Ultima parte a Paleozoicului, era evoluţiei şi răspândirii pe întreaga planetă a vieţii pluricelulare şi a apariţiei grupelor de animale întâlnite şi astăzi, include două epoci: Carboniferul şi Permianul. Continuă cucerirea uscatului de către tot mai multe specii.
Continuă şi tendinţele de evoluţie generale. Paleozoicul se sfârşeşte cu cea mai dramatică extincţie din istoria vieţii terestre, în care puţin a lipsit ca Pământul să fie sterilizat. Lovitura grea dată astfel organismelor va deschide drumul spre o nouă dominaţie planetară, cea a dinozaurilor, pe întreg parcursul erei Mezozoice.
Istoria Pământului. Paleozoicul de mijloc (3)
Carbonifer (359 – 299 milioane de ani)
Viaţa este deja bine stabilită pe uscat. Dintre speciile de vertebrate, domină amfibienii, dintre care se va dezvolta o ramură ce va da naştere reptilelor, primele vertebrate ce nu vor mai depinde de mediul acvatic. Artropodele sunt foarte răspândite şi ating dimensiuni mari. Un nou supercontinent se formează. Dar caracteristica de la care vine şi numele epocii este vasta întindere de păduri, care vor da naştere peste milioane de ani la vaste zăcăminte de cărbune, exploatate de omenire astăzi.
Geografia şi clima. Cele două mari continente formate deja în epocile anterioare, Gondwana şi Euramerica (Laurussia), se unesc şi formează supercontinentul Pangea, ce înglobează aproape tot uscatul. Această coliziune determină o intensă formare de lanţuri muntoase.
Pangea are forma aproximativă de “pack-man’, în gura acestuia fiind oceanul Tethys. Imensul ocean ce înconjoară supercontinentul şi acoperă restul planetei este acelaşi Panthalassa.
Clima rece a Devonianului târziu ia sfârşit şi un nou efect de seră se instalează. Nivelul apelor creşte, astfel că mările puţin adânci acoperă zone continentale întinse. În prima parte a Carboniferului clima nu este doar caldă, dar e atât de stabilă încât practic nu există anotimpuri, diferenţele fiind atât de mici încât plantele nu înregistrează cercuri anuale.
Situaţia durează până ce Pangea se formează; coliziunea continentelor lasă mai puţin spaţiu pentru mări, iar deplasarea către sud a Gondwanei duce la formarea de gheţari, ceea ce determină o nouă scădere a nivelului oceanului.
Temperaturile scad constant în a doua parte a Carboniferului, până la instalarea unei perioade glaciare. Aceste schimbări duc la fragmentarea şi apoi dispariţia unor zone foarte întinse de păduri; acestea stau la baza formării zăcămintelor de cărbune.
Formarea cărbunelui. De ce a fost Carboniferul atât de propice pentru depozitele de cărbune, comparativ cu orice altă epocă? În primul rând, suprafaţa acoperită de păduri era imensă, iar forme de viaţă care să consume vegetale erau puţine şi nu prea răspândite. Plantele mureau într-un ritm mult mai rapid decât se descompuneau şi s-au acumulat. Cum a intervenit şi schimbarea climatică, toate acestea s-au amplificat.
În al doilea rând a contribuit şi compoziţia plantelor de atunci. Coaja lor era mult mai groasă; procentul coajă - lemn era de 8 la 1, în unele cazuri de 20 la 1 - în prezent de sub 1 la 4. Coaja juca şi un important rol de suport, însă conţinea un procent mare de lignină. Lignina este un polimer organic întâlnit şi în prezent în plante, dar primează celuloza. Substanţa este insolubilă şi greu de digerat, acumulându-se şi păstrându-se în sol pe termen lung, conservând şi alte substanţe.
Viaţa. Viaţa acvatică înfloreşte în mările calde în prima parte a Carboniferului; moluşte, artropode, corali, brahiopode şi echinoderme (în special crinoide) abundă. Sunt răspândite foraminiferele (amoebe marine). Amoniţii şi alte cefalopode sunt abundente, vânând uşor organisme mai puţin mobile ce se găsesc pretutindeni. Peştii osoşi sunt răspândiţi, şi foarte comuni sunt rechinii; aceştia din urmă se diversifică mult, chiar şi în apă dulce. În schimb trilobiţii sunt în declin, mult mai rari ca în epocile anterioare, iar peştii acoperiţi de armuri grele dispar complet, lăsând loc noilor exemplare mult mai rapide. Deltele se extind, formând un mediu propice pentru dezvoltarea organismelor de apă dulce.
Stethacanthus, o specie de rechin
credit: Wikimedia Commons
Plantele Carboniferului sunt cel mai bine cunoscute şi păstrate, datorită depozitelor uriaşe de cărbune din acea vreme. Ferigi, muşchi, copaci în trepte şi primele conifere erau dintre cele mai răspândite. Muşchii din acea vreme erau adevăraţi arbori cu înălţimi de până la 30 metri; e adevărat că se înrudesc cu minusculii muşchi de astăzi, însă nu sunt strămoşii acestora. Ferigile aveau şi exemplare asemănătoare celor de astăzi, însă erau şi arbori ce aparţineau acestei familii.
Ciupercile găsesc mediu propice să se înmulţească şi pe uscat, şi în apă. Toate clasele moderne de ciuperci se regăseau deja la sfârşitul Carboniferului.
Abundenţa plantelor favorizează înmulţirea organismelor terestre. Nevertebratele sunt reprezentate de arahnide (păianjeni), miriapode, şi apar insectele zburătoare şi melcii neacvatici. Insectele fără aripi sunt şi ele foarte răspândite. Unele specii ale acestor grupe ating mărimi uriaşe; mediul favorabil, umed şi cald, dar în special procentul mare de oxigen ar fi principalele cauze pentru această dezvoltare unică în istorie. Mărimea artropodelor este limitată în special de sistemul lor respirator, iar în Carbonifer oxigenul a ajuns la cel mai ridicat nivel atins vreodată, 35%, comparativ cu 21% cât reprezintă azi. Acest lucru s-a datorat, evident, ariei foarte mari de răspândire a pădurilor epocii, comparativ cu dezvoltarea încă temperată a animalelor consumatoare de oxigen.
Astfel în Carbonifer se întâlnesc miriapode uriaşe, Arthropleura fiind cea mai mare nevertebrată ce a trăit vreodată pe uscat, cu o lungime de 2,6 metri! Meganeura, o insectă zburătoare asemănătoare libelulelor, avea o deschidere a aripilor de 75 cm, deţinând şi ea un record, cel de cea mai mare insectă zburătoare din istorie.
Meganeura
credit: Wikimedia Commons
Vertebratele continuă cucerirea uscatului. Carboniferul este epoca răspândirii la scară mare a tetrapodelor. Artropodele ce se găsesc din abundenţă devin hrană pentru tetrapode; acestea încă nu sunt erbivore; abia mai târziu vor evolua asemenea specii.
Ieşirea din apă a animalelor şi tendinţa climei carbonifere de a deveni tot mai aridă cu timpul au crescut importanţa oului amniotic pentru reproducere. Dacă amfibienii rămân încă legaţi de apă şi în acest sens, deoarece ouăle lor nu au protecţie pentru a rezista mediului terestru, iar fecundarea se producea tot acvatic, apar specii ce îşi pot depune ouăle pe uscat, acestea fiind protejate de membrane groase şi mai târziu de coajă.
Aceste animale capabile să depună ouă pe uscat se vor împărţi rapid în două mari grupe: sinapsidele (din care vor evolua în viitor şi mamiferele) şi diapsidele (din care vor face parte crocodilii, dinozaurii şi păsările, pe de o parte, iar reptilele pe de altă parte). Reptilele cunosc o dezvoltare extensivă în Carboniferul târziu.
Colapsul pădurilor carbonifere. Sub acest nume este cunoscută extincţia de la sfârşitul Carboniferului. Cauzele acestui eveniment sunt multiple. Prima ar fi nivelul tot mai redus al dioxidului de carbon, reducere la care au contribuit chiar pădurile imense; scăderea a dus la diminuarea temperaturilor, clima devenind tot mai rece. Gheţarii s-au format, astfel nivelul mărilor s-a redus cu 100 metri.
Datorită răcirii climatice pădurile, în special cele tropicale adaptate la umiditate crescută şi căldură, încep să se restrângă treptat. Din pădurile continue rămân fragmente, apoi doar insule de copaci.
În atmosfera saturată de oxigen este posibil ca o parte din păduri să fi fost devastate de foc, orice incendiu fiind amplificat comparativ cu prezentul.
Este posibil chiar ca printre cauze să se fi numărat şi vulcanismul sau impactul meteoritic. Urme ale unor astfel de cataclisme au fost găsite datând din acea vreme; acestea nu au fost atât de importante pentru a reprezenta o cauza unică a extincţiei, dar ar fi putut avea o contribuţie însemnată.
Înaintea colapsului pe tot cuprinsul Pangeei se găseau aceleaşi specii de vieţuitoare; după colaps fiecare insulă de pădure supravieţuitoare evoluează separat. Amfibienii primesc o lovitură destul de grea şi multe specii dispar, în schimb reptilele se dezvoltă, adaptându-se rapid şi ocupând nişele rămase libere.
Distrugerea pădurilor duce ulterior la scăderea procentului de oxigen din atmosferă. Artropodele uriaşe ale epocii nu pot face faţă – ori îşi reduc drastic dimensiunile, ori dispar.
Este posibil să se producă şi în timpurile noastre un colaps al pădurilor? Agricultura şi aşezările umane au redus drastic pădurile la nivel global în acest secol şi în cel trecut. Climatul schimbat datorită activităţii umane şi despăduririle ar putea duce la un astfel de eveniment nedorit. Urmările ar putea fi o drastică scădere a biodiversităţii cu un sfert din speciile existente dispărând, şi o scădere a nivelului de oxigen din atmosferă, ceea ce ar putea duce la afectarea vieţii marine prin anoxia oceanelor, la răcirea climatică ce poate determina alte extincţii. Este greu de prevăzut întreaga înlănţuire de cauze şi efecte.
Permian (299 – 251 milioane de ani)
Permianul este ultima epocă a erei paleozoice. Dominat de supercontinentul Pangea, înregistrează o climă mai aridă, cu zone deşertice în ariile continentale, şi ca urmare a dispariţiei pădurilor întinse. Noul mediu uscat este propice dezvoltării reptilelor, în detrimentul amfibienilor. Speciile amniotice se diversifică, apărând importante grupuri de animale ca mamiferele, broaştele ţestoase, lepidozaurii şi archozaurii. Epoca, şi deopotrivă era paleozoică, se sfârşesc cu cea mai dramatică extincţie din întreaga istorie a planetei.
Geografia şi clima. Supercontinentul Pangea îşi desăvârşeşte formarea, înglobând tot uscatul. Este prima oară de la formarea Rodiniei în Proterozoic când se uneşte o atât de mare masă continentală.
Datorită dimensiunilor Pangeei climatul devine zonal extrem. În interior, unde efectul moderator al oceanului nu ajunge, variaţiile de temperatură sunt importante, anotimpurile diferă drastic. Deşerturile devin comune, mai ales odată cu încălzirea treptată din Permian. Nivelul mării înregistrează doar creşteri uşoare.
Permianul târziu
credit: Ron Blakey, NAU Geology
Viaţa. Viaţa marină a acestei epoci este similară cu cea din Carbonifer. Corali, bureţi, brahiopode, foraminifere formează recifuri în zonele calde. Amoniţii, nautilii, echinodermele şi gastropodele sunt prădătorii comuni. Rechinii şi peştii osoşi populează mările.
Condiţiile de climă uscată au favorizat înmulţirea plantelor cu seminţe. Apar astfel primii copaci moderni, coniferele. Plantele iubitoare de apă sunt mult reduse în înălţime.
Insectele dezvoltă două grupe majore: hemipteroide (lăcuste şi purici) şi holometabole (muşte, viespi şi molii). Dar 90% dintre insectele din Permian erau gândaci zburători – aceştia aveau o serie de avantaje evoluţioniste şi devin la acel moment cele mai importante erbivore, alături de forme primitive de lăcuste şi libelule. Acum apar primele insecte ce se metamorfozează de la stadiul de larvă până la cel de adult.
Vertebratele terestre dezvoltă primele forme erbivore. Pentru o astfel de procesare a hranei este nevoie de caracteristici speciale: dinţi puternici cu suprafaţă mare de contact, un sistem digestiv complex care să proceseze o hrană mai greu digerabilă şi o mărime apreciabilă pentru a îngurgita cantităţi mari de plante, deoarece valoarea nutriţională a acestora este scăzută. Se dezvoltă terapsidele (reptile asemănătoare mamiferelor). Archozaurii sunt întâlniţi acum, grupă ce va da, în următoarea eră, naştere dinozaurilor. Nu există vertebrate zburătoare.
Extincţia Permian – Triasic (P-Tr). Este cea mai drastică extincţie din întreaga istorie a planetei, fiind numită şi Marea Moarte. Pământul este aproape sterilizat, puţine specii şi exemplare supravieţuind. 96% din viaţa marină dispare; trilobiţii, peştii placodermi, diferite grupe de corali, echinoderme şi foraminifere devin extincte. Brahiopodele, amoniţii, rechinii, peştii osoşi, crinoide şi alte grupe majore pierd majoritatea speciilor. Este singura dată când insectele suferă o pierdere majoră.
Pe uscat situaţia este uşor mai favorabilă, 70% din speciile terestre devenind extincte. Dispariţia parţială a sinapsidelor şi diapsidelor pavează drumul pentru dominaţia dinozaurilor. Pădurile de copaci de tip ferigă fac loc gimnospermelor (plante cu seminţe).
Cauzele acestui dezastru natural sunt multiple, iar extincţia este posibil să fi avut mai multe pulsuri, fiecare slăbind organismele supravieţuitoare. Cea mai acceptată cauză este vulcanismul ce a avut loc la acea vreme şi a format platoul siberian, corelată eventual cu un impact meteoritic major sau o serie de mai multe şi o bruscă eliberare de gaz metan de pe fundul oceanului. Este dificil de determinat dacă a fost vorba de un singur moment sau de o lungă perioadă punctată de cataclisme, dacă a fost o singură cauză principală sau o alăturare nefericită de diferite cauze; în 250 de milioane de ani cât s-a scurs de atunci dovezile păstrate nu sunt multe.
Temperatura a crescut brusc cu 8 grade Celsius. Concentraţia de dioxid de carbon ajunge 2.000 ppm (în prezent ea este de 388 ppm, cu 108 ppm mai ridicată decât înaintea revoluţiei industriale). Radiaţia ultravioletă devine mai puternică.
Unele descoperiri geologice sunt în favoarea unui impact: fulerene ce conţin urme de gaze nobile de origine extraterestră, fragmente meteoritice în Antarctica, formaţiuni bogate în metale ce sunt create de şocul unei coliziuni. Însă acestea nu susţin fără urmă de îndoială că un asemenea impact ar fi principala cauză a extincţiei.
Vulcanismul este cauza favorită a extincţiei din Permian. Erupţiile localizate în platoul siberian s-au produs într-o zonă cât două treimi din SUA, acoperind cu lavă 2.000.000 km2. Efectele secundare sunt nori de praf ce blochează lumina solară şi ploi acide, rezultând scăderea fotosintezei şi ruperea lanţurilor trofice. Mai mult, este posibil ca depozite vaste de cărbune (de menţionat că Siberia era în acel moment în zona ecuatorială, unde existaseră imense păduri) să fi luat foc, eliberând 3 trilioane de tone de dioxid de carbon în atmosferă. După scurta răcire datorată întunericului, când atmosfera s-a curăţat, a început să se producă un galopant efect de seră. Excesul de CO2 a dus şi la un ocean anoxic (fără oxigen).
Eliberarea metanului fixat pe fundul oceanului de organismele metanogene ar putea fi o altă cauză, de altfel una care ar suporta într-adevăr o extincţie de asemenea amplitudine, conform modelelor. Este însă mai degrabă o cauză secundară, ce urmează poate vulcanismului ce a declanşat instabilitatea sedimentelor ce înglobau metanul. Dacă însă această eliberare a avut efecte globale, reintegrarea metanului şi dispariţia sa din atmosferă ar fi trebuit să aibă loc nerealist de rapid.
Cele mai afectate forme de viaţă au fost nevertebratele marine, în special speciile cu schelet pe bază de carbonat de calciu. Din fericire, în acea perioadă era deja erau bine stabilite ecosisteme pe uscat, altfel viaţa ar fi fost serios ameninţată. Viaţa acvatică a avut pierderi mai mari deoarece organismele de aici sunt mult mai sensibile la schimbările în nivelul de dioxid de carbon, acesta fiind de 28 ori mai solubil în apă decât este oxigenul.
Este singura dată când insectele sunt serios afectate de un eveniment nefast. O serie întreagă de ordine incluse în această grupă dispar. Plantele sunt afectate mai degrabă în ceea ce priveşte distribuţia lor ulterioară decât ca specii dispărute ca urmare directă a extincţiei permiene. Erbivorele, mai ales cele de dimensiuni mari, suferă în mod special.
După extincţie formele de viaţă oportuniste au apărut şi s-au dezvoltat rapid. Nişele rămase libere sunt rapid ocupate. Însă refacerea ecosistemelor distruse sau înlocuirea lor, creşterea biodiversităţii, reinstaurarea lanţurilor trofice durează o perioadă mult mai îndelungată. Această perioadă de convalescenţă nu a început înainte de 4 până la 6 milioane de ani după extincţie, şi s-a finalizat după 30 milioane de ani.
Istoria Terrei. Triasicul şi Jurasicul (5)
