Devoni

Devonikausi — kalojen aikakausi alkaa

Devoni on ainoa geologinen kausi, jolle on annettu eläinryhmän mukainen lempinimi: "kalojen aikakausi" (Age of Fish). Ja syystä — kalat eivät vain monimuotoistuneet tämän 60 miljoonan vuoden aikana, vaan ne hallitsivat täysin kaikkia ekologisia lokeroita meressä ja makeissa vesissä. Leuattomista jättiläisistä luupanssarisiin huippupetoihin, kalat olivat Devonin kuningattaria. Devonikausi muutti elämän maapallolla pysyvästi.

Mutta sama kausi oli mullistava myös toisessa mielessä: maa-alueet alkoivat täyttyä elämällä ensimmäistä kertaa todellisessa mittakaavassa. Siluurin pikkukasvit kasvoivat puiksi. Archaeopteris, ensimmäinen oikea puu, muodosti maailman ensimmäisiä metsiä, jotka peittivät rannikoita ja jokirannikoita. Atmosfäärin happi nousi entisestään, koska kasvit fotosynteesivät tehokkaammin kuin koskaan ennen. Maa muuttui paljaasta kalliosta vehreäksi.

Geologisesti Pangea oli muodostumassa. Mantereet liikkuivat kohti yhtä massiivista kokonaisuutta: Euramerica oli jo muodostunut Caledonisessa törmäyksessä, ja Gondwana lähestyi sitä etelästä. Iapetuksen valtameri kapeni nopeasti, ja sen tilalle alkoivat muodostua uudet altaat ja vuoristot. Hercynisen orogeneesin alkuvaiheet kohottivat tulevia Etelä-Euroopan vuoria.

Kausi päättyi yhteen Big Five -sukupuutoista, joka tappoi 75 % lajeista. Mutta sitä ennen — koko kuusikymmenmiljoonaisten vuosien ajan — Devoni oli yksi Maan elämänhistorian dramaattisimmista ajanjaksoista. Devonikauden alku- ja loppuvaiheen välillä elämä muuttui niin paljon, että nykyiset paleontologit tunnistavat sen yhdeksi maailmanhistorian käännekohdista.

Dunkleosteus — luupanssarinen jättiläinen

Dunkleosteus terrelli on yksi paleontologian kuuluisimmista hahmoista — Devonin meren huippupeto, jonka rinnalla nykyiset valkohait näyttävät vaatimattomilta. Vuoden 2023 uudelleenarvioinnin (Engelman, Diversity) mukaan tyypilliset aikuiset olivat noin 3,4 metrin pituisia ja suurimmat yksilöt yltivät noin 4,1 metriin — paljon vähemmän kuin aiemmin populaarisesti väitetty 6–10 m. Painoksi on arvioitu noin 1–1,8 tonnia volumetrisen rekonstruktion perusteella. Vaikka koko on revisoitu alaspäin, Dunkleosteus oli silti aikansa kiistaton huippupeto.

Dunkleosteus kuului placodermien (Placodermi) ryhmään, eli "luupanssarisiin kaloihin". Sen pää ja yläruumis olivat peittyneet paksulla luupanssarilla, joka teki siitä lähes haavoittumattoman. Mutta sen tehokkain ase oli leuat. Toisin kuin nykyiset kalat, Dunkleosteuksella ei ollut hampaita lainkaan — sen leukaluut itse olivat muodostuneet sapelimaisiksi, terävöitettyjen reunojen muodostamiksi leikkureiksi, jotka kuluivat ja teroittuivat eläimen syödessä.

Vuoden 2007 biomekaaninen tutkimus (Anderson & Westneat, Biology Letters) paljasti Dunkleosteuksen puruvoiman: noin 4 400 newtonia leukaluiden etukärjessä ja jopa 5 300 newtonia takaosassa. Tämä tekee siitä yhden voimakkaimmista koskaan mitatuista pureman painearvoista. Tutkimus käytti tuolloin 6-metrin kokoarviota, joten todelliset luvut ovat pienempiä uuden kokoarvion valossa — mutta absoluuttisesti puruvoima oli silti aikansa suurin. Ja se purema laukaistiin nopeasti: leuat aukesivat täysin auki noin 20 millisekunnissa, mikä loi imuvirtauksen, joka tempasi pienemmät saaliit suoraan kitaan.

Dunkleosteus saalisti todennäköisesti kaikkea, mitä eteen tuli — pienempiä placodermejä, varhaisia hai-eläimiä, lohikalojen esi-isiä. Fossiileissa on löydetty puoliksi sulanutta saaliista, ja yhdessä yksilössä oli jopa toisen Dunkleosteuksen jäänteitä. Tämä laji oli myös kannibaali.

Mutta Dunkleosteus ja muut placodermit eivät selvinneet Devonin sukupuutosta. Koko ryhmä — kymmeniätuhansia luupanssarisia kaloja — kuoli sukupuuttoon kauden lopussa. Niiden tilalle nousivat lohikalat ja luukalat, jotka sittemmin valloittivat kaikki nykyiset vesistöt.

Tiktaalik — kala, jolla oli kyynärpää

Vuonna 2004 paleontologi Neil Shubin ja hänen tiiminsä löysivät jotakin elinikäistä etsintää vaatinutta: kalan, jolla oli rannekäsiä. Löytöpaikka oli pohjoisen Kanadan Ellesmere Island, Nunavut — yksi maailman vaikeimmin saavutettavista paikoista, jossa lämpötilat ovat usein alle 30 astetta pakkasella. Mutta sen kallioissa oli säilynyt jotain, mitä tutkimus oli odottanut vuosikymmeniä.

Olento sai nimen Tiktaalik roseae — tiktaalik on inuktitut-kielen sana, joka tarkoittaa "suurta makean veden kalaa". Se eli noin 375 miljoonaa vuotta sitten, ja se on nykyisin yksi maailman tunnetuimmista siirtymäfossiileista. Tiktaalik on kala — sillä on suomut, kidukset ja evät — mutta sen evissä on jotain, mitä yhdelläkään kalalla aiemmin ei ollut: kyynärpää.

Tiktaalikin etueissä on luut, jotka vastaavat hartiaa, käsivartta, kyynärpäätä ja jopa rannetta. Niillä se pystyi nousemaan kohoumiin, työntämään päänsä veden pinnan yläpuolelle ja todennäköisesti jopa ryömimään lyhyitä matkoja matalassa vedessä tai rannalla. Sillä oli niska — selkeästi erottuva kaularakenne, joka mahdollisti pään liikuttamisen erikseen ruumiista, mikä oli uutta evolution kalakehityksessä. Sen silmät olivat siirtyneet pään päälle kuin krokotiilillä, mikä on tyypillistä eläimille, jotka katselevat veden pinnan yläpuolelle.

Tiktaalik ei kuitenkaan ollut ensimmäinen tetrapodi. Devonin loppupuolella ilmestyivät Acanthostega ja Ichthyostega — varhaisia tetrapodeja, joilla oli jo todelliset jalat ja sormet. Ne pystyivät elämään sekä vedessä että rannoilla, ja niiden jälkeläisistä polveutuvat kaikki nykyiset maaselkärankaiset: sammakot, matelijat, dinosaurukset, linnut ja nisäkkäät — sinä mukaan lukien.

Devonikauden sukupuutto — Big Five iskee toisen kerran

Devoni päättyi 359 miljoonaa vuotta sitten yhteen Big Five -joukkotuhoista — viiden suurimman sukupuuton joukosta koko maapallon elämänhistoriassa. Tämä oli järjestyksessä toinen Big Five -tapahtuma (ensimmäisen ordoviikkikauden lopun jälkeen, joka tapahtui 84 miljoonaa vuotta aiemmin). Devonikauden loppu ei ollut yksi kerralla tapahtuva katastrofi, vaan kahden vaiheen sarja, joka kesti yhteensä useita miljoonia vuosia.

Ensimmäinen vaihe, Kellwasserin tapahtuma (~372 mvs), nimettiin Saksan Kellwasser-laakson mustien liuskekiviesiintymien mukaan. Nämä mustat kivikerrokset ovat geologien todiste, koska ne syntyvät vain hapettomissa vesissä — eli niiden olemassaolo kertoo, että merenpohjat menettivät happensa. Toinen vaihe, Hangenbergin tapahtuma (~359 mvs), iski 13 miljoonaa vuotta myöhemmin ja oli näistä tuhoisampi. Hangenbergin jälkeen koko devonin meriekosysteemi käytännössä romahti.

Sukupuuton uhriluvut olivat raskaat: arviolta 70–80 % merilajeista katosi. Erityisesti kärsivät koralliriutat ja matalat merielinympäristöt. Placodermit — koko ryhmä mukaan lukien Dunkleosteus — kuolivat kokonaan sukupuuttoon. Trilobiitit, jotka olivat selvinneet jo ordoviikkikauden katastrofista, supistuivat pienen vähemmistöryhmän kokoiseksi. Useimmat kalalajit pärjäsivät heikosti, ja koko meriekosysteemi rakentui myöhemmin lähes kokonaan uudelleen.

Mikä laukaisi tämän? Yksi vahvimmista hypoteeseista on hapettomuus (anoksia), ja yllättävä syy: maakasvit itse. Kun ensimmäiset oikeat puut, kuten Archaeopteris, kehittivät syvät juuret ja muodostivat ensimmäisiä paksuja maakerroksia, niiden orgaaninen aines huuhtoutui sateiden mukana mereen. Siellä se hajosi ja kulutti hapen sitä hajottavissa bakteereissa. Lisäksi maakasvit imivät ilmakehästä niin paljon hiilidioksidia, että ilmasto jäähtyi — tämä laukaisi pienet jääkaudet, jotka muuttivat merivirtoja ja syvensivät hapettomuutta. Mahdollisesti vaikuttivat myös asteroiditörmäykset — Ruotsista löytyvä Siljanin kraatteri, jonka halkaisija on 52 km, on ajoitettu tähän aikaan, ja Hangenbergin tapahtumassa on myös todisteita laajamittaisesta vulkanismista.

Mutta tetrapodit selvisivät. Vaikka devonin huippupedot katosivat ja meret tyhjenivät, pienet käsineet maaeläimet, kuten Acanthostega ja Ichthyostega, jatkoivat polkuaan kuiville maille. Karbonissa ne kasvaisivat suuriksi, ja niiden jälkeläiset — nelisorkkaiset eläimet, sammakot, matelijat, ja lopulta nisäkkäät ja linnut — hallitsisivat lopulta planeettaa. Jokainen nyt elävä maaeläin polveutuu lopulta näistä devonin lopun selviytyjistä.