Kỷ Devon kéo dài từ khoảng 419 triệu đến 359 triệu năm trước, tổng cộng khoảng 60 triệu năm. Đây là thời kỳ chứng kiến nhiều bước ngoặt tiến hóa quan trọng nhất trong lịch sử sinh học Trái Đất. Các đại dương sôi động với vô số sinh vật, trong khi đất liền bắt đầu được bao phủ bởi những rừng cây đầu tiên, và đặc biệt: động vật có xương sống bắt đầu bò lên cạn một cách thực thụ.
1. Khí hậu và địa lý toàn cầu
Kỷ Devon diễn ra trong khí hậu ấm áp và ổn định, không có băng hà. Nước biển dâng cao, tạo nên nhiều vùng biển nông nội địa, lý tưởng cho sinh vật phát triển.
Siêu lục địa Gondwana vẫn nằm gần cực Nam. Euramerica (Laurussia) – hình thành từ Laurentia và Baltica – nằm gần xích đạo. Siberia tiếp tục di chuyển về phía tây nam.
Các đại dương lớn như Panthalassa và các biển nội địa là trung tâm đa dạng sinh học thời kỳ này.
2. Thời đại của cá – Cuộc bùng nổ tiến hóa dưới nước
Kỷ Devon được gọi là “Thời đại của cá” vì:
Cá có hàm (Gnathostomes) chiếm ưu thế vượt trội. Xuất hiện cá xương (Osteichthyes) và cá sụn (Chondrichthyes) – tổ tiên của cá hiện đại như cá mập, cá đuối, cá vây tia, cá vây thùy.
Tiêu biểu:
Dunkleosteus – loài cá bọc giáp khổng lồ, dài hơn 10 mét, là động vật săn mồi đầu bảng. Tiktaalik – sinh vật trung gian giữa cá và động vật bốn chân (Tetrapoda), sống ở vùng nước nông, có vây giống chân và cổ linh hoạt – bằng chứng quan trọng cho thấy bước đầu động vật bắt đầu rời khỏi đại dương một cách có tổ chức. 3. Cuộc cách mạng thực vật trên cạn
Kỷ Devon chứng kiến sự phủ xanh của lục địa:
Tảo lục tiến hóa thành cây có mạch (vascular plants) – có mô dẫn nước và chất dinh dưỡng. Xuất hiện những rừng cây cổ đại như Archaeopteris – loài cây thân gỗ đầu tiên với lá giống dương xỉ. Sự hình thành hệ rễ cây góp phần tạo đất, bắt đầu chu trình sinh học trên cạn.
Sự xuất hiện của rừng rậm làm thay đổi khí hậu và chu trình carbon, làm giảm CO₂ toàn cầu và ảnh hưởng đến nhiệt độ Trái Đất.
4. Động vật xâm chiếm đất liền
Sau sự hiện diện ban đầu của bọ cạp và rết ở kỷ Silur, kỷ Devon đánh dấu bước tiến lớn:
Xuất hiện động vật bốn chi (Tetrapoda) nguyên thủy – tổ tiên của loài ếch, thằn lằn, bò sát, và cả con người. Ví dụ: Ichthyostega và Acanthostega – có chi với ngón, có thể chống đỡ trọng lượng cơ thể trên mặt đất. Tuy vẫn phải sống gần nước, chúng đã biết bò lên cạn để tránh kẻ thù hoặc săn mồi nhỏ như côn trùng. 5. Chuỗi thức ăn đa tầng và sinh thái phát triển mạnh
Trên biển:
Sinh vật phù du → động vật thân mềm → cá nhỏ → cá săn mồi → cá bọc giáp khổng lồ
Trên cạn:
Thực vật có mạch → côn trùng → động vật chân đốt → động vật bốn chân nguyên thủy
Mạng lưới sinh thái ngày càng phức tạp, tạo tiền đề cho sự bùng nổ đa dạng sau này.
6. Cuối kỷ Devon – Tuyệt chủng hàng loạt
Vào cuối kỷ Devon xảy ra một loạt các sự kiện tuyệt chủng (không chỉ một lần duy nhất), gọi chung là tuyệt chủng cuối Devon, làm 70% các loài biến mất.
Nguyên nhân (chưa rõ ràng tuyệt đối nhưng có bằng chứng mạnh mẽ):
Giảm oxy đại dương do thảm thực vật rừng hấp thụ CO₂ quá mức. Biến đổi khí hậu toàn cầu. Núi lửa và hoạt động kiến tạo mảng.
Nạn nhân tiêu biểu:
Các loài san hô và cá bọc giáp gần như tuyệt chủng hoàn toàn. Một số sinh vật biển biến mất vĩnh viễn.