Пробел Ромера — это очевидный пробел в палеозойской палеонтологической летописи тетрапод , используемый в изучении эволюционной биологии , который представляет собой периоды, из которых археологи еще не нашли соответствующих ископаемых. Он назван в честь американского палеонтолога Альфреда Ромера , который первым обнаружил его в 1956 году. [2] [3] Недавние открытия в Шотландии начинают заполнять этот пробел в палеонтологических знаниях. [4] [5]
Разрыв Ромера длится примерно от 360 до 345 миллионов лет назад, что соответствует первым 15 миллионам лет карбона , раннему миссисипскому ярусу (начинающемуся с турнейского яруса и переходящему в визейский ярус ). Разрыв образует разрыв между примитивными лесами и высоким разнообразием рыб в конце девона и более современными водными и наземными сообществами раннего карбона. [6] [7]
Долгое время велись дебаты о том, почему так мало ископаемых этого периода. [6] Некоторые предполагали, что проблема заключалась в самой окаменелости , предполагая, что могли быть различия в геохимии того времени, которые не благоприятствовали образованию ископаемых. [6] [7] [8] Кроме того, археологи могли просто копать не в тех местах. Существование истинной низкой точки в разнообразии позвоночных было подтверждено независимыми линиями доказательств, [6] [7] [9] однако недавние находки в пяти новых местах в Шотландии дали множественные окаменелости ранних четвероногих и амфибий . Они также позволили провести наиболее точную регистрацию геологии этого периода. Эти новые доказательства предполагают, что - по крайней мере локально - не было разрыва в разнообразии или изменений в геохимии кислорода. [4]
Хотя первоначальное наземное членистоногие существовало еще до разрыва, и некоторые четвероногие с пальцами могли выйти на сушу, существует удивительно мало наземных или водных ископаемых, которые датируются самим разрывом. [6] [7] [8] [10] Недавние работы по палеозойской геохимии предоставили доказательства биологической реальности разрыва Ромера как у наземных позвоночных, так и у членистоногих, и сопоставили его с периодом необычно низкой концентрации кислорода в атмосфере , которая была определена по идиосинкратической геохимии пород, образовавшихся во время разрыва Ромера. [6] Новые осадочные каротажи в формации Баллаган в Шотландии оспаривают это, предполагая, что кислород был стабильным на протяжении всего разрыва Ромера. [4]
Водные позвоночные, которые включают большинство четвероногих в каменноугольном периоде, [8] [10] восстанавливались после события Хангенберга , крупного события вымирания, которое предшествовало разрыву Ромера, одного из тех, которое убило динозавров . [7] В этом вымирании в конце девона большинство морских и пресноводных групп вымерли или были сокращены до нескольких линий, хотя точный механизм вымирания неясен. [7] До события в океанах и озерах доминировали лопастеперые рыбы и панцирные рыбы, называемые плакодермами . [7] После разрыва доминирующими формами стали современные лучеперые рыбы , а также акулы и их родственники. [7] В этот период также вымерли ихтиостегалии , ранние рыбоподобные амфибии с более чем пятью пальцами. [7] [8]
Низкое разнообразие морских рыб, особенно хищников, разрушающих раковины ( дурофагов ), в начале разрыва Ромера подтверждается внезапным обилием твердопанцирных криноидных иглокожих в тот же период. [9] Турнейский ярус даже называли «Эпохой криноидей». [11] После того, как численность лучеперых рыб и акул, разрушающих раковины, увеличилась позднее в карбоне, совпав с концом разрыва Ромера, разнообразие криноидей с панцирем девонского типа резко упало, следуя схеме классического цикла хищник-жертва ( Лотка-Вольтерра ). [9] Появляется все больше доказательств того, что двоякодышащие рыбы, стволовые четвероногие и амфибии быстро восстановились и диверсифицировались в быстро меняющейся среде конца девона и разрыва Ромера. [4]
Пробел в летописи тетрапод постепенно закрывался с открытием таких ранних тетрапод карбона, как Pederpes и Crassigyrinus . Есть несколько мест, где были найдены окаменелости позвоночных, чтобы помочь заполнить пробел, например, карьер Ист-Кирктон в Батгейте , Шотландия, давно известное местонахождение ископаемых, которое было повторно посещено Стэнли П. Вудом в 1984 году и с тех пор обнаружило ряд ранних тетрапод в середине карбона; «буквально десятки тетрапод выкатились: Balanerpeton ( темноспондил ), Silvanerpeton и Eldeceeon (базальные антракозавры ), все в нескольких экземплярах, и один впечатляющий протоамниот, Westlothiana », сообщает Paleos Project. [12] В 2016 году в формации Баллаган было обнаружено пять новых видов: Perittodus apsconditus , Koilops herma , Ossirarus kierani , Diploradus austiumensis , Aytonerpeton microps . [4] Эти стволовые четвероногие и земноводные свидетельствуют о раннем разделении между двумя группами и быстрой диверсификации в раннем карбоне . [4]
Однако материал тетрапод на самой ранней стадии карбона, турнейском ярусе , остается скудным по сравнению с рыбами в тех же местообитаниях, которые могут появляться в больших скоплениях отмерших животных и неизвестны до поздней стадии. [7] [8] Ихтиофауна из турнейских стоянок по всему миру очень похожа по составу, содержит общие и экологически схожие виды лучеперых рыб, корненожных лопастеперых рыб, акантод , акул и цельноголовых . [7]
Недавний анализ отложений Блю-Бич в Новой Шотландии показывает, что «раннюю фауну четвероногих нелегко разделить на девонскую и каменноугольную, что позволяет предположить, что некоторые четвероногие пережили вымирание в конце девонского периода без последствий». [13]
В течение многих лет после того, как впервые был обнаружен разрыв Ромера, были известны только два места, где были обнаружены окаменелости четвероногих животных турнейского яруса: одно находится в Восточном Лотиане , Шотландия, а другое в Блю-Бич , Новая Шотландия , где в 1841 году сэр Уильям Логан , первый директор Геологической службы Канады, нашел следы четвероногого животного. [14] [примечание 1] [15] В Блю-Бич находится музей окаменелостей, в котором представлены сотни окаменелостей турнейского яруса, которые продолжают находить по мере того, как скала разрушается, обнажая новые окаменелости. [16]
В 2012 году было объявлено об обнаружении останков четвероногих животных возрастом 350 миллионов лет из четырех новых турнейских стоянок в Шотландии, включая останки примитивной амфибии по прозвищу «Риббо». [17] В 2016 году в этих местах было обнаружено еще пять видов, [4] что доказывает, что Шотландия является одним из важнейших мест в мире для изучения этого периода времени. [18]
Этими местами являются побережье Бернмута , берега Уайтэддер-Уотер около Чирнсайда , река Твид около Колдстрима и скалы около замка Танталлон вдоль залива Ферт-оф-Форт . Из этих мест известны окаменелости как водных, так и наземных четвероногих, что обеспечивает важную запись перехода от жизни в воде к жизни на суше [19] и заполняет некоторые пробелы в пробеле Ромера. Эти новые места могут представлять более крупную фауну, так как все они находятся на небольшом расстоянии друг от друга и разделяют множество рыб с близлежащим и современным местообитанием рыб Фоулден (где до сих пор не было обнаружено четвероногих). [7] [19] Как и в случае с карьером Ист-Кирктон , четвероногие на этих участках были обнаружены благодаря многолетним усилиям Стэна Вуда и его коллег. [19]
В апреле 2013 года ученые, связанные с Британской геологической службой (BGS) и Национальными музеями Шотландии, объявили о проекте TW:eed (Tetrapod World: early evolution and diversification). Этот проект включает в себя сотрудников со всей Великобритании и направлен на сбор знаний о мире конца девона и раннего карбона. Одной из целей было бурение непрерывной скважины длиной 500 метров (1640 футов) в неизвестном месте недалеко от Берик-апон-Твид . Это дало полную выборку турнейских отложений в сантиметровом масштабе, без разрывов , что предоставило временную шкалу, на которой можно точно разместить ископаемые открытия. [20] В последней статье, подготовленной командой TW:eed, они объявили о некоторых предварительных результатах анализа керна, включая явное отсутствие кислородной экскурсии через ущелье Ромера. [4] Это говорит о том, что предыдущие теории о низком содержании кислорода как причине пробела Ромера необходимо пересмотреть.