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泥盆紀（英語：Devonian，符號D）是地球地質歷史中顯生宙古生代中的第四個紀，開始於4.19億年前（同位素年齡419.2 Ma），結束於3.59億年前（358.9 Ma），上承志留紀，下啟石炭紀。因為泥盆紀是水生脊椎動物——特別是各種有頜魚類——開始繁榮並壓倒泛節肢動物和軟體動物占據水域環境中優勢生態位的時期，因此也被古生物學家稱為魚類時代。
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| 泥盆紀 419.2–358.9百萬年前 | |
晚泥盆世地圖 | |
| 全時期平均大氣O 2含量 |
約15 Vol %[1] （為現代的75% ） |
| 全時期平均大氣CO 2含量 |
約2200 ppm[2] （為前工業時期8倍） |
| 全時期平均地表溫度 | 約20℃[3] （高於現代6℃） |
| 海平面（高於現代） | 一般穩定於189米，逐漸下降至120米[4] |
泥盆紀主要分界
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泥盆紀時間表
直軸：百萬年前
直軸：百萬年前
從古地理學的角度上來看，泥盆紀的地理環境主要由南方的岡瓦那大陸與北方的西伯利亞大陸兩個超大陸組成，之間則有古特提斯洋與剛形成的歐美大陸。此期間的全球氣候溫暖乾燥，極地與赤道的溫差小於今天。
泥盆紀在英語中的名稱「Devonian」來自於該時期地層被最早研究的英國德文郡，其他語言的稱呼與英文大同小異。中文名稱源自舊時日本人使用漢字音讀的音譯名「泥盆紀」（音讀：デーボンき，羅馬字：dēbonki）。
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泥盆紀在19世紀通常被稱為「溫室時代」或「蕨類植物時代」。這些稱呼來自當時歐洲地質學家的偏見，他們的研究集中在泥盆紀期間靠近赤道的地區，而世界其他地區的氣候較冷。在1830年之前，地質學界認為石炭紀直接跟隨志留紀時期。但是這種時間順序是在發現志留紀時期的地質層中存在煤之後提出的。泥盆紀作為地質時期的確立是一場重大爭論的高潮，這場爭論發生於1830年–1837年左右。最終英國地質學家莫企遜與亞當·塞奇威克在1839年共同確定了泥盆紀[8]。
泥盆紀時期被正式劃分為早泥盆世、中泥盆世與晚泥盆世。與這些時代相對應的巖石被稱為屬於泥盆紀系統的下部、中部和上部三部分。
泥盆紀早期從同位素年齡419.2±2.8百萬年（Ma）持續至393.3±2.5百萬年（Ma），始於洛赫考夫期（419.2±2.8 - 410.8±2.5），隨後是布拉格期（410.8±2.8 - 407.6±2.5），然後是埃姆斯期，這個時期一直持續至中泥盆世起始的393.3±2.7百萬年前[9] 。在這段時間裏，第一批菊石出現了，由桿石目類鸚鵡螺進化而來。這一時期的菊石構造很簡單，與它們的同類鸚鵡螺相差不大。這些菊石屬於無角菊石目，在後期又演化為新的菊石目，如棱菊石目和海神石目。在中生代開始之前，這類頭足類軟體動物在海洋動物群系中占主導地位。
中泥盆世包括兩個分支：首先是艾菲爾期，然後在387.7±2.7百萬年前過渡至吉維特期。在此期間，淡水和海洋環境中的無頜魚多樣性開始下降，部分原因是劇烈的環境變化，另外也由於競爭、受到捕食以及有頜魚多樣性的上升。泥盆紀內陸湖泊中淺水、溫暖、缺氧的水域被原始的植物所包圍，並為某些早期的魚類提供必要的環境，使其具備發育良好的肺等基本特徵，並能在短時間內從水中爬出並爬上陸地[10]。
晚泥盆世開始於弗拉斯期（382.7±2.8 - 372.2±2.5），在此期間，最早的陸地森林形成。隨後是法門期，最早的四足動物出現在這個階段的化石記錄中，法門期的開始和結束都以滅絕事件為標誌。這一現象一直持續到泥盆紀末期（3.589±2.5百萬年前）。
泥盆紀產生了第一次陸地上的輻射適應，使生物遍布了陸地和淡水的幾乎大部分區域。
石松門與鏈束植物門的植物在陸地上遍布，在各地形成茂密的森林。到了泥盆紀中期時，部分植物已經演化出葉片與根。在泥盆紀晚期時，則出現以種子進行繁殖的種子蕨門。當時最高的生物組織為高度 8.8公尺（29英尺） 的真菌原杉菌[11]。
泥盆紀時的魚類呈現高度的多樣化，因此這個時代又常被稱為「魚類時代」。在泥盆紀早期，甲冑魚類繁盛；在泥盆紀中晚期有頜魚類開始展現多樣性，種類比起志留紀和泥盆紀早期時更加繁盛；有頜魚類中的盾皮魚類主宰了海洋環境。
節肢動物遍布了整個陸地的森林，昆蟲、蛛類和多足類開始繁榮。有頜魚類中的肉鰭魚類中的扇鰭類從半鹹水向內陸水域發展並取代了棘魚成為淡水環境的主宰，並且分化成能用鰾直接呼吸空氣的肺魚形類和四足形類兩支，其前後偶鰭繼續演化變強。四足形類在泥盆紀晚期演化成了堅頭類開始爬上陸地，其腹鰭與胸鰭演化成了有明顯關節並能夠支撐軀幹在陸上爬行的四肢[12]。而泥盆紀後期滅絕事件使得四足形類發生了種群瓶頸，沒能完全適應呼吸空氣的基群四足形類大多數在缺氧水體中滅絕，由此造成的演化壓力使得堅頭類的演化方向徹底倒向成為陸生四足類[13][14]。
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於20世紀早期創作的晚泥盆世魚類復原圖 -
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第一次嚴重的滅絕事件標誌著泥盆紀最後一個時期法門期的開始，大約是372.2百萬年前。第二次嚴重的滅絕事件則終結了泥盆紀時期。泥盆紀後期滅絕事件是地球生物史上五次主要的大規模物種滅絕事件之一，滅絕比例比著名的白堊紀－第三紀滅絕事件還高。
泥盆紀後期滅絕事件主要影響海洋生物，尤其是生活在溫暖淺海的物種。包括腕足動物門、三葉蟲綱、菊石亞綱、牙形石綱、無頜總綱和疑源類，以及所有的盾皮魚綱。然而，陸地與淡水生物，包括四足類的祖先，則相對受到較小的影響。
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