюю часть туловища. Щитки соединялись парой «петель», позволявших надголовному щитку приподниматься тогда, когда рыба кусала добычу.
Некоторые плакодермы жили на морском дне, где питались моллюсками и другими раковинными животными, но к концу девона часть из них стала охотиться в открытом море. Здесь они были самыми крупными хищными рыбами. Один из видов — дунклеостеус — достигал почти 4 метров в длину и мог своими ротовыми пластинами перекусить пополам любую другую рыбу.
Гигантская панцирная рыба дунклеостеус (рисунок ниже) приближается к кладоселахии — первобытной акуле. У дунклеостеуса зубные пластины не менялись в течение жизни, а у кладоселахии, как и у сегодняшних акул, на внутреннем крае челюстей не переставая росли дюжины треугольных зубов. Обе эти первобытные рыбы плавали за счёт волнообразных движений хвоста; их плавники были жесткими и стабилизировали её положение в воде, помогая придерживаться избранного курса.

«Ответвившаяся» рыба.

В девонский период плакодермы делили моря с несколькими другими группами челюстных и бесчелюстных рыб. Существовали виды бесчелюстных с причудливо бронированными телами, но были и небронированные виды, которые во многом походили на современных. Беспанцирные рыбы делились на две группы: у одних скелет состоял из хрящей, а у других — из настоящих костей.
Хрящевые рыбы были предками современных акул и скатов. Их тела покрывали маленькие грубые чешуйки, называемые кожными зубчиками, а в их пастях те же самые зубчики увеличились и преобразовались в бесконечный ряд острых зубов. С самого начала своего существования многие из этих рыб напоминали современных акул, и к концу девона представители одной из групп, кладоселахии , уже вырастали до двух метров. Костные рыбы были обычно маленькими, и покрывавшие их чешуйки становились всё тоньше и легче. У этих рыб развился заполненный газом плавательный пузырь, который придавал им плавучесть, и подвижные плавники, помогавшие им маневрировать.
У одной группы костных рыб, называемых лопастиперые или саркоптеригии , развились мясистые плавники. Эти рыбы особенно интересуют учёных, потому что именно от них происходят четвероногие позвоночные. Не все лопастиперые могли покидать воду: несколько видов, включая двоякодышащих и целакантов, обитали в пресных и солёных водах, где и живут по сей день.

Жизнь на суше.

Несмотря на многолетние исследования, специалисты до сих пор не знают точно, какая из рыб-саркоптеригий является прародителем первых земноводных — то есть первых позвоночных, которые стали часть времени проводить на суше. Но к концу девона выход на сушу уже состоялся. Когда появились первые земноводные, они казались медленными и неуклюжими по сравнению с другими наземными существами, но это был прорыв, который изменил весь ход жизни на Земле. Хотя, как и первые наземные растения, амфибии не смогли полностью оторваться от воды: для того чтобы отложить икру, они возвращались в воду.

В продолжение девонского периода существа, не имеющие позвоночника все так же, как и раньше продолжали развиваться, хотя скорость развития была не такой, как в силуре. Аммоноидси с раковинами, напоминающими спираль, происходили от наутилоидей, создав группу моллюсков, которые хорошо сохраняются для археологов. Трилобиты и ракоскорпионы со временем начали вымирать, но и после того как закончился девон и тем и другим существам удалось просуществовать более ста миллионов лет. Изменения в фауне силурийского периода дали хорошие условия для развития позвоночных существ, которые первые начали ходить по земле.

Ходящие рыбы.

Есть одна очень интересная черта в животном мире девонского периода. Эта черта заключалась в том, что в то время было очень большое количество рыб с тяжелой, бронированной головой. Панцирные рыбы, или как их еще называют плакодермы в наши времена встретить достаточно тяжело, но тогда большое количество рыб данного вида проживало на морском шлейфе, в озерах и реках. Большая часть этих рыб проживала на самом дне, потому что их тяжелый панцирь превращал плаванье в не простое испытание.
К пла-кодермам причисляют ботрио-лепис, это животное с щитом для головы в форме полу круга и не широкими передними (грудными) плавниками. Эти животные использовали передние плавники для того что бы держать равновесие в то время когда они перемещаются по дну. Птерихтиодес – еще один представитель пла-Кодеров, это животное на вид напоминает рыбу, плавающую в латах которые сделаны из костей из которых выходит только один хвост. У него были так же удлинены грудные плавники, которые ему были нужны вероятно для того что бы ползать в грязи в озерах. Еще один представитель вида – маленькая рыбка размером с палец – гренландаспис. У этой рыбы среда обитания- пресная вода, этот вид был сильно распространен, останки этого животного встречаются только в Гренландии, Австралии и Антарктиде.
Три девонских бесчелюстных с различной формой панциря. Дрепанаспис (вверху) и цефаласпис (слева) были обитателями дна, имели уплощённую нижнюю часть тела и треугольные в сечении хвосты. Птераспис (справа) был более обтекаем по форме и хорошо приспособлен для успешной жизни в открытом море.

Конец брони.

В девонский период у бесчелюстных существ, как и у многих, в целях защиты появился панцирь. Виды одной группы – остеостраки, эти существа известны из-за формы их головы, которая напоминает копыто, этих животных часто находят в виде останков ископаемых. Другая типичная для того периода рыба – цефаласпис. На голове она имела что-то похожее на щит, этот щит оканчивался двумя выгнутыми назад рогами, он представлял цельную кость. Цефаласпис имел пучки нервных окончаний на боках и вверху щита.
Еще одно существо, которое называется дрепанаспис, оно относилось к панцирным бесчелюстным. Щит у этого животного был практически круглой формы, так же это существо имеет остроконечное рыло. В продолжении нескольких десятков миллионов лет эти существа проживали время достаточно хорошо. Но время менялось так же как и окружающие вокруг рыбы, и становилось все яснее, что в скором времени будет важнее скорость и маневренность нежели броня.
Достигая в длину 60 см, (вместе с лопастевидным хвостом), акантостега была одним из самых крупных животных, обитавших на девонской суше. На первый взгляд, она похожа на гигантскую разновидность саламандры, которая существует и поныне, но у неё было множество рыбьих черт, включая обтекаемую голову и орган чувств, называемый «боковой линией», которой современные рыбы используют для улавливания разных колебаний и движений в воде.

Воздушное дыхание.

В раннем девоне тропические озёра и реки стали домом ля первого в мире двоякодышащего животного — рыбы, у которой ещё были жабры, но которая при этом могла дышать и воздухом, если кислорода в воде становилось недостаточно. Это приспособление было особенно полезно в тёплых, застойных водах, где другие рыбы постоянно рисковали задохнуться. Одна из первых двоякодышащих рыб под названием диптерус хорошо известна по окаменевшим остаткам, найденным в Европе и Северной Америке. Она достигала в длину 50 см, имела тело цилиндрической формы и резко задранный вверх хвост.

Плавники и конечности.

К группе лопаетипорых принадлежали двоякодышащие рыбы. Эти рыбы имели, массивные плавники, это придавала им вид конечностей. Наличие комбинации жабр и легких, а также плавников похожих на конечности заставило поверить биологов в то, что эти рыбы и были предками земноводных. И, следовательно, всех четвероногих позвоночных. Но если разобраться по лучше то станет понятно что эти существа, возможно, никогда не перебирались на сушу. На сегодняшний день кандидатом на то что бы занят это важно место в древе эволюции являет группа лопастиперых рыб – кистеиерые. Среди этих рыб были наиболее распространены рипидистии. Эустеноптерон – один из представителей рипидистий. Рыба длинной 1,2 метра и с тупой формой головы, у этой рыбы плавниковые кости расположены как у амфибий. У эустеноптерон форма черепа так же похожа черепа примитивных земноводных, это является еще одним доказательством их родства и того что они были предками тех животных которые перешли на сушу.

Первые земноводные.

От первых земноводных существ осталось очень мало останков, в отличие от рыб. Больше всего останков осталось от ихтиостеги они были найдены в Гренландии. Это существо имело длинное рыбообразное тело, четыре лапы, и хвост. Если не брать во внимание то что эти существа имели предков, которые были рыба, то они имели достаточно приспособлений и навыков для жизни на суше. Дыхание производилось легкими и кожей, скелет был крепок и мог выдержать давление массы тела, которое очень сильно ощущается во время выхода из воды. Не так давно происходи исследования, в которых было показано, что лапы у ихтиостеги не могли долго удерживать вес тела. И это поставило вопрос перед учеными, были ли эти существа такими ловкими как это считалось ранее. Большую часть времени ихтиостеги проводили в воде, на сушу они выбирались только для того что бы спастись от нападающих.
Крепко зажав многоножку в челюстях, ихтиостега готовится проглотить свою жертву. Теоретически, при длине около метра, она была способна поймать многих современных ей наземных животных. Однако действительно ли она охотилась на них — это предмет оживлённых споров, и некоторые специалисты считают, что, выйдя из воды, она была слишком медлительной для охоты.