Карбоновый коллапс⁠⁠

Возобновляем наше традиционное палеонтологическое родео) В прошлый раз мы остановились в конце девонского периода, бегло окинув взором местное зеленое вымирание. А сейчас речь пойдет о следующем периоде в истории Земли - каменноугольном, или, как его еще называют, карбоне. Правда, карбон карбоном называют не все. Особо патриотичные американские ученые разделяют каменногоугольный период аж на два - миссисипий и пенсильваний, но мы не будем так усложнять себе жизнь.

Где-то в районе экватора, примерно 319997983 год до н.э.

Каменноугольный период длился около 60 млн лет, примерно с 359 по 299 млн лет назад. Даже такие небольшие по геологическим меркам отрезки времени, как 60 миллионов лет, колоссальны по сравнению с человеческой жизнью, и в голове нормального человека, как правило, не умещаются, поэтому описывать их приходится, сжимая до нескольких значимых событий, но тут уж ничего не поделаешь.

Итак, самое значимое событие, благодаря которому период и получил свое название, - это накопление и захоронение большого количества органики, которая спустя миллионы лет превратится в громадные залежи каменного угля. Так откуда все этот уголь взялся? Чтобы ответить на этот вопрос, придется начать издалека, с климата.

Вообще, климат Земли на протяжении более чем полумиллиарда последних лет был довольно теплым, заметно теплее, чем сейчас. То, что мы с вами живем в ледниковом периоде, вовсе не значит, что этакое положение дел - норма для планеты. Скорее верно обратное, преимущественно субтропический, равномерно теплый по всей планете климат - вот нормальное состояние для Земли. Именно такой термоэрой, то есть периодом времени, когда климат по всей планете теплый и выровненный, характеризуется середина девона, когда растения начали свой победный марш по материкам.

Нейроптерис - лист семенного папоротника.

Термоэра благоприятствовала колонизации растениями суши и образованию почв, предоставляя тем самым кров и пищу первым наземным животным, прежде всего разнообразным членистоногим, таким как многоножки, паукообразные и насекомые. В начале карбона наземные растительные сообщества продолжают развиваться и усложняются. Растения, конкурируя между собой за место под солнцем и коэволюционируя с потребителями готовой органики (в том числе, с теми же самыми членистоногими), теперь менее зависимы от воды, что помогает им расселяться даже по внутренним областям материков.

Полярная ночь над томиодендронами Ангариды, 350 млн лет назад

Также первые 15 млн лет карбона еще называют "Ромеровский провал", в течение которого происходит существенное временное исчезновение из палеонтологической летописи четвероногих позвоночных. Что, видимо, может быть связано с быстро меняющейся околоводной средой.

Крассигиринус - один из немногих представителей тетрапод из ромеровского провала. Крассигиринус достигал длинны двух метров

Богатая углекислым газом атмосфера (углекислого газа примерно в 8 раз больше по сравнению с современным доиндустриальным уровнем) обеспечивает наземные растения самым необходимым для жизни элементом - углеродом. Но углерод обратно в атмосферу не возвращается. По всей видимости, в карбоне не было или было еще крайне мало организмов, которые могли быстро и эффективно перерабатывать такие сложные вещества, как лигнин, формирующий твердые стенки растительных клеток. Тем самым, на протяжении всего карбона идет неуклонный отбор углерода из атмосферы и его захоронение. Именно из углерода, входившего в состав углекислого газа атмосферы, и благодаря росту наземных лесов в конечном итоге образовались огромные залежи каменного угля. Содержание же углекислого газа в атмосфере понижается до критических концентраций - в среднем примерно в три раза превышающих современный уровень. В свою очередь, концентрация кислорода в атмосфере наоборот неуклонно растет и в карбоне имеет максимальный уровень за всю историю Земли, благодаря чему у насекомых появляется возможность стать гигантами.

Стрекоза меганевра (Meganeura monyi) жила в самом конце каменноугольного периода. Размах ее крыльев достигал 65 см.

Своеобразная климатическая катастрофа, устроенная высшими растениями из-за несовершенства круговорота углерода, меняет климат на планете. Ведь углекислый газ, один из основных парниковых газов, активно выводится из атмосферы, тем самым создается обратный парниковый эффект, когда из-за недостатка парниковых газов уже не просто холодает, а изменяется климат по всей планете. Уже в начале карбона он становится ярко выраженным зональным, похожим на современный. Только около экватора располагается полоска тропических лесов, еще дальше к полюсам находятся обширные бореальные леса, аналогичные современной тайге, а на полюсах формируются ледяные шапки. Климат из термоэры переходит в криоэру.

Глоссоптерис - ископаемое дерево, широко распространенное в умеренном поясе южного полушария в карбоне. В том числе на основе его находок удалось показать единство материков, составлявших некогда единый южный материк - Гондвану. Иногда считается, что глоссоптерис  - это дальний родственник современного гинкго. 

Отдельно стоит упомянуть повсеместно встречающуюся ошибку в описании карбонового периода, как жаркого и влажного. Этим грешат даже в нашей лиге палеонтологов. Такая точка зрения сформировалась еще в позапрошлом веке, на основе данных из Европы и Америки, которые, к слову, в карбоне составляли один континент и находились на экваторе. Позже были получены данные по Гондване и Ангариде и выяснилось, что на этих внетропических материках был вполне себе сезонный климат, сходный с привычным нам умеренным. А на территории современных Индии и Южной Африки, которые тогда располагались в районе южного полюса, вообще было оледенение. Но, несмотря на эти данные, представление о карбоне, как теплом времени, закралось даже в школьные учебники.

В итоге, к концу карбона в конце московского - начале касимовского веков происходит так называемый кризис карбоновых лесов (Carboniferous rainforest collapse) - относительно небольшое массовое вымирание, когда температура на планете опускается настолько, что зона тропических болотистых лесов, опоясывающая планету на материках вдоль экватора, разрушается. Тропические заболоченные леса фрагментируются, концентрируясь в отдельных рефугиумах, а их состав существенно меняется.

Отпечаток коры лепидодендрона (Lepidodendron lycopodioides) выглядит словно чешуя доисторической рептилии. Лепидонендроны - сосудистые древесные растения, родственники современных плаунов. Во времена своего расцвета в каменноугольном периоде они формировали целые тропические леса на заболоченных территориях.

После кризиса карбоновых лесов каждый оставшийся островок жизни вступил на свой эволюционный путь, в результате возникло много уникальных и эндемичных видов, но это уже друга история...