Kiedy węgiel był zielony. Jak wyglądał nasz region w okresie karbonu?
Ogromne lasy, bagna, gigantyczne owady i dużo tlenu w atmosferze – tak po krótce można opisać krajobraz naszego regionu w karbonie – okresie geologicznym w dziejach Ziemi, w którym właśnie powstały pokłady czarnego złota. Wtedy na naszej planecie dosłownie królowały rośliny.
Kiedy węgiel był zielony. Jak wyglądał nasz region w okresie karbonu?
W okresie od 358,9 do 298,9 mln lat temu trwał okres geologiczny, w czasie którego życie na lądach rozwijało się w gigantycznych rozmiarach. To karbon, który swoją nazwę wziął właśnie od łacińskiego określenia węgla. Swoim cyklem obrazów „Kiedy węgiel był zielony” lokalny artysta ze Świerklan – Ludwik Holesz próbował w swoim stylu zilustrować karboński krajobraz. Jako górnik, widział zaklęte w węglu rośliny, paprocie i korę ogromnych drzew wyglądającą jak łuski ryb, dlatego wyobrażał sobie, jak mógł wyglądać ówczesny świat.
- Kiedy cofnęlibyśmy się w czasie do karbonu, zobaczylibyśmy pozornie znany, ale jednak obcy krajobraz. Wtedy tereny dzisiejszej Polski znajdowały się na równiku planety. W związku z tym roślinność przypominała nieco dzisiejszy las równikowy, ale bardzo gęsty i wysoki na 20, nawet 30 metrów. Nie było jednak drzew, jakie znamy dzisiaj. Nie było też trawy. Rośliny okrytonasienne, czyli m.in. produkujące kwiaty i wydające owoce, wyewoluowały dopiero później. W karbonie pojawiły się pierwsze w dziejach rośliny nagonasienne. W tym lesie znaleźlibyśmy ogromne widłaki, skrzypy o średnicy pnia nawet 1 m, wysokie paprocie drzewiaste. To właśnie paproci na naszych terenach było najwięcej. Właśnie w karbonie rośliny pokazały na co je stać. Nigdy wcześniej, ani później w dziejach Ziemi rośliny nie przeżywały takiego rozkwitu. Wówczas to one władały naszą planetą, a zwierzęta dopiero powoli się przystosowywały do życia na lądzie. Trzeba przyznać jednak, że one również osiągały znaczące rozmiary. Najpopularniejszym przykładem była ogromna ważka Meganeura o rozpiętości skrzydeł nawet do 70 cm, a także wielkie skorpiony (ok. 1 m długości) czy wije – tłumaczy dr Zuzanna Wawrzyniak, geolog i pracownik Muzeum Nauk o Ziemi w Sosnowcu, gdzie zobaczyć można m.in. ekspozycję na temat karbonu. Ale dlaczego zarówno rośliny, jak i zwierzęta przyjmowały wtedy tak duże rozmiary?
Natlenienie rzędu 30 proc.
Mountceau-les-Mines to miasto partnerskie Żor, leżące we Francji. Miejscowość ta ma silne tradycje górnicze, bo jest położona na eksploatowanych od 200 lat złożach węgla. To właśnie w tych pokładach naukowcy znaleźli niedawno dobrze zachowane skamieniałości Arthropleury. Był to największy stawonóg wszech czasów. Wielka stonoga żyła w okresie karbonu, właśnie w czasach, kiedy powstawał węgiel. Powodem osiągania tak dużych rozmiarów bezkręgowców w tamtych czasach był znacznie wyższy niż dziś poziom tlenu w atmosferze. Dzisiaj to około 21 proc. składu powietrza. Wtedy ogromne rośliny na wielkich połaciach lądów produkowały znacznie więcej tlenu, którego poziom w powietrzu przekraczał 30 proc.! Dzięki temu m.in. narządy oddechowe stawonogów (tchawki) były bardziej wydolne, co powodowało, że niektóre gatunki dorastały do monstrualnych rozmiarów. Największe osobniki wspomnianej Arthropleury osiągały długość 2,7 m przy wadze ok. 50 kg! Warto zwrócić także uwagę na wspomniane ważki z rodzaju Meganeura, które cięły powietrze swoimi skrzydłami jak dzisiejsze helikoptery. Dzisiaj największym lądowym stawonogiem (rodzina, do której zaliczają się m.in. owady, pająki, roztocza i pareczniki) jest krab kokosowy, który osiąga ok. 40 cm długości i ok. 4 kg wagi. Na osiągnięcie większych rozmiarów nie pozwala właśnie poziom tlenu w powietrzu. Stawonogi morskie oddychają tlenem rozpuszczonym w wodzie, dlatego wśród nich możemy obserwować znacznie większe rozmiary. W karbonie natomiast życie w morzach również kwitło. W zapisie kopalnym znajdujemy m.in. trylobity, goniatyty, ramienionogi, ślimaki, koralowce, liliowce i łodziki, są też wieloraki oraz ryby (m.in. rekiny i ryby trzonopłetwe) i płazy. Na lądach pojawiły się także pierwsze gady, a pod koniec karbonu także wczesne gady ssakokształtne (od których rozpoczęła się późniejsza ewolucja wszystkich ssaków).
Lasy z innego czasu
Wróćmy jednak do karbońskich lasów. Górnicy często opowiadają o tym, że „na dole” widzieli odciśnięte w węglu łuski. Może to skóra dinozaura lub prehistorycznej ryby? Od razu sprostujmy – dinozaury w dziejach ziemi pojawiły się znacznie później (w mezozoiku), a węgiel powstawał na lądzie z roślin, więc nie może być mowy o szczątkach ryb. - Charakterystyczne łuski to nic innego jak odciski kory ogromnych widłaków z rodzajów Lepidodendron oraz Sigillaria. Te łuskopodobne kształty to tak naprawdę blizny po liściach, które odpadły. Rosły wtedy skrzypy, ale nie takie jak dziś (obecnie do 1,5 m wysokości), a potężne kalamity. Widząc je, moglibyśmy w zasadzie nazwać je drzewami. Można powiedzieć, że dziś role nieco się odwróciły. To, co w karbonie tworzyło wysokie lasy, dzisiaj tworzy niskie partie runa leśnego. W karbonie rosły także paprocie nasienne, które nie przetrwały do naszych czasów. Niektórzy uważają, że były one wstępem do ewolucji roślin okrytonasiennych. W karbonie na lądach rosły też nagozalążkowe kordaity. To właśnie ta biomasa, która przez 40 mln lat tworzyła lasy, utworzyła znany dziś węgiel kamienny – potwierdza dr Zuzanna Wawrzyniak.
Po roślinach z tamtego okresu pozostało w skałach coś jeszcze. - To pyłki i spory (zarodniki), czyli wszystko co służy roślinom do rozmnażania się. Zbudowane są ze sporopoleniny, która doskonale zachowuje się w skałach osadowych w zasadzie odkąd rośliny wyszły na ląd, czyli od ordowiku. Te drobinki nie są widoczne gołym okiem, ale można je zobaczyć pod mikroskopem. Wskazują one, że bioróżnorodność była większa, niż to, o czym mówią makroskamieniałości. Pozwalają także na określenie względnego wieku skał jako mikroskamieniałości przewodnie. Jeśli zobaczymy węgiel pod mikroskopem fluorescencyjnym, okaże się, że znajduje się w nim cała masa różnokolorowych drobinek. To pozostałości po tkankach roślin. Dzięki temu możemy stwierdzić, od czego pochodzi węgiel – dodaje pani geolog.
Skąd wziął się węgiel?
W karbonie, jako jedynym okresie w dziejach Ziemi, nie było tak dużej ilości materii roślinnej. Kiedy drzewa obumierały, kładły się jedne na drugich. Przysypywane były kolejnymi warstwami, czasem piachem czy mułem rzecznym, a także pyłami wulkanicznymi. W ten sposób odcinał się dostęp tlenu do biomasy. - Kiedy od materii roślinnej odetniemy tlen, a temperatura i ciśnienie zaczną się podwyższać, zachodzi proces uwęglenia. To właśnie on jest odpowidzialny za powstanie węgla. Jeśli takie warunki trwają długo, a czynniki takie jak temperatura i ciśnienie są wysokie, efektem tych procesów będzie węgiel kamienny. Jeżeli proces jest nieco słabszy i trwa krócej, da to węgiel brunatny. To, czy węgiel ma większą lub mniejszą energetyczność (mówiąc wprost ilość węgla w węglu) wynika właśnie z intensywności procesu uwęglenia. Na samym początku tego procesu powstają natomiast torfy. Inaczej powstają węgle drzewne, które w naszym muzeum mamy także z innych okresów. W karbonie występowały natomiast pożary, na co zdecydowany wpływ miała ilość tlenu w atmosferze. Węgiel oczywiście różni się składem, w zależności od rejonu występowania. U nas zawiera więcej paproci, natomiast są miejsca na świecie, gdzie skład jest nieco inny – podsumowuje dr Zuzanna Wawrzyniak.
Szymon Kamczyk
tixx, nie przetłumaczysz im...
Komentarz został usunięty z powodu naruszenia regulaminu
Halo, halo! Do życia roślin potrzebny jest dwutlenek węgla. To podstawowy związek potrzebny do fotosyntezy. Im więcej CO2 tym więcej "jedzenia" dla roślin. Takie są podstawy biologii roślin. Dlatego w okresach zwiększonej ilości CO2 w atmosferze życie flory rozkwitało.