Av Ben Slater*1
Introduksjon:
Kullsumper Er de klassiske terrestriske (landbaserte) økosystemene i Karbon-og Permperioder. De er skoger som vokste i Løpet Av Paleozoikum (omfatter Karbon og Perm) der volumet av plante biomasse dø og blir avsatt i bakken var større enn volumet av klastisk (korn av pre-eksisterende stein) materiale, noe som resulterer i en oppbygging av torv. Dette ble senere begravet, og til slutt omgjort til kull over geologisk tid. Disse sumpene ga opphav til de fleste av de store, industrielle kullreserver som er utvunnet i dag. Paleontologien til disse kulldannende økosystemene er godt kjent fra Karbonfjellene I Euramerika (dagens Europa og Nord-Amerika), på grunn av historien om kullutnyttelse i disse regionene. Imidlertid har omfattende sumpområder som produserte tykke kullreserver også dannet andre ganger I Jordens historie, spesielt I Permian. I Løpet Av De Tidlige Permene fortsatte kullsumpene I Euramerika å blomstre i Cathaysia (de tektoniske blokkene som dannet Dagens Kina), og over Hele Perm ble kullsumper dominert av frøplanter kalt glossopterider funnet På den Sørlige Halvkule superkontinentet Gondwana (dannet fra Dagens India, Australia, Antarktis, Afrika, Madagaskar og Sør-Amerika). Kullmyrene I Karboniferous (Fig. 1) Og Tidlig Perm dannet hovedsakelig i tropiske områder, mens Gondwanan kull sumper av Senere Perm dannet i høyere breddegrad tempererte områder. Kullskog utviklet seg hovedsakelig i lavlandet som elvedeltaer, men det er en forspenning i plantefossiliseringen fordi fossilisering er mest sannsynlig å forekomme i disse vannloggede habitatene, noe som betyr at fossiler av tørrere, høyereliggende plantesamfunn er mye mindre vanlige, så lite er kjent om plantene som vokste der.
Dannelse av kull:
Kull er i dag den fremste kilden til elektrisitet i verden, og en av de største kildene til menneskeskapt karbondioksid. Den dannes i stor grad gjennom akkumulering av død plantemateriale, som bygger opp i lag med torv. Hvis torven akkumuleres i anoksiske forhold (det vil si på steder der den ikke er utsatt for oksygen) som ved foten av en innsjø eller sump, eller hvis en skog oversvømmes av stigende hav, brytes ikke det karbonrike plantematerialet ned. Denne torven blir så begravet av sedimenter avsatt på toppen av den, og er utsatt for økende trykk og temperatur. Til slutt blir torvene lithified, eller komprimert til solid rock, og danner kull.
Kullkuler:
Mye av informasjonen vi har om kull-sumpplanter kommer fra den detaljerte undersøkelsen av kullkuler: plantemateriale som har blitt omgjort til fossiler gjennom permineralisering, en prosess der mineraler, i dette tilfellet kalsiumkarbonat, siver inn i organisk materiale og danner et internt kast av det. Kullkuler dannes ofte i sure torvmyrer, eller når sjøvann gjennomsyrer det komprimerte plantematerialet. Karbonatet danner en herdet ball som motstår kompresjon gjennom begravelse, og derved bevare plantens rester i eksepsjonell detalj; selv cellulære detaljer kan beholdes. Slike strukturer kan studeres ved hjelp av en rekke teknikker. En av de mest vellykkede er produksjonen av acetatskall, som innebærer å kutte kullkulen ved hjelp av en kraftig sag, og deretter dyppe kuttoverflaten i et bad med flussyre for å oppløse silika og karbonat som omgir fossilen, slik at de organiske restene står bare stolte av kuttoverflaten. Aceton helles på denne overflaten og et ark av acetat legges på det og deretter skrelles bort. Dette avslører et tverrsnitt gjennom kullkulen som viser den eksepsjonelle detaljene i (Fig. 2), som kan observeres under et mikroskop.
Planter av kullsumpene:
Lepidodendron
navnet Lepidodendron ble opprinnelig tildelt scaly trunk fossiler funnet ofte i Karbon kull tiltak(Fig . 3b), men det refererer nå til hele planten, som har blitt rekonstruert som en enorm trestørrelse organisme. Lepidodendron dominerte karbon kull sumper, og antas å ha nådd høyder på 40 meter. Det er ikke nært knyttet til dagens trær; i stedet Er Lepidodendron en lycopsid, nærmere knyttet til moderne klubbmosser og quillworts. Den tykke stammen dannet en pol, som ikke hadde noen grener, bortsett fra kronen øverst på den modne planten. Det skalalignende mønsteret på stammen ble produsert av blad arr (puter hvor brosjyrer falt bort). Det var sannsynligvis grønt i livet fordi, i motsetning til i moderne trær, var stammen sammensatt av fotosyntetiserende vev. Grenene på kronen av den modne Lepidodendron avsluttet i reproduktive strukturer som ligner på kjegler (Fig. 3a). Reproduksjon var via sporer som i moderne lycopsids, snarere enn frø som i de fleste moderne planter. Det har blitt utledet fra sammenligninger med moderne lycopsider at mange arter Av Lepidodendron reproduserte bare en gang i slutten av livet. Det har også blitt anslått at planten kan ha vokst til full høyde på bare 10-15 år. Lepidodendron vokste i tette stands, som vi vet fra samlinger av fossile stubber, men kalesjer av disse skogene ville ha vært mye mer åpen enn de moderne regnskoger. Fordi Lepidodendron bare forgrenet for å danne en krone når moden, ville mange av de trelignende plantene i en skog ha vært juvenile poler som blokkerer bare en liten mengde lys.
røttene Til Lepidodendron er vanlige fossiler i seg selv, og får navnet Stigmaria.
Calamites
Calamites er ofte funnet stamme fossiler av kull tiltak (Fig. 4a, b). Disse stilkene er ridged med delt segmenter, noen nå 60 centimeter over, og bred nok til å foreslå at i livet plantene kan ha nådd opp til 20 m i høyde. Planter som dannet disse stilkene er nære slektninger til moderne horsetails. Bladene ble arrangert i sirkulære hvirvler og plantene vokste i de våteste områdene av kullmyren, rundt innsjøer og elvemarginer.
Sphenopsider
sphenopsidene har lignende utseende Til Calamites, som de er nært beslektet med, men antas å ha vært mye mindre planter med en rekke høyder. Noen var vine-lignende scramblers. Bladene vokste på stilkene i hvirvler, kalt Ringaria (Fig. 4c).
Bregner
Bregner var en vanlig komponent i kulldannende økosystemer fra Karbon – og Permperioder, akkurat som i mange miljøer i dag. De varierer fra små buskformede planter til store trebregner. Trebregner av Ordenen Marattiales er vanlige fossiler av De Britiske Karbon Kulltiltakene, som forekommer i kullkuler og som flattede adpressionsfossiler (dannet av både kompresjon og et inntrykk).
Pteridosperms
denne mangfoldige gruppen av planter er uformelt kjent som ‘frø-bregner’ fordi deres blad fronds overfladisk ligne de av ekte bregner, men i motsetning til ekte bregner pteridosperms gjengitt via store frø ved foten av bladene. Gruppen er nå antatt å være paraphyletic, noe som betyr at den inneholder flere grupper av planter som bare er fjernt relatert til hverandre. Planter kalt pteridospermer var vanlig i Både Karbon og Perm våtmark økosystemer.
Glossopterids
glossopteridene dominerte kullsumpene på Den Sørlige Halvkule med høyere breddegrader i Mellom-Og Sen Perm. Navnet på gruppen kommer fra felles blad fossil Glossopteris, et navn som nå brukes for hele rekonstruert anlegget. Glossopteris var tre-størrelse og bar store tunge-formet blader, som ble muligens utgytt i løpet av høsten på høyere breddegrader. Røttene Til Glossopteris er kjent Som Vertebraria (Fig. 4d), oppkalt fordi de ser ut som ryggradene når de ses på langs. Vertebraria-røttene var fylt med luftkamre, som kan ha vært en tilpasning til de skumle, vannlatte jordene der de vokste. Store mengder glossopteris fossiler ble funnet blant restene Av Kaptein Robert Falcon Scott og hans fire følgesvenner etter Den Britiske Terra Nova-Ekspedisjonen Til Antarktis (1910-13), som endte i katastrofe, med død av alle medlemmer av ekspedisjonen. Fordelingen Av Glossopteris over de nå spredte sørlige kontinenter (Fig. 5) ble sitert som tidlige bevis til støtte for teorien om kontinentaldrift foreslått Av Alfred Wegener (1880-1930).
Dyr av kullsumpene:
de rike habitatene fra kullsumpene var hjemsted for et variert utvalg av dyreliv, hovedsakelig hvirvelløse leddyr. Edderkoppdyr som skorpioner og trigonotarbider (Fig. 6a) var blant de dominerende rovdyrene I Karbonskogen. Trigonotarbider er utdødde edderkoppdyr som ligner på moderne edderkopper, men mangler evnen til å spinne silkebaner. Myriapoder (tusenfugler, tusenfugler og to mindre grupper) var også tilstede i disse kulldannende terrestriske økosystemene. Tusenbein (Fig. 6b) var blant de første dyrene som koloniserte det terrestriske miljøet, og var rikelig som detritivores (feeding on decomposing organic matter) I Karboniferous skoger. Noen Carboniferous Og Tidlig Perm tusenbein vokste veldig stor; en slekt, Arthropleura, nådd lengder på opptil 3 m.
Andre gigantene i Paleozoikum kull sumper inkludert slektninger av moderne øyenstikkere, fra slekten Meganeura (Fig. 7) I Karbon Og Meganeuropsis I Permian, som oppnådde vingespenner på opptil 75 cm. Disse ville ha vært topp rovdyr, sikkert i luften under modenhet og sannsynligvis i vannet under nymfstadiet. Andre leddyr som ofte finnes i kullskog økosystemer er tidlige slektninger av kakerlakker og midd. Vertebrater som bodde i Karbonskogen, inkluderte tidlige slektninger til amfibier og de første reptilene. Fossile rester av noen av de eldste sanne amniotiske reptilene, Som Hylonomus lyelli, finnes i de hule stubber av store planter av Pennsylvanian (Øvre Karboniferøse) kullavsetninger Av Joggins I Nova Scotia, Canada. Det har blitt foreslått at reptiler enten levde inne i disse ødelagte stubber eller skjermet der fra skogbranner, gitt at noen av restene er rike på kull. Ved siden av de jordiske skapningene bodde mange akvatiske dyr i innsjøene, bassengene og vannveiene til kullmyrene. Disse inkluderte krepsdyr, muslinger, hesteskokrabber tilpasset å leve i fersk eller brakkvann, og fisk inkludert ferskvannshaier.
Skjebnen til kullsumpene:
kullsumpene i Tropisk Euro-Amerika krympet gradvis mot Slutten Av Karbon, på grunn av klimaendringer og fordi lavlandet de okkuperte ble ødelagt av fjelloppheving. Derimot, i våtere områder som Cathaysia, Karbon regnskog fortsatte å blomstre godt inn I Perm. Gjennom Permian ble klimaet stadig varmere, noe som førte til reduksjon Av den Sørlige Halvkule iskappen. Dette favoriserte hardføre, frøbærende planter som glossopterids. Slutten Av Perm-Perioden, for 251 millioner år siden, så den største masseutryddelsen kjent i livets historie, med anslagsvis 95% av alle arter på Jorden dør ut. De glossopteriddominerte kullsumpene I Gondwana var blant ofrene for denne masseutryddelsen. Ingen kullforekomster er kjent fra bergarter Av Tidlig Trias. Tynt kull av begrenset omfang bare tilbake I midtre trias bergarter, noen ti millioner år senere, etter det som er kjent for geologer og paleontologer som kull gap. Det antas at dette gjenspeiler utryddelsen av kulldannende økosystemer, og at det tok mange millioner år før nye plantegrupper tilpasset seg for å skape våtmarksformende habitater.
Forslag til videre lesning:
Cleal, C. J. & Thomas, Ba 1994. Plant Fossiler Av Den Britiske Kull Tiltak. Dorchester: Den Paleontologiske Foreningen. ISBN 0901702536
Cleal, C. J. & Thomas, Ba 2009. En Introduksjon Til Plantefossiler. Cambridge: Cambridge University Press.S. ISBN 978052188715.1
1 Skole For Geografi, Jord-Og Miljøvitenskap, University Of Birmingham, Edgbaston, Birmingham B15 2tt, STORBRITANNIA.