8.6.2: Paleozoic Evolution

najwcześniejszy Paleozoic miał znaczącą eksplozję biologiczną i zawiera dowody na szeroką gamę ścieżek ewolucyjnych, w tym ewolucyjny wynalazek twardych części, takich jak muszle, kolce, zęby i łuski. Paleontolodzy określają to wydarzenie jako eksplozję Kambryjską, nazwaną na cześć pierwszego okresu paleozoiku. Naukowcy zastanawiają się, czy był to przejaw prawdziwego ewolucyjnego wzorca dywersyfikacji, lepszego zachowania łatwiejszych do skamieniałości stworzeń, czy po prostu artefaktu pełniejszego niedawnego rekordu skalnego. Fauna ediakarańska, której brakowało łatwo-skamieniałych twardych części, mogła być już zróżnicowana i ustawić scenę dla kambryjskiej eksplozji . Niezależnie od tego, w okresie kambru, 541-485 milionów lat temu, pojawiła się znaczna większość Fyla współczesnych zwierząt morskich . Te nowe organizmy miały proste muszle w kształcie stożka lub rurki, które szybko stały się bardziej złożone. Niektóre z tych form życia przetrwały do dziś, a niektóre były „eksperymentalne”, których rodowód nie trwał dłużej niż okres kambru. Skamieniałości z tego okresu zostały po raz pierwszy odkryte przez Charlesa Walcotta w warstwie skalnej zwanej łupkiem Burgess w zachodniej Kanadzie w 1909 roku.

Łupek Burgess jest lagerstätte, czyli miejscem skamieniałości o wyjątkowej ochronie, w tym wrażeniach miękkich części ciała. Pozwoliło to naukowcom poznać ogromne szczegóły dotyczące zwierząt, które istniały w tym czasie, oprócz ich twardych muszli, kolców i pazurów. Inne miejsca lagerstätte w podobnym wieku w Chinach i Utah pozwoliły na stworzenie dość szczegółowego obrazu bioróżnorodności w kambrze. Największą tajemnicą są zwierzęta, które nie pasują do istniejących linii i są unikalne do tamtych czasów. Obejmuje to słynne skamieniałości, takie jak pierwsze trylobity o złożonych oczach i wiele innych dziwnych, w tym Wiwaxia, kolczaste stworzenie z muszli; Hallucigenia, chodzący robak z kolcami; Opabinia, pięciooki płat stawonóg z tułowiem i chwytającym się pazurem na końcu; i pokrewny Anomalocaris, drapieżnik Alfa tamtych czasów, wraz z chwytającymi ramionami i śmiercionośnym okrągłym pyskiem pełnym zębów. W tym czasie wykształcił się ważny przodek ludzi. Pikaia, segmentowany robak, jest uważany za najwcześniejszego przodka filum Chordata (w tym kręgowców; zwierzęta z kręgosłupem). Te zadziwiające stworzenia dają wgląd w ewolucyjną kreatywność. Pod koniec kambru rozwinęły się mięczaki, ramienionogi, nautiloidy, ślimaki, graptolity, szkarłupnie i trylobity, które dzieliły dno morskie.

po eksplozji kambryjskiej doszło do podobnego zdarzenia, które porzuciło niektóre ewolucyjne linie zwierząt kambryjskich i rozprzestrzeniło inne. Znane jako promieniowanie ordowiku lub Wielkie Wydarzenie Biodiversification ordowiku, wiele wspólnych form i ekosystemów rozpoznawalnych dzisiaj stało się powszechne. Obejmuje to bezkręgowce, takie jak mięczaki (małże i ich krewni), Korale, stawonogi (owady i ich krewni), a kręgowce stały się bardziej zróżnicowane i złożone i zdominowały oceany .

najważniejszym z tych osiągnięć mogły być organizmy rafotwórcze. Głównie koral kolonialny, wykorzystali lepszą chemię oceaniczną do kalcytu i zbudowali duże struktury, przypominające współczesne rafy, takie jak Wielka Rafa Koralowa u wybrzeży Australii. Wiele z tych organizmów pływało, ukrywało się lub czołgało się po rafach. Rafy są tak ważne ze względu na ich potencjał ochrony, rozmiar (niektóre skamieniałości RAF są wielkości gór), i zdolność do tworzenia ekosystemu w miejscu i wokół nich. Niewiele innych zespołów kopalnych w zapisie geologicznym może oferować większą różnorodność i złożoność niż rafy. Ciepłe temperatury i wysoki poziom morza w ordowiku najprawdopodobniej przyczyniły się do tego zróżnicowania.

mała Epoka lodowcowa oparta na dowodach osadów Lodowcowych i związanych z tym spadających poziomów mórz doprowadziła do dramatycznego masowego wymierania pod koniec ordowiku, pierwszego udokumentowanego w zapisie kopalnym. Masowe wymieranie ma miejsce, gdy niezwykle duża liczba gatunków nagle znika i wygasa, co można zaobserwować w zapisie kopalnym (zobacz wideo poniżej). Życie wróciło do Silurian . Głównym wydarzeniem ewolucyjnym było rozwinięcie przedniej pary łuków skrzelowych w szczęki, co umożliwiło rybom nowe strategie żerowania i otwarcie nowych nisz ekologicznych.

3-minutowy film opisujący masowe wymieranie i sposób ich definiowania.

Silurian dostarcza pierwszych dowodów na występowanie roślin i zwierząt lądowych . Obejmuje to pierwszą w historii roślinę naczyniową, Cooksonia, z tkankami drzewiastymi, żyłami do transportu wody i żywności, nasionami i korzeniami. Pierwsze kościste ryby i rekin są również Silurian, który obejmuje pierwsze prymitywne szczęki. To również dało początek rybom pancernym, znanym jako placodermy. Owady, pająki, skorpiony i skorupiaki zaczęły zasiedlać suche lądowe i słodkowodne siedliska.

Dewoński, zwany wiekiem ryb, widział wzrost ryb platerowanych i żuchwowych , wraz z rybą płatowo-żebrowaną. Ryby płat-płetwy (krewni współczesnych lungfish i coelacanth) są ważne dla ich ewentualnej ewolucji w tetrapody, czworonożne stworzenia, które dominowały na lądzie. Pierwsze ślady wędrówek ryb, nazwane Tiktaalik (około 375 milionów lat temu), dały początek płazom. . Większość płazów żyje na lądzie, ale składa miękkie jaja w wodzie. Później wyewoluowały w gady, które składały twarde jaja na lądzie. Rośliny lądowe wyewoluowały również w pierwsze drzewa i lasy . Pod koniec dewonu doszło do kolejnego masowego wymierania. To wymieranie, choć poważne, jest najmniej czasowo zdefiniowane, z szerokimi wahaniami w czasie zdarzenia lub wydarzeń. Organizmy budujące rafy były najbardziej dotknięte, co doprowadziło do dramatycznych zmian w ekosystemach morskich .

kolejny okres zwany karbonem (geolodzy północnoamerykańscy podzielili go na okresy Mississippi i Pennsylvanian), widział najwyższy poziom tlenu, jaki kiedykolwiek znany, z lasami (np. paprocie, kosy) i bagnami dominującymi w krajobrazie . To pomogło spowodować, że największe stawonogi kiedykolwiek, jak Stonoga Arthropleura, o długości 2,5 metra (6,4 stopy)! To również widział powstanie nowej grupy zwierząt, gadów. Przewagą ewolucyjną gadów nad płazami jest jajo owodniowe (jajo z ochronną skorupką), które pozwala im polegać na środowiskach innych niż wodne do rozmnażania. Zwiększyło to zasięg lądowy gadów w porównaniu z płazami. Ten Boom życia, zwłaszcza roślin życia, stworzył temperatury chłodzenia, jak dwutlenek węgla został usunięty z atmosfery . W środkowym karbonie te chłodniejsze temperatury doprowadziły do epoki lodowcowej (zwanej zlodowaceniem Karoo) i mniej produktywnych lasów. Gady radziły sobie znacznie lepiej niż Płazy, co prowadziło do ich zróżnicowania . To lodowcowe wydarzenie trwało do wczesnego Permu .

przez Perm, z Pangea zmontowane, superkontynent doprowadziły do suchego klimatu, a jeszcze bardziej dywersyfikacji i dominacji gadów . Grupy, które rozwinęły się w tym ciepłym klimacie, ostatecznie wypromieniowały się w dinozaury. Inna grupa, znana jako synapsydy, ostatecznie przekształciła się w Ssaki. Synapsydy, w tym słynny Dimetrodon żaglowy, są powszechnie mylone z dinozaurami. Pelykozaury (od Pennsylvanii do wczesnego Permu, jak Dimetrodon) są pierwszą grupą synapsydów, które wykazują początki cech ssaków, takich jak dobrze zróżnicowane uzębienie: siekacze, wysoko rozwinięte kły w dolnej i górnej szczęce i zębach policzkowych, przedtrzonowce i trzonowce. Począwszy od późnego Permu, druga grupa synapsydów, zwana terapsyd (lub ssakopodobnymi gadami) ewoluuje i staje się przodkami ssaków.

Permian Mass Extinction

koniec ery paleozoicznej jest naznaczony największym masowym wymieraniem w historii Ziemi. Era paleozoiczna miała dwa mniejsze wymieranie masowe, ale nie były one tak duże jak masowe wymieranie Permskie, znane również jako wymieranie Permsko-triasowe. Szacuje się, że wyginęło nawet 96% gatunków morskich i 70% kręgowców zamieszkujących ląd. Wiele znanych organizmów, takich jak skorpiony morskie i trylobity, nigdy więcej nie było widzianych w zapisie kopalnym. Co spowodowało tak powszechne wymieranie? Dokładna przyczyna jest nadal dyskutowana, choć idea przewodnia dotyczy rozległego wulkanizmu związanego z syberyjskimi pułapkami, które są jednym z największych złóż bazaltów powodziowych znanych na Ziemi, datowanym na czas wymierania . Rozmiar erupcji szacuje się na ponad 3 miliony kilometrów sześciennych, czyli około 4,000,000 razy większy niż słynny 1980 Mt. Erupcja St. Helens w Waszyngtonie. Niezwykle duża erupcja wulkanu wniosła do atmosfery dużą ilość toksycznych gazów, aerozoli i gazów cieplarnianych. Co więcej, niektóre dowody sugerują, że wulkanizm spalił ogromne złoża węgla, uwalniając metan (gaz cieplarniany) do atmosfery. Jak omówiono w rozdziale 15, gazy cieplarniane powodują ocieplenie klimatu. To rozległe dodanie gazów cieplarnianych z syberyjskich pułapek mogło spowodować uciekający efekt cieplarniany, który szybko zmienił klimat, zakwaszał oceany, zakłócił łańcuchy pokarmowe, zakłócił cykle węglowe i spowodował największe masowe wymieranie].