Interested Article - Девонский взрыв

ayesha
  • 2020-01-25
  • 1

Пейзаж девонского периода в представлении художника (1872)

Девонский взрыв , также силурийско-девонская наземная революция или девонский растительный взрыв — быстрая и масштабная диверсификация наземных растений и грибов, происходившая в течение силурийского (443—419 млн лет назад) и девонского периода (419—359 млн лет назад). Эта эволюционная диверсификация привела к огромному увеличению видового разнообразия растений, появлению таких групп, как сосудистые, папоротниковые и семенные растения, а также к колонизации ими всей земной суши. Из-за жёсткой конкуренции за свет и доступное пространство на суше фенотипическое разнообразие растений значительно возрастало такими же быстрыми темпами, какими возрастало разнообразие животных во время кембрийского взрыва . Диверсификация наземных растений оказала огромное влияние на почву Земли, её атмосферу, океаны и на всю последующую наземную жизнь . Большая часть флоры девонского периода вымерла в результате трёх вымираний: девонского 359 млн лет назад, кризиса карбоновых лесов 305 млн лет назад и массового пермского вымирания 251 млн лет назад .

Описание

Куксония (430 млн лет назад) и археоптерис (385 млн лет назад). От появления первых сосудистых растений до появления первых деревьев прошло всего лишь около 45 млн лет.

Первые растения и наземные грибы

Первыми на суше стали развиваться грибы, в основном это были прототакситы . По размерам они превосходили все существовавшие тогда растения, так продолжалось вплоть до начала каменноугольного периода . Экспансии растений на суше могли способствовать микоризы гломеромицетов и нематофитовых водорослей , первые останки которых датируются началом девона .

Предковые для наземных растений организмы, по современным представлениям, появились ещё 850 млн лет назад . Однако, останки непосредственно самых ранних известных спор наземных растений, найденные на территории нынешних Саудовской Аравии и Аргентины , датируются примерно 463—461 и 473—471 млн лет назад, соответственно. Эти временные промежутки соответсвуют среднему ордовикскому периоду . Согласно анализу, проведённому в рамках исследования аргентинских останков спор древних растений и сравнения их с раннесилурийскими спорами возрастом примерно 439—436 млн лет назад, первые 35—45 млн лет эволюция наземных растений проходила очень медленными темпами . В ордовикском периоде, тем не менее, наблюдалась первая эволюционная радиация наземных растений — возникли первые мхи , колонизировавшие прибрежные зоны водоёмов. К концу периода они уже играли достаточно важную роль в формировании климата планеты . Основная масса ордовикских растений произрастала и эволюционировала на континенте Балтика , где уже к началу (англ.) ( (467—458 млн лет назад) произростала довольно разнообразная фауна .

Аномалии в изотопах ртути ∆ 199 Hg и ∆ 200 Hg показывают, что к началу силурийского периода первые растения уже распространились почти по всей земной суше . Важным фактором в формировании первой наземной флоры было происходившее в то время (англ.) ( . В конце (англ.) ( завершилась очередная ледниковая фаза оледенения, что привело к первой диверсификации растений, размножающихся трёхлепестковыми спорами. В (англ.) ( произошло резкое похолодание климата (так называемое « (англ.) ( »), что, в свою очередь, привело к регрессии моря и увеличению зоны обитания наземных растений и цианобактериальных матов. В это время произошла эволюционная радиация и территориальная экспансия клады (англ.) ( . Во время следующей (англ.) ( (на ярусы не подразделяется) вновь произошло потепление климата и, как следствие, дальнейшее увеличение разнообразия растений .

В результате ускорения эволюции растений в течение силура в (англ.) ( появились первые сосудистые растения (клада (англ.) ( ), о чём свидетельствуют сохранившиеся останки их спорофитов . Вслед за ними в (англ.) ( возникли первые плауновидные . Согласно проведённому в 2020 году исследованию, палинологические данные указывают на то, что в силуре земная флора, в отличие от настоящего времени, не проявляла провинциализма, то есть была примерно одинаковой по всей планете . Однако, со временем различия всё же стали проявляться за счёт появления большого числа новых вулканических островов в существовавшем тогда океане Реикум и, как следствие, возникновение на этих островах растений-эндемиков . При этом растения силурийского периода были крайне низкими по сравнению с нынешним растительным миром — самым высоким растением был вид Tichavekia grandis, достигавший роста в 13 см, что в то время было достаточно высоко .

Девонская диверсификация

Интенсивная диверсификация растений, сопровождавшаяся озеленением планеты, ещё больше усилилась в течение девонского периода . В этот период появляются первые представители клады (англ.) ( , то есть растений, обладающих листьями или вайями . Свою первую крупную эволюционную радиацию (диверсификацию) пережили плауновидные . При этом разнообразие растений эпохи раннего девона (419—393 млн лет назад) было относительно невысоким — в разной местности морфология растительного мира особо не различалась, о чём свидетельствует наличие останков одних и тех же растений на разных континентах . Стремительная эволюция эуфиллофитов продолжилась и в среднем девоне (393—382 млн лет назад) : на планете появились первые леса с деревьями более высотой более восьми метров , этими деревьями стали представители клады кладоксилеевых , такие как ваттиеза , или же представители группы (англ.) ( (дали начало кладе семенных растений ), такие как археоптерис . В болотистой местности преобладали гигантские хвощи (Equisetales), клубневые мхи, древние сосудистые споровые (среди них папоротники ) и древние плауновидные, такие как лепидодендровые . Эти древние плауновидные растения могли вырастать до 40 метров в высоту .

В это же время появились семенные папоротники и листоносные растения, такие как прогимноспермопсиды, в том числе группа (англ.) ( (вероятно, были родственны нынешним хвойным ), ставшая доминирующей группой растений в большинстве экосистем . (англ.) ( (группа, морфологически похожая на современные пальмы и древовидные папоротники) также стали доминирующими . Археоптеридалеи, вероятно, имели куда более обширные корневые системы, чем псевдоспорохналеи, что сделало их более устойчивыми к засухе, в результате они оказали более значительное влияние на девонские почвенные среды . Кладоксилеевые продолжали доминировать в лесных экосистемах и в начале эпохи позднего девона . В позднем девоне (382—359 млн лет назад) появились первые настоящие семенные растения, кладистически являющиеся родственной группой археоптеридалий или прогимноспермопсидов в целом . Большинство представителей флоры девонских каменноугольных болот, таких как, вышеупомянутые гигантские хвощи, внешне сильно отличались от нынешних растений. Из исключений можно отметить разве что папоротники, хотя многие из них, как считается, в то время были эпифитами , а не почвенными растениями. Первые голосеменные растения, такие как предки современного гинкго , появились немного позже девона, в начале следующего каменноугольного периода .

Диверсификация оказала огромное влияние на наземную жизнь. Существует так называемая «гипотеза девонских растений», которая объясняет все изменения почвы и атмосферы в тот период, вплоть до девонского вымирания. Так, уровень CO 2 упал с 6300 до 2100 ppm, а уровень кислорода возрос . Однако изменение состава почвы привело к бескислородному осаждению (или чёрным сланцам), окислению океанов и глобальным изменениям климата. Это привело к суровым условиям жизни для океанической и наземной жизни и в конечном счёте к вымиранию в конце периода .

Эволюционные изменения в растениях

Подгруппы сосудистых растений — папоротники, прогимноспермопсиды и настоящие семенные растения — развили пластинчатые листья в девонском периоде. Растения, обладающие настоящими листьями, появились в течение девонского периода, однако, возможно, что появление листьев у разных групп растений является результатом конвергентной эволюции . Морфологические свидетельства в поддержку этой теории появляются в позднем девоне или раннем карбоне. Краевая меристема также развивалась у различных групп параллельно через аналогичный процесс модификации структур примерно в этот же период времени . В исследовании 1994 года, проведённом Ричардом Бейтманом и Уильямом Димечелом и посвященном эволюционной истории гетероспории в царстве растений, учёные обнаружили доказательства 11 разных случаев возникновения гетероспории, которые независимо происходили в девонском периоде у классов зостерофилловых , хвощей и прогимноспермопсидов. Разноспоровость дала ранним растениям первичное эволюционное преимущество при колонизации суши .

Одновременному распространению растений по суше и увеличению их размеров, которое происходило в это время у большинства их видов, вероятно, способствовало ещё одно параллельное эволюционное развитие: замена первичного центрального цилиндра ксилемы более удлиненными, сложной формы нитями, которые сделали растения более устойчивыми к распространению эмболии (аналог процесса кавитации ), вызванной засухой . Трахеиды , составляющие ксилему сосудистых растений, впервые появляются в ископаемых формах в раннем девоне . Одревесневшие стебли также впервые появились в девоне, первые свидетельства о них относятся к эпохе раннего девона . Свидетельства о наличии у растений примитивных корневых структур впервые появляются в позднем силуре . Дальнейшее появление корней в ископаемом состоянии отмечено у раннедевонских плауновидных . Было высказано предположение, что развитие корней было приспособлением к получению максимального количества воды в связи с увеличением засушливости в течение силурийского и девонского периодов . В раннем девоне у некоторых также появились сложные ветвистые корневища .

Примечания

  1. Capel, Elliot; Cleal, Christopher J.; Xue, Jinzhuang; Monnet, Claude; Servais, Thomas; Cascales-Miñana, Borja (August 2022). . . 231 : 104085. Bibcode : . doi : .
  2. Xue, Jinzhuang; Huang, Pu; Wang, Deming; Xiong, Conghui; Liu, Le; Basinger, James F. (May 2018). . . 180 : 92—125. Bibcode : . doi : . Дата обращения: 8 ноября 2022 .
  3. Capel, Elliot; Cleal, Christopher J.; Gerrienne, P.; Servais, Thomas; Cascales-Miñana, Borja (15 March 2021). . . 566 : 110170. Bibcode : . doi : . S2CID . Дата обращения: 8 ноября 2022 .
  4. Pawlik, Łukasz; Buma, Brian; Šamonil, Pavel; Kvaček, Jiří; Gałązka, Anna; Kohout, Petr; Malik, Ireneusz (June 2020). . . 205 : 103200. Bibcode : . doi : . S2CID . Дата обращения: 12 ноября 2022 .
  5. Bateman, Richard M.; Crane, Peter R.; DiMichele, William A.; Kenrick, Paul R.; Rowe, Nick P.; Speck, Thomas; Stein, William E. (November 1998). . Annual Review of Ecology and Systematics . 29 : 263—292. doi : . Дата обращения: 26 декабря 2022 .
  6. Pawlik, Łukasz; Buma, Brian; Šamonil, Pavel; Kvaček, Jiří; Gałązka, Anna; Kohout, Petr; Malik, Ireneusz (June 2020). . Earth-Science Reviews (англ.) . 205 : 103200. Bibcode : . doi : .
  7. ↑ Cruzan, Mitchell. . — New York : Oxford University Press, 2018. — P. 37–39. — ISBN 978-0-19-088267-9 .
  8. Cascales-Miñana, B.; Cleal, C. J. (2011). "Plant fossil record and survival analyses". . 45 : 71—82. doi : .
  9. Retallack, Gregory J. (June 2022). . Gondwana Research . 106 : 211—223. Bibcode : . doi : . S2CID . Дата обращения: 22 ноября 2022 .
  10. Lutzoni, François; Nowak, Michael D.; Alfaro, Michael E.; Reeb, Valérie; Miadlikowska, Jolanta; Krug, Michael; Arnold, A. Elizabeth; Lewis, Louise A.; Swofford, David L.; Hibbett, David; Hilu, Khidir; James, Timothy Y.; Quandt, Dietmar; Magallón, Susana (21 December 2018). . Nature Communications . 9 (1): 5451. Bibcode : . doi : . PMC . PMID .
  11. Knauth, L. Paul; Kennedy, Martin J. (2009). "The late Precambrian greening of the Earth". Nature . 460 (7256): 728—732. Bibcode : . doi : . PMID . S2CID .
  12. Strother, P.K.; Al-Hajri, S.; Traverse, A. (1996). . Geology . 24 (1): 55—59. Bibcode : . doi : .
  13. ↑ Rubinstein, C. V.; Gerrienne, P.; de la Puente, G. S.; Astini, R. A.; Steemans, P. (2010). . New Phytologist . 188 (2): 365—369. doi : . PMID .
  14. Lenton, Timothy M.; Crouch, Michael; Johnson, Martin; Pires, Nuno; Dolan, Liam (1 February 2012). . Nature Geoscience (англ.) . 5 (2): 86—89. Bibcode : . doi : . ISSN . Дата обращения: 18 октября 2022 .
  15. Adiatma, Y. Datu; Saltzman, Matthew R.; Young, Seth A.; Griffith, Elizabeth M.; Kozik, Nevin P.; Edwards, Cole T.; Leslie, Stephen A.; Bancroft, Alyssa M. (15 November 2019). . (англ.) . 534 : 109341. doi : . S2CID . Дата обращения: 25 сентября 2023 .
  16. Quinton, Page C.; Rygel, Michael C.; Heins, Megan (15 July 2017). . . 574 : 110440. doi : . ISSN . S2CID . Дата обращения: 17 октября 2023 .
  17. Rubinstein, Claudia V.; Vajda, Vivi (24 July 2019). . (англ.) . 141 (3): 181—190. doi : . ISSN .
  18. Yuan, Wei; Liu, Mu; Chen, Daizhao; Xing, Yao-Wu; Spicer, Robert A.; Chen, Jitao; Them, Theodore R.; Wang, Xun; Li, Shizhen; Guo, Chuan; Zhang, Gongjing; Zhang, Liyu; Zhang, Hui; Feng, Xinbin (28 April 2023). . Science Advances (англ.) . 9 (17): eade9510. doi : . ISSN . PMC . PMID .
  19. Pšenička, Josef; Bek, Jiří; Frýda, Jiří; Žárský, Viktor; Uhlířová, Monika; Štorch, Petr (31 August 2022). . Life . 11 (9): 906. doi : . PMC . PMID .
  20. Bek, Jiří; Štorch, Petr; Tonarová, Petra; Libertín, Milan (2022). . . 97 (3): 385—396. doi : . S2CID . Дата обращения: 14 августа 2023 .
  21. Libertín, Milan; Kvaček, Jiří; Bek, Jiří; Žárský, Viktor; Štorch, Petr (30 April 2018). . . 4 (5): 269—271. doi : . PMID . S2CID . Дата обращения: 9 ноября 2022 .
  22. Rickards, R. B. (1 March 2000). . Geological Magazine . 137 (2): 207—209. Bibcode : . doi : . S2CID . Дата обращения: 11 ноября 2022 .
  23. Césari, Silvia N.; Marenssi, Sergio; Limarino, Carlos O.; Ciccioli, Patricia L.; Bello, Fanny C.; Ferreira, Luis C.; Scarlatta, Leonardo R. (1 December 2020). . . 559 : 109970. Bibcode : . doi : . S2CID . Дата обращения: 11 ноября 2022 .
  24. Kraft, Petr; Pšenička, Josef; Sakala, Jakub; Frýda, Jiří (15 January 2019). . . 514 : 144—155. Bibcode : . doi : . S2CID . Дата обращения: 9 ноября 2022 .
  25. Uhlířová, Monika; Pšenička, Josef; Sakala, Jakub; Bek, Jiří (March 2022). . . 298 : 104587. doi : . S2CID . Дата обращения: 11 ноября 2022 .
  26. Shen, Zhen; Monnet, Claude; Cascales-Miñana, Borja; Gong, Yiming; Dong, Xianghong; Kroeck, David M.; Servais, Thomas (January 2020). . . 200 : 102967. Bibcode : . doi : . S2CID . Дата обращения: 22 ноября 2022 .
  27. Xu, Hong-He; Wang, Yi; Tang, Peng; Fu, Qiang; Wang, Yao (1 October 2019). . . 531 : 108982. Bibcode : . doi : . S2CID . Дата обращения: 12 ноября 2022 .
  28. Feng, Zhuo (11 September 2017). . Current Biology . 27 (17): R905—R909. doi : . PMID .
  29. Xu, Hong-He; Yang, Ning; Bai, Jiao; Wang, Yao; Liu, Feng; Ouyang, Shu (1 February 2022). . . 297 : 104561. doi : . ISSN . S2CID . Дата обращения: 25 ноября 2023 .
  30. Toledo, Selin; Bippus, Alexander C.; Atkinson, Brian A.; Bronson, Allison W.; Tomescu, Alexandru M. F. (25 May 2021). . . 232 (2): 914—927. doi : . PMID . S2CID .
  31. ↑ Hibbett, David; Blanchette, Robert; Kenrick, Paul; Mills, Benjamin (11 July 2016). . Current Biology . 26 (13): R563—R567. doi : . PMID .
  32. ↑ Xu, Hong-He; Berry, Christopher M.; Stein, William E.; Wang, Yi; Tang, Peng; Fu, Qiang (23 October 2017). . Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America . 114 (45): 12009—12014. Bibcode : . doi : . PMC . PMID . Дата обращения: 18 мая 2023 .
  33. Jobst Wendt, Stephen E. Scheckler, Brigitte Meyer-Berthaud. (англ.) // Nature. — 1999. — 22 April ( vol. 398 , iss. 6729 ). — P. 700—701 . — ISSN . — doi : . 25 мая 2021 года.
  34. Stein, William E.; Berry, Christopher M.; Morris, Jennifer L.; Hernick, Linda VanAller; Mannolini, Frank; Ver Straeten, Charles; Landing, Ed; Marshall, John E. A.; Wellman, Charles H.; Beerling, David J.; Leake, Jonathan R. (3 February 2020). . Current Biology . 30 (3): 321—331. doi : . PMID . S2CID .
  35. Berry, Christopher M.; Marshall, John E.A. (December 2015). . Geology (англ.) . 43 (12): 1043—1046. Bibcode : . doi : . ISSN .
  36. Meyer-Berthaud, B.; Soria, A.; Decombeix, A.-L. (2010). . Geological Society, London, Special Publications (англ.) . 339 (1): 59—70. Bibcode : . doi : . ISSN . S2CID .
  37. Wellman, Charles H. (31 December 2008). . . 52 (1): 139—167. doi : . S2CID . Дата обращения: 25 декабря 2022 .
  38. Le Hir, Guillaume; Donnadieu, Yannick; Goddéris, Yves; Meyer-Berthaud, Brigitte; Ramstein, Gilles; Blakey, Ronald C. (October 2011). . Earth and Planetary Science Letters (англ.) . 310 (3—4): 203—212. Bibcode : . doi : . из оригинала 16 марта 2022 . Дата обращения: 28 мая 2022 .
  39. Becker, R. T.; Königshof, P.; Brett, C. E. (2016). . Geological Society, London, Special Publications (англ.) . 423 (1): 1—10. Bibcode : . doi : . ISSN .
  40. Boyce, C.; Knoll, A. (2002). . . 28 (1): 70—100. doi : . S2CID – via DASH.
  41. Bateman, Richard M.; DiMichele, William A. (August 1994). . Biological Reviews (англ.) . 69 (3): 345—417. doi : . ISSN . S2CID .
  42. Bouda, Martin; Huggett, Brett A.; Prats, Kyra A.; Wason, Jay W.; Wilson, Jonathan P.; Brodersen, Craig R. (2022-11-11). . Science (англ.) . 378 (6620): 642—646. Bibcode : . doi : . ISSN . PMID . S2CID .
  43. Berbee, Mary L.; Strullu-Derrien, Christine; Delaux, Pierre-Marc; Strother, Paul K.; Kenrick, Paul; Selosse, Marc-André; Taylor, John W. (9 September 2020). . Nature Reviews Microbiology . 18 (12): 717—730. doi : . PMID . S2CID . Дата обращения: 7 декабря 2022 .
  44. Kenrick, Paul; Crane, Peter R. (4 September 1997). . Nature . 389 (1): 33—39. doi : . S2CID . Дата обращения: 18 мая 2023 .
  45. Matsunaga, Kelly K. S.; Tomescu, Alexandru M. F. (26 February 2016). . Annals of Botany . 117 (4): 585—598. doi : . PMC . PMID . Дата обращения: 18 мая 2023 .
  46. Gurung, Khushboo; Field, Katie J.; Batterman, Sarah J.; Goddéris, Yves; Donnadieu, Yannick; Porada, Philipp; Taylor, Lyla L.; Mills, Benjamin J. W. (4 August 2022). . Nature Communications . 13 (1): 4530. Bibcode : . doi : . PMC . PMID .
  47. Xue, Jinzhuang; Deng, Zhenzhen; Huang, Pu; Huang, Kangjun; Benton, Michael James; Cui, Ying; Wang, Deming; Liu, Jianbo; Shen, Bing; Basinger, James F.; Hao, Shougang (8 August 2016). . Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America . 113 (34): 9451—9456. Bibcode : . doi : . PMC . PMID .
Источник —

ayesha
  • 2020-01-25
  • 1
  • Tags:

Same as Девонский взрыв

The title for the last searches