Okres karboński, zwierzęta okresu karbońskiego. Lasy i rośliny okresu karbońskiego
Dawno, dawno temu wody Oceanu Światowego pokryły całą planetę, a ląd pojawił się na jej powierzchni jako oddzielne wyspy. Naukowcy wskazują te wyspy z dużą dokładnością. W jaki sposób? Przez pokłady węgla rozrzucone po całym świecie, nawet w krajach polarnych. Każda miejscowość, w której znaleziono węgiel, była wówczas wyspą, wokół której wrzały fale oceanów. Na podstawie długości złóż węgla można poznać przybliżoną wielkość lasów pokrywających wyspy. A po grubości pokładów węgla dowiadują się, jak długo tu rosną. Miliony lat temu te wyspiarskie lasy przechwyciły ogromne rezerwy energii słonecznej i pochowały je razem z nimi w kamiennych grobach Ziemi.
Wykonali świetną robotę, te puszcze. Zasoby węgla na świecie szacowane są na biliony ton. Uważa się, że przy wydobyciu dwóch miliardów ton rocznie ludzkość przez tysiąclecia jest zaopatrywana w kopalne węgle! A Rosja zajmuje pierwsze miejsce na świecie pod względem zasobów węgla.
W ziemi zachowały się naturalne ryciny, odciśnięte przez samą naturę, przedstawiające roślinność lasów z minionych okresów. Na kawałkach węgla, łupków, węgla brunatnego, często spotykane są uderzająco wyraźne odciski roślin, ich współczesnych.
Czasami zachowane przez naturę części roślin w bursztynie; zawierała również inkluzje pochodzenia zwierzęcego. Bursztyn był bardzo ceniony w starożytnym świecie jako ozdoba. Wyposażone dla niego karawany statków do brzegów mglistego Bałtyku. Ale czym jest sam bursztyn? Rzymski pisarz i przyrodnik Pliniusz przekazuje wzruszającą grecką legendę o swoim pochodzeniu: są to zamarznięte łzy dziewcząt, córek Apollina, które nieubłaganie opłakiwały śmierć swojego brata Faetona...
Pochodzenie bursztynu nie było znane nawet w średniowieczu, choć zapotrzebowanie na niego znacznie wzrosło. Poszedł odmawiać bogate różańce monastyczne.
Sekret bursztynu zdradził M. W. Łomonosow: „Bursztyn jest produktem królestwa roślin”. To utwardzona żywica drzew iglastych, które kiedyś rosły w miejscach, gdzie obecnie wydobywa się bursztyn.
W warstwach górskich za pomocą mikroskopu odkryli pozostałości pyłków, zarodników pradawnych roślin.
Znaleziska z różnych warstw są porównywane ze sobą i ze współczesnymi roślinami, a tym samym badają florę odległych czasów. „Wiele podziemnych tajemnic ujawnia się w ten sposób przez naturę” - tak można o tym powiedzieć słowami M.V. Lomonosova.
Najczęściej w ogóle nie przypominają naszych roślin, czasami do pewnego stopnia je przypominają, a jednak bardzo się różnią. To był inny świat roślin i tylko czasami, głównie w krajach tropikalnych, można znaleźć rośliny - żywe wspomnienie starożytności.
Na podstawie rycin można odtworzyć krajobrazy leśne okresu karbońskiego i późniejszego. „Możemy nawet odtworzyć te krajobrazy z taką kompletnością”, pisze niemiecki badacz Karl Müller w swojej książce „Świat roślin. Doświadczenie botaniki kosmicznej „jakby natura dała nam kolekcję wszystkich roślin tamtych czasów”.
... Lasy okresu karbońskiego wyrosły bezpośrednio z wody; zajmowali nisko położone brzegi i bagniste równiny we wnętrzu wysp. Nie ma to jak współczesne lasy na wszystkich ziemskich szerokościach geograficznych z ich formami życia i kolorami.
W połowie okresu karbońskiego rozwinęły się gigantyczne formy widłaków - lepidodendrony i sigillaria, których potężne pnie, dochodzące do dwóch metrów średnicy, osiągały wysokość 20-30 metrów. Mają wąskie, przypominające włosie liście rozrzucone wzdłuż pnia. Nieco niżej były gigantyczne skrzypy - kalamity.
Lepidodendrony i sigillaria osiedliły się na mulistych brzegach, gdzie inne rośliny dusiły się bez takich rozgałęzionych korzeni z pionowymi wyrostkami do oddychania.
Były też prawdziwe paprocie z szerokimi pierzastymi płytkami - liśćmi. Ale ich pozycja była znacznie skromniejsza niż widłaków i skrzypów. Nie dawały tak gigantycznych form, ale różnorodnością przewyższały widłaki i skrzypy: od drzewiastych po delikatne trawiaste. Ich cienkie, ciemnobrązowe pnie, z pogrubieniami i bliznami po opadłych liściach, porośnięte zielonymi mchami, wznosiły kiście ogromnych, pięknie rozciętych liści, niczym wspaniałe wachlarze, ku wiecznie wówczas ponuremu niebu. Pnące gatunki paproci owijały się wokół pni gatunków drzew i mieszały się poniżej z trawiastą pokrywą paproci.
Nad łagodnym łukiem zielonego baldachimu rozciągało się ciemne niebo z ciężkimi chmurami. Częste opady deszczu, burze, parowanie, ciepłe i równomierne temperatury stworzyły warunki wyjątkowo sprzyjające rozwojowi paproci. Pod paprociami rosły luksusowe krzaczaste formy. Gleba, na której gniły mchy i glony, była pokryta paprociami zielnymi. Ale te lasy przedstawiały monotonny i nudny obraz: do tej pory odkryto tylko około 800 gatunków roślin, w tym ponad 200 gatunków paproci.
Ślady prawdziwych drzew – kordaitów, przodków nagonasiennych – nie są rzadkością w odbitkach na węglu. Są to wysokie drzewa o długich, przypominających pasy liściach zebranych w gęste kępki. Cordaites rosły na obrzeżach bagien, woląc je od bagien błotnych.
Na południowym wschodzie Ameryki Północnej, nad rzeką Missisipi, na torfowiskach zalewanych przez jej wody, rosną lasy różane cyprysów bagiennych. Drzewa powalone przez burzę lub z czasem gnijące spadały na ziemię i wraz z paprociami i mchami powoli rozkładały się z niewielkim dostępem do powietrza.
Lasy milczały. Tylko sporadycznie wśród paproci szeleści ogromny, niezdarny płaz. Powoli czołga się pod listowiem, chowając się przed światłem dziennym. Tak, gdzieś na niebie przeleci rzadki owad - nowość tamtego okresu, o rozpiętości skrzydeł do 70 centymetrów. Żadnego śpiewu ptaków, ćwierkania pasikoników.
Przed pojawieniem się paproci i mchów na Ziemi nie było żyznych gleb. Były gliny, piaski, ale nie były to jeszcze gleby w naszym współczesnym rozumieniu, bo nie zawierały próchnicy. W lasach węglowych zaczyna się gromadzenie resztek roślinnych i tworzenie ciemnej warstwy - próchnicy. Wraz z glinami i piaskami dała początek żyznym glebom.
W złożach węgla brunatnego spotyka się całe drzewa, z korą, liście. Kawałek kopalnego węgla pod mikroskopem opowiadał o budowie anatomicznej tych roślin. Okazało się, że jest taki sam jak u współczesnych drzew iglastych. W konsekwencji węgiel brunatny powstał później, kiedy drzewa iglaste zajęły dominującą pozycję na Ziemi, odpychając paprocie. Mogłoby to nastąpić wraz ze wzrostem masy lądu i zmianą klimatu w kierunku większej suchości: od wyspiarskiego do kontynentalnego.
Nad pokładami węgla w naszych największych zagłębiach węglowych - Kuzniecku, Doniecku, obwodzie moskiewskim i innych - migoczą światła wielkich miast, słychać śmiech dzieci i śpiewy młodzieży, jeżdżą pociągi, latają samoloty. Niewyczerpane jest poszukiwanie lepszego życia przez człowieka... A kiedyś były bagniste brzegi małych morskich zatoczek, porośnięte roślinnością wilgotnych tropików. Nauczono się tego z mikroskopijnego cięcia skamieniałego drewna, wykonanego w formie cienkiego odcinka. Skamieniałe pnie z basenu Donieckiego okazały się pozbawione słojów, typowych dla drzew północnych.
Takie słoje powstają w drewnie współczesnych drzew o umiarkowanych szerokościach geograficznych, ponieważ rosną intensywnie wiosną i latem, ale przestają rosnąć zimą. A na przekroju od razu można odróżnić szerokie letnie warstwy drewna od wąskich zimowych. Drewno wielu roślin tropikalnych nie posiada słojów. Oznacza to, że w tych odległych czasach na terenie współczesnego Zagłębia Donieckiego pogoda była równa, ciepła i wilgotna przez cały rok, jak w wilgotnych lasach równikowych.
W północnych regionach ZSRR, w starożytnych kamiennych warstwach ziemi, znajdują się szczątki wawrzynów, magnolii, cyprysów, czyli flory śródziemnomorskiej. Na Svalbardzie, gdzie obecnie rosną jedynie niewielkie zioła i krzewy, znaleziono szczątki platanów i orzechów włoskich.
Bujne palmy rosły kiedyś w dolnym biegu Wołgi. Na brzegach współczesnego Bałtyku kwitła śródziemnomorska roślinność. Paprocie drzewne, wawrzynki, słynne mamuty, palmy – wszystko, co teraz widzimy w ogrodach botanicznych, wyrosło pod naszym niebem.
Jeszcze bardziej zaskakująca jest Grenlandia. Magnolia, dęby, winogrona zostały znalezione w ziemi pod stałym lodem. Natomiast w Indiach flora okresu karbońskiego charakteryzowała się niskim wzrostem, grubymi, gęstymi liśćmi oraz rozwojem krzewów i traw. A to dowód na chłodniejszy i bardziej suchy klimat.
„W regionach północnych w czasach starożytnych występowały wielkie fale upałów”, napisał M.V. Łomonosow, „gdzie mogły się rodzić i rozmnażać słonie, a także mogły pozostać zwykłe rośliny w pobliżu równika”.
Jakie wyjaśnienie podaje nauka dla tych niesamowitych faktów? Kiedyś wszystkie kontynenty tworzyły jeden kontynent, który następnie podzielił się na części, rozchodząc się w różnych kierunkach. Ruch kontynentów spowodował przesunięcie osi Ziemi. Wraz z nim zmieniły swoje położenie punkty Północy i leżące na niej Skin Poles, a co za tym idzie, równik.
Jeśli zgodzimy się z tą teorią, to w okresie karbońskim równik nie przechodził tam, gdzie teraz przechodzi, ale na północ: przez Europę Środkową i Morze Kaspijskie. A cała Kotlina Doniecka znajdowała się w strefie wilgotnych lasów równikowych, co potwierdza jego kopalna roślinność. Strefy podzwrotnikowe szły daleko na północ, podczas gdy punkt bieguna północnego leżał wtedy gdzieś w pobliżu wschodniego wybrzeża Ameryki. Na kontynentach półkuli południowej - Australii, Afryce, Ameryce Południowej, wówczas jeszcze nie podzielonych, klimat był zimny. Tłumaczy to brak roślinności tropikalnej w karbońskich warstwach lądowych na kontynentach półkuli południowej.
Uważa się, że lasy węglowe wyrosły ponad dwieście milionów lat temu i że w następnym okresie permu skończyła się dominacja paproci. Lasy karbońskie ginęły z różnych przyczyn. W niektórych miejscach morze zalało lasy na zatopionych częściach powierzchni ziemi. Czasami ginęli, schwytani przez bagna.
W wielu przypadkach zmiana klimatu spowodowała ich śmierć. Słońce w ich czasach świetności nigdy nie paliło swoimi promieniami: zmiękczały je ciężkie chmury, które wisiały nisko nad lasem. Teraz niebo było bezchmurne, a słońce wysyłało palące promienie do roślin. W przypadku paproci warunki te były nie do zniesienia i stają się zauważalnie mniejsze, chowając się tylko w cieniu bardziej odpornych nagonasiennych.
Wraz z ich śmiercią dla lasów Ziemi rozpoczęło się średniowiecze, pozostawiając swoje ślady w kamiennej księdze naszej planety.
Klimat na Ziemi w związku z procesami budowy gór stał się bardziej zróżnicowany. Pasma górskie stały jak mur na ścieżce wilgotnych morskich wiatrów i odgradzały wewnętrzne przestrzenie kontynentów, zamieniając je w pustynie.
Na terenie europejskiej części ZSRR z dna ówczesnego Uralu wyrosło majestatyczne pasmo górskie - Ural. Teraz wiemy, że jest zrujnowany, zniszczony, aw czasach swojej młodości Ural był potężny, a jego szczyty wieńczyły wieczne śniegi. W miejscu Morza Donieckiego pojawiło się pasmo górskie - Donieck, całkowicie wygładzone przez czas.
Europa Środkowa stopniowo przeniosła się ze strefy równikowej do strefy subtropikalnych stepów i pustyń, a następnie do strefy umiarkowanej. W suchszym i chłodniejszym klimacie świetnie czuli się ludzie z zimnych krajów półkuli południowej, gdzie nastąpiło ocieplenie.
W suchym i parnym klimacie wczesnego średniowiecza rozwinęły się najstarsze araukaria iglaste oraz interesujące rośliny nagonasienne – miłorząb. Z wyglądu roślina ta wydaje się być zwykłym drzewem szerokolistnym. Ale jego „liść” to szeroka, dwudzielna igła w kształcie wachlarza z rozwidlonym układem żył. Nie było więcej lepidodendronów, sigillarii, kordaitów; przetrwały tylko paprocie nasienne.
Klimat znów się zmienił: stał się bardziej wilgotny i łagodniejszy. Wzdłuż brzegów mórz tropikalnych, które pokrywały południowe rejony ZSRR i obmywały Daleki Wschód i Turkiestan, bujnie rosły lasy nagonasiennych, zwłaszcza tak zwanych sagowców i bennetytów. Ale nie przetrwali długo jako panowie sytuacji, a teraz świadczą o nich tylko znaleziska skamieniałości. W Meksyku znaleźli warstwę o grubości 600 metrów; kiedyś był to cały las Bennetów. Ich szczątki znaleźliśmy w okolicach Władywostoku iw Turkiestanie.
Skamieniałe drzewa iglaste Darwin spotkał się w Kordylirze na wysokości ponad 2000 metrów; jedenaście z nich stało w formie drzew, choć skamieniałych, a trzydzieści lub czterdzieści innych zamieniło się już w białe wapienne drzewce, a ich kikuty wystawały nad ziemię. Kiedyś rozciągnęli swoje gałęzie nad samym oceanem, który w tym czasie zbliżał się do podnóża Kordyliery. Zostały wyhodowane przez wulkaniczną glebę, która unosiła się nad poziomem morza. Potem teren ponownie stał się dnem morskim, a fale przetoczyły się po wierzchołkach zalanych drzew. Morze ciągnęło na nich piasek, żwir, kamyki, na wierzchu leżały lawy z podwodnych wulkanów. Minęły setki tysiącleci… Dno morskie ponownie się podniosło i odsłoniło. Przecinają ją doliny i wąwozy. Otwarto starożytny grób, a ukryte w nim pomniki przeszłości pojawiły się na powierzchni ziemi. Ziemia, która kiedyś je żywiła, a oni sami zamienili się w kamień.
Wiele drzew iglastych przetrwało do dziś, przetrwały gwałtowne wstrząsy górskiej zabudowy, zmiany klimatyczne i, co najważniejsze, utrzymują się nawet z nadejściem najdoskonalszej flory - okrytozalążkowych.
W ciągu zaledwie pół miliona lat ta grupa roślin opanowała cały glob od biegunów po równik, zadomowiła się wszędzie i dała największą liczbę gatunków w całej długiej historii roślin na Ziemi.
Z geologicznego punktu widzenia pół miliona lat to krótki czas. Zwycięstwo roślin okrytozalążkowych w porównaniu z całą historią wegetacji przez setki milionów lat, a może ponad miliard, jest jak powódź, która nagle ogarnęła całą naszą planetę. Jak eksplozja nowych gatunków roślin!
Ale co zapewniło takie zwycięstwo okrytozalążkowych? Z wielu powodów: niesamowita elastyczność w dostosowywaniu się do różnych warunków życia, różnych klimatów, gleb, temperatur. Pojawianie się i rozwój jednocześnie z okrytozalążkowymi owadów zapylających: motyle, muchy, trzmiele, pszczoły, chrząszcze. Narodziny idealnego kwiatu z zielonym kielichem i jasną koroną, o delikatnym aromacie, z chronionymi jajnikami.
Ale najważniejsza rzecz jest inna. Fakt, że rośliny okrytozalążkowe na lądzie lepiej niż wszystkie inne rośliny zielone spełniają swoją kosmiczną rolę w przyrodzie. Ich korona, gałęzie, liście są szeroko rozrzucone w powietrzu i odbierają energię słoneczną i dwutlenek węgla na kilku piętrach. Żadna inna grupa roślin nie miała takich możliwości.
Zielone glony w oceanach, które po raz pierwszy złapały promień słońca za pomocą ziaren chlorofilu, wielokomórkowych alg, mchów i porostów, paproci, nagonasiennych, okrytonasiennych – wszystkie ogniwa wielkiego zielonego łańcucha na Ziemi odwiecznie służą temu samemu celowi : złapać promień słońca. Ale rośliny okrytozalążkowe poprawiły się w tym kierunku lepiej niż inne rośliny.
Tylko kilka stron z annałów zostało przez nas przewróconych, ale nawet one są żywymi świadkami panoramy lasów naszej planety, wiecznie poruszającej się w przestrzeni i czasie.
Okres karboński lub karboński (C) jest przedostatnim (piątym) okresem geologicznym ery paleozoicznej. Zaczęło się 358,9 ± 0,4 mln temu i zakończyło 298,9 ± 0,15 mln temu. Ten prehistoryczny okres miał ogromny wpływ na ludzkość, zwłaszcza podczas rewolucji przemysłowej. Okres ten wziął swoją nazwę od formowania się ogromnych podziemnych pokładów węgla z roślin paproci, które rosły w Azji, północnej Europie i niektórych częściach Ameryki Północnej w tamtych czasach prehistorycznych. Chociaż termin „węgiel” jest używany do opisania tego okresu na całym świecie, w Stanach Zjednoczonych dzieli się go na erę Missisipi i Pensylwanii. Termin Mississipian odnosi się do wczesnej części tego okresu, a Pensylwanii używa się do opisania późniejszej części tego okresu.
Okres ten charakteryzował się klimatem zbliżonym do tropikalnego. Wtedy było cieplej i wilgotniej niż dzisiaj. Pory roku, nawet gdyby się zmieniały, nie mogły być od siebie wizualnie oddzielone. Naukowcy ustalili to, badając skamieniałe szczątki roślin z tamtego okresu i zdali sobie sprawę, że brakuje im słojów, co wskazuje na bardzo łagodną zmianę pór roku. Naukowcy zdali sobie sprawę, że klimat był praktycznie jednolity. Ciepłe wody morskie często zalewały ląd, a wiele roślin zostało zanurzonych i zamieniło się w torf po zakończeniu swojego cyklu życiowego. Ten torf zamieni się w końcu w węgiel, tak intensywnie wykorzystywany przez człowieka w naszych czasach.
W tym czasie żyły lipidodendry, czyli masywne drzewa, a wiele z tych gatunków rosło do około 1,5 metra średnicy (4,5 stopy) i około 30 metrów (90 stóp) wysokości. Inne rośliny, które istniały w tym czasie, nazywane są skrzypami, znanymi jako Equisetales, a także mchami widłowymi, znanymi jako Lycopodiales; paprocie znane jako Filicales; mieszańce znane jako Sphenophyllales; cykady znane jako Cycadophyta; paprocie nasienne znane jako Callistophytales i drzewa iglaste znane jako Volciales.
W okresie karbońskim Priapulidzi po raz pierwszy pojawili się na scenie życia. Te morskie robaki urosły do dużych rozmiarów ze względu na wyższe stężenie tlenu w ziemskiej atmosferze oraz wilgotne, bagienne środowisko. Czynniki te pozwoliły również wielonożnemu stworzeniu znanemu jako Arthropleura urosnąć do około 2,6 metra (7,8 stopy) długości. W tym okresie zaczęły się również pojawiać i różnicować nowe gatunki owadów. Niektóre z nich obejmują gryfy znane jako Protodonata i ważki, takie jak owady znane jako Meganeura. W tym czasie pojawiły się wczesne karaluchy znane jako Dictyoptera.
Życie w oceanach w okresie karbońskim składało się głównie z różnych koralowców (tab i rugos), otwornic, ramienionogów, małżoraczków, szkarłupni i mikrokonsystencji. Nie były to jednak jedyne rodzaje życia morskiego. Były też gąbki, Valvulina, Endothyra, Archaediscus, Aviculopecten, Posidonomya, Nucula, Carbonicola, Edmondia i trylobity.
Na początku tego okresu globalna temperatura była dość wysoka - około 20 stopni Celsjusza (68 stopni Fahrenheita). W połowie tego okresu temperatura zaczęła spadać do około 12 stopni Celsjusza (około 54 stopni Fahrenheita). To ochłodzenie atmosfery w połączeniu z bardzo suchymi wiatrami doprowadziło do zaniku roślinności karbońskich lasów tropikalnych. To cała ta martwa roślinność utworzyła całą warstwę węgla na naszej planecie.
Okres karboński, w skrócie węgiel(C) - okres geologiczny w górnym paleozoiku i piąty od dołu system ery paleozoicznej, odpowiadający piątemu okresowi ery paleozoicznej w historii geologicznej Ziemi. Początek to 360 milionów lat temu, koniec 286 milionów lat temu, czas trwania karbonu to 74 miliony lat. Nazwany ze względu na wielkoskalowe procesy powstawania węgla w tym czasie.
Po raz pierwszy pojawiają się zarysy największego superkontynentu w historii Ziemi – Pangei. Pangea powstała w wyniku zderzenia Laurazji (Ameryka Północna i Europa) ze starożytnym południowym superkontynentem Gondwaną. Krótko przed zderzeniem Gondwana obróciła się zgodnie z ruchem wskazówek zegara, tak że jej wschodnia część (Indie, Australia, Antarktyda) przesunęła się na południe, a zachodnia (Ameryka Południowa i Afryka) znalazła się na północy. W wyniku przełomu na wschodzie pojawił się nowy ocean Tetyda, a na zachodzie stary, Rea. W tym samym czasie zmniejszał się ocean między Bałtykiem a Syberią; wkrótce te kontynenty również się zderzyły.
Tektonika i magmatyzm
Główne elementy konstrukcyjne skorupy ziemskiej w okresie karbońskim uległy znacznym przegrupowaniom spowodowanym przejawem fałdowania hercyńskiego. Ich wynikiem było przekształcenie znacznej części regionów geosynklinalnych w pofałdowane struktury górskie - hercyniki. Pierwsza faza tektogenezy hercyńskiej, która objawiła się na przełomie dewonu i karbonu, spowodowała narastanie wypiętrzeń geoantyklinalnych na obszarach geosynklinalnych. Wypiętrzenia wkrótce ustąpiły na rozległych obszarach osiadaniu skorupy ziemskiej i rozwojowi morskich transgresji, które osiągnęły maksimum w Visean. Przejawy fałdowania hercyńskiego nasiliły się pod koniec epoki wczesnego karbonu. Ruchy te miały miejsce w wielu regionach geosynklinalnych, w których powstały złożone struktury Hercynidów. Fałdowanie było szczególnie intensywne w zachodnioeuropejskim regionie geosynklinalnym i uralsko-mongolskim pasie geosynklinalnym. Pofałdowane struktury, które pojawiły się tu w środkowym karbonie, weszły w orogeniczną fazę rozwoju. Wraz z powstawaniem zagłębień śródgórskich na granicy wypiętrzonych struktur górskich i platform powstały rynny brzeżne lub podgórskie. Grube warstwy klastyczne nagromadziły się w zagłębieniach i rynnach, z którymi związane są największe zagłębie węglowe i złoża. Na obszarach platformowych ruchy tektoniczne końca wczesnej – początku środkowego karbonu przejawiały się wypiętrzeniami, które powodowały cofanie się morza. W środkowym karbonie miejscami pojawiały się nowe wykroczenia. Na przełomie wieków środkowego i późnego karbonu nastąpiła nowa faza fałdowania hercyńskiego, komplikująca uformowane wcześniej Hercynidy. W późnym karbonie ruchy skorupy ziemskiej stawały się coraz bardziej zróżnicowane. Wraz z przewagą regresji dochodziło do ograniczonych wykroczeń. W późnym karbonie ruchy fałdowania trwały nadal w geosynklinach. W okresie karbońskim magmatyzm przejawiał się w pasach geosynklinalnych. Uważa się, że w karbonie platformy półkuli południowej i regionu równikowego utworzyły jeden gigantyczny superkontynent - Gondwanę. Na półkuli północnej dozwolone jest istnienie hipotetycznego kontynentu Angaria, położonego na terenie współczesnej Azji Północnej. Rozwój geologiczny skorupy ziemskiej w karbonie zdeterminował w skali planetarnej dominację osadów morskich w karbonie dolnym oraz powszechny rozwój facji kontynentalnych w środkowym i górnym odcinku.
Flora i fauna
W okresie karbońskim szybko rozwija się roślinność gruntowo-drzewna, która następnie przyczyniła się do intensywnego formowania się węgla. Niektóre grupy wyższych roślin zarodnikowych, które pojawiły się już w dewonie, osiągnęły maksymalny rozkwit: sigilaria, lepidodendron (lycopody), kalamity (skrzypy), stauroptery, różne zhovnikovye (paprociowe), skrzypy nasienne, kordaity (nagonasienne). Wschodzące rośliny nasienne mogą osiedlać się w suchszych siedliskach, gdyż cechy ich rozmnażania nie są związane z obecnością wody. Dominowały widłaki (w szczególności lepidodendrony), stawonogi (kalamity itp.) oraz paprocie. Charakteryzuje się szerokim rozmieszczeniem formacji leśnych. W związku z intensyfikacją zróżnicowania klimatycznego w okresie karbońskim i izolacją stref klimatycznych, w środkowym i późnym karbonie wyróżnia się wyraźnie trzy regiony florystyczne: zwrotnikowy – euroamerykański, umiarkowany północny – angara i południowa – gondwanal.
Minerały
W okresie karbońskim powstały złoża różnych kopalin, z których najważniejszym są węgle. Złoża węgla karbonu stanowią około 25% światowych zasobów węgla kopalnego. Zagłębia węglowe i złoża węgla są szeroko reprezentowane w Europie i Ameryce Północnej, gdzie koncentruje się ponad 80% całkowitych geologicznych zasobów węgla tego wieku. Głównymi zagłębiami węglowymi w europejskiej części Rosji są Podmoskovny, na Ukrainie - Donieck i Lwów-Wołyń. Spośród zagłębi węglowych okresu karbońskiego w azjatyckiej części Rosji najważniejsze są Kuznieck i Tunguska, w Kazachstanie – Karaganda i Ekibastuz. Liczne zagłębie węglowe, głównie środkowego i późnego karbonu, znane są w obcej Europie i Azji, Ameryce Północnej oraz na kontynentach południowych. Największe baseny w Europie związane są z złożami węgla: Południowa Walia, Lancashire, Northumberland, Kent w Wielkiej Brytanii, Asturia w Hiszpanii, Valenciennes we Francji, Liege i Campin w Belgii, Dolna Nadrenia-Westfalia (Ruhr) w Niemczech, Górnośląski w Polska, Ostrawa w Czechach. Zawartość węgla w systemie węglowym w Azji jest mniej rozwinięta niż w Europie. Główne zagłębie węglowe znane są w północno-wschodnich Chinach, w Turcji (Zonguldak), Mongolii, Indonezji itd. W Ameryce Północnej największe nagromadzenie węgla związane jest z warstwami pensylwanu (zagłębie Appalachów, Illinois, Pensylwania, Michigan, Teksas). Spośród paliw kopalnych, oprócz węgla, system węglowy zawiera złoża ropy naftowej i gazu ziemnego. W Rosji komercyjny potencjał naftowo-gazowy karbonu jest typowy dla wschodniej części platformy wschodnioeuropejskiej (Wołga-Uralska prowincja naftowo-gazowa), gdzie złoża ropy i gazu występują w dolnym i środkowym odcinku. Złoża ropy i gazu znajdują się również w depresji Dniepru-Doniecka. Tutaj złoża ropy naftowej i gazu ziemnego ograniczają się do złóż wizeńskich, serpuchowskich i baszkirskich, a główne złoża gazu leżą w górnym karbonie. W centralnych i wschodnich stanach USA (środkowy kontynent) znane są duże złoża ropy naftowej i gazu ziemnego z epoki stanu Missisipi (wczesny karbon). Liczne złoża różnych rud pochodzenia osadowego i magmowego podporządkowane są złożom systemu karbońskiego. Z rud osadowych - ruda żelaza brązowego (platforma wschodnioeuropejska, Ural), boksyt (basen Podmoskovny, Azja Środkowa). Złoża iłów ogniotrwałych są miejscami połączone z osadami systemu karbońskiego; z intruzjami - największe (obecnie w większości wyczerpane) złoża rudy żelaza na Uralu i mniej bogate w Sajano-Ałtaj i inne regiony pofałdowane, a także złoża rud polimetalicznych. Wapienie karbońskie są szeroko stosowane jako surowce cementowe, kamień budowlany i licowy itp.
W okresie karbońskim (inna nazwa to węgiel) większość ziemi stanowiły dwa ogromne kontynenty: Gondwana i Laurasia. We wczesnym okresie klimat był prawie wszędzie tropikalny lub subtropikalny. Ogromne obszary zajmowały płytkie morza. Rozległe nisko położone równiny przybrzeżne były nieustannie zalewane i tworzyły się tam bagna.
W tym wilgotnym i gorącym klimacie drzewa paproci szybko się rozprzestrzeniają. Takie lasy zaczęły wydzielać dużo tlenu i wkrótce zawartość tego gazu w atmosferze osiągnęła dzisiejszy poziom. Niektóre drzewa osiągały wysokość czterdziestu pięciu metrów. Rośliny pędziły tak szybko, że te, które żyły w glebie, nie miały czasu na ich zjedzenie, a następnie rozłożenie. W rezultacie roślinność stawała się coraz bardziej.
To właśnie w okresie karbońskim zaczęły tworzyć się złoża torfu. Na bagnach szybko zeszły pod wodę, tworząc główne złoża węgla. Dzięki węglu ludzie mogą wydobywać węgiel i wytwarzać z niego różne substancje (na przykład smołę węglową).
W torfowisku węglowym znajdowały się gęste zarośla skrzypów i kalamitów, duża ilość potężnych drzew (m.in. widłaki i sigilaria). Takie warunki były idealnym siedliskiem dla pierwszych płazów – krynodonów i ichtiostegi, dla stawonogów (pająków, karaluchów, ważek meganeur).
W tym czasie nie tylko rośliny, ale także inne organizmy opanowały ziemię. Przede wszystkim są to wynurzone z wody stawonogi, które następnie dały początek grupie owadów. Od tego momentu rozpoczął się ich marsz przez planetę. Obecnie istnieje około miliona gatunków znanych współczesnej nauce. Według niektórych szacunków około trzydziestu milionów naukowców nie zostało jeszcze odkrytych.
Flora i fauna karbonu
W okresie karbońskim występuje formacja, która powstała w wyniku tego, że powalone drzewa nie zdążyły się rozłożyć i znalazły się pod wodą. Tam zamieniły się w torf i węgiel. W ówczesnej roślinności dominowały paprocie o wysokości do czterdziestu pięciu metrów, z liśćmi o długości ponad metra. Oprócz drzew rosły ogromne widłaki i skrzypy. Drzewa miały bardzo płytkie systemy korzeniowe. Z tego powodu wszystko dookoła było zaśmiecone ich pniami. W takim lesie było wilgotno i ciepło. Paprocie osiągnęły wysokość nowoczesnego drzewa. Mogły istnieć tylko w wilgotnym środowisku. W okresie karbońskim pojawiły się pierwsze rośliny nasienne.
Wiele bagien i rozlewisk stało się idealnymi terenami lęgowymi dla wczesnych płazów i niezliczonych owadów. Pojawiły się pierwsze pająki. Wśród wysokich drzew latały wielkie motyle, latające karaluchy, jętki i ważki. Olbrzymie stonogi (labiopody i dwunogi) żyły w powoli rozkładającej się roślinności. Oczy płazów były wyłupiaste i znajdowały się na czubku płaskiej i szerokiej głowy. Pomogło to stawonogom złapać pokarm. Wkrótce ewolucja dała początek gigantycznym płazom (do ośmiu metrów długości), a także beznogim stworzeniom przypominającym współczesne węże. Duże organizmy nadal wolały polować w wodzie, podczas gdy ich mniejsze odpowiedniki stopniowo przenosiły się na ląd.
Pojawiają się pierwsze gady - mikrozaury, które wyglądały jak małe jaszczurki z krótkimi i ostrymi zębami, którymi rozbijały twarde powłoki owadów. Ich skóra była bardziej przepuszczalna dla wilgoci i pozwalała im spędzać życie poza zbiornikami wodnymi. A jedzenia było dla nich aż nadto: stonogi, robaki i liczne owady. Gady stopniowo nie muszą już wracać do wody, aby złożyć jaja. Zaczęli składać jaja w skórzastej skorupce. Młode były małymi kopiami swoich rodziców.
Okres karboński (karboński), piąty okres ery paleozoicznej. Trwało to około 74 miliony lat. Zaczęło się 360 milionów lat temu i zakończyło 286 milionów lat temu. Kontynenty w tym okresie były zbierane głównie w dwóch masywach - Laurasia na północy i Gondwana na południu. Gondwana przesunęła się w kierunku Laurazji, a w miejscach styku tych płyt wypiętrzały się pasma górskie.
Okres karboński to okres na Ziemi, kiedy to lasy prawdziwych drzew zazieleniały się na niej. Na Ziemi istniały już rośliny zielne i przypominające krzewy. Jednak czterdziestometrowe olbrzymy z pniami o grubości do dwóch metrów pojawiły się dopiero teraz. Miały potężne kłącza, dzięki którym drzewa trzymały się mocno w miękkiej, nasyconej wilgocią glebie. Końce ich gałęzi zdobiły pęki metrowych pierzastych liści, na końcach których wyrastały pąki owocowe, a następnie rozwijały się zarodniki.
Powstanie lasów stało się możliwe dzięki temu, że w karbonie rozpoczęła się nowa ofensywa morska na lądzie. Ogromne przestrzenie kontynentów na półkuli północnej zamieniły się w bagniste niziny, a klimat pozostał gorący jak poprzednio. W takich warunkach roślinność rozwijała się niezwykle szybko. Las okresu karbońskiego wyglądał raczej ponuro. Duszność i wieczny zmierzch panował pod koronami ogromnych drzew. Gleba była bagiennym torfowiskiem, nasycając powietrze ciężkimi oparami. W zaroślach kalamitów i sigillarii plądrowały się niezdarne stworzenia przypominające z wyglądu salamandry, ale wielokrotnie ich wielkości - pradawne płazy.
Fauna morska karbonu charakteryzowała się różnorodnością gatunków. Foraminifera były niezwykle powszechne, w szczególności fusulinidy o wrzecionowatych muszlach wielkości ziarna.
Schwagerin pojawia się w środkowym karbonie. Ich kulista skorupa była wielkości małego groszku. Z muszli otwornic późnego karbonu w niektórych miejscach powstały osady wapienne.
Wśród koralowców było jeszcze kilka rodzajów tabel, ale zaczęli dominować hatetidy. Koralowce samotnicze często miały grube ściany wapienne, korale kolonialne tworzyły rafy.
W tym czasie intensywnie rozwijają się szkarłupnie, zwłaszcza liliowce i jeżowce, które zajmują 4% wszystkich rodzajów karbonu. Liczne kolonie mszywiołów tworzyły niekiedy grube osady wapienne.
Niezwykle rozwinęły się mięczaki ramienionogi, ich różnorodność sięgała 11% wszystkich rodzajów karbońskich. W szczególności produkt, pod względem zdolności adaptacyjnych i rozmieszczenia geograficznego, znacznie przewyższał wszystkie ramienionogi znalezione na Ziemi. Rozmiar ich muszli osiągnął średnicę 30 cm. Jedna klapa muszli była wypukła, a druga w formie płaskiego wieczka. Prosta, wydłużona krawędź zawiasu często miała wydrążone kolce. W niektórych formach wytworów kolce były cztery razy większe od średnicy muszli. Za pomocą kolców produkts utrzymywał się na liściach roślin wodnych, które niosły je w dół rzeki. Czasami za pomocą swoich kolców przyczepiały się do lilii morskich lub alg i żyły w pobliżu nich w pozycji wiszącej. W richtofenii jeden zawór muszlowy został przekształcony w róg o długości do 8 cm.
Lilia morska. Zdjęcie: spacy000
W jeziorach okresu karbońskiego pojawiają się stawonogi (skorupiaki, skorpiony, owady), w tym 17% wszystkich rodzajów karbońskich. Owady, które pojawiły się w karbonie, zajmowały 6% wszystkich rodzajów zwierząt.
Owady karbońskie były pierwszymi stworzeniami, które wzbiły się w powietrze i zrobiły to 150 milionów lat przed ptakami. Ważki były pionierami. Wkrótce zamienili się w „królów powietrza” bagna węglowe. Motyle, ćmy, chrząszcze i koniki polne poszły w ich ślady.
Owady karboksylowe posiadały cechy wielu rodzajów współczesnych owadów, więc niemożliwe jest przypisanie ich do żadnego znanego nam obecnie rodzaju. Niewątpliwie trylobity ordowiku były przodkami owadów okresu karbońskiego. Owady dewonu i syluru miały wiele wspólnego z niektórymi ze swoich przodków. Odegrały już znaczącą rolę w królestwie zwierząt.
Znaczący rozwój w okresie karbońskim otrzymały widłaki, stawonogi i paprocie, które dały dużą liczbę form drzewiastych. Likopody drzewiaste osiągały 2 m średnicy i 40 m wysokości. Nie mieli jeszcze rocznych pierścieni. Pusty pień z potężną, rozgałęzioną koroną był bezpiecznie utrzymywany w luźnej glebie przez duży kłącze, rozgałęziające się na cztery główne gałęzie. Te gałęzie z kolei podzielono dychotomicznie na procesy korzeniowe. Ich liście, dochodzące do metra długości, zdobiły końce gałęzi grubymi, pulchnymi pęczkami. Na końcach liści znajdowały się pąki, w których rozwinęły się zarodniki. Pnie widłaków pokryte były łuskami - bliznami. Dołączono do nich liście.
W tym okresie pospolite były widłaki olbrzymie – lepidodendrony z bliznami w kształcie rombów na pniach oraz sigilaria z bliznami sześciokątnymi. W przeciwieństwie do większości widłaków, sigillaria miała prawie nierozgałęziony pień, na którym rosły zarodnie. Wśród widłaków znalazły się również rośliny zielne, które całkowicie wymarły w okresie permu.
Rośliny stawowe dzielą się na dwie grupy: klinowe i kalamity. Kliny klinowe były roślinami wodnymi. Miały długą, segmentową, lekko użebrowaną łodygę, do której węzłów przymocowane były słoje. Formacje Reniform zawierały zarodniki. Kliny klinowe utrzymywane na wodzie za pomocą długich rozgałęzionych pędów, podobnie jak współczesny jaskier wodny. Kliny klinowe pojawiły się w środkowym dewonie i wymarły w okresie permu.
Kalamity były roślinami drzewiastymi o wysokości do 30 m. Utworzyli lasy bagienne. Niektóre rodzaje kataklizmów przeniknęły daleko na kontynent. Ich starożytne formy miały liście dychotomiczne. W dalszej kolejności dominowały formy o liściach prostych i słojach rocznych. Rośliny te miały silnie rozgałęzione kłącze. Często z pnia wyrastały dodatkowe korzenie i gałęzie pokryte liśćmi.
Pod koniec karbonu pojawiają się pierwsi przedstawiciele skrzypów - małe rośliny zielne. Wśród flory węglanowej ważną rolę odgrywały paprocie, zwłaszcza zielne, ale ich struktura przypominała psilofity, a prawdziwe paprocie - duże, drzewiaste rośliny, utrwalone przez kłącza w miękkiej glebie. Miały szorstki pień z licznymi gałęziami, na których rosły szerokie, podobne do paproci liście.
Rośliny nagonasienne lasów węglowych należą do podklas paproci nasiennych i stachyospermid. Ich owoce rozwinęły się na liściach, co jest oznaką prymitywnej organizacji. W tym samym czasie liście roślin nagonasiennych linijne lub lancetowate miały dość złożoną żyłkowanie. Najdoskonalszymi roślinami karbonu są kordaity. Ich cylindryczne bezlistne pnie do 40 m rozgałęziały się na wysokość. Gałęzie miały szerokie, liniowe lub lancetowate liście z siatkowatymi żyłkami na końcach. Męskie sporangia (mikrosporangia) wyglądały jak nerki. Owoce w kształcie orzecha wykształciły się z żeńskich zarodni. Wyniki badań mikroskopowych owoców wskazują, że rośliny te, podobnie jak sagowce, były formami przejściowymi do roślin iglastych.
W lasach węglowych pojawiają się pierwsze grzyby, mchy (lądowe i słodkowodne), niekiedy tworzące kolonie oraz porosty. W basenach morskich i słodkowodnych nadal występują glony: zielone, czerwone i zwęglone.
Rozważając florę karbońską jako całość, uderza różnorodność form liści roślin drzewiastych. Blizny na pniach roślin przez całe życie utrzymywały długie, lancetowate liście. Końce gałęzi ozdobiono ogromnymi koronami liściastymi. Czasami liście rosły na całej długości gałęzi.
Inną charakterystyczną cechą flory karbońskiej jest rozwój podziemnego systemu korzeniowego. W mulistej glebie wyrosły silnie rozgałęzione korzenie i wyrosły z nich nowe pędy. Niekiedy znaczne obszary były wycinane przez podziemne korzenie. W miejscach szybkiej akumulacji osadów pylastych korzenie trzymały pnie z licznymi pędami. Najważniejszą cechą flory karbońskiej jest to, że rośliny nie różniły się rytmicznym wzrostem grubości.
Rozmieszczenie tych samych roślin karbońskich z Ameryki Północnej po Svalbard wskazuje, że od tropików po bieguny panował stosunkowo jednolity, ciepły klimat, który w górnym karbonie został zastąpiony raczej chłodnym. Nagonasienne i kordaity rosły w chłodnym klimacie. Rozwój elektrowni węglowych prawie nie zależał od pór roku. Przypominało to wzrost glonów słodkowodnych. Pory roku prawdopodobnie nie różniły się zbytnio od siebie.
Badając „florę karbonizacyjną”, można prześledzić ewolucję roślin. Schematycznie wygląda to tak: algi brunatne - paprocie psilofanty-pteridospermide (paprocie nasienne) - drzewa iglaste.
Umierając rośliny z okresu karbońskiego wpadały do wody, pokrywały się mułem, a po leżeniu przez miliony lat stopniowo zamieniały się w węgiel. Węgiel powstał ze wszystkich części zakładu: drewna, kory, gałęzi, liści, owoców. Na węgiel przerabiano także szczątki zwierząt.