Как образуется каменный уголь

1. Каменноугольные леса росли настолько быстро и буйно, что все мёртвые листья, ветви и стволы деревьев, скапливавшиеся на земле, просто не успевали сгнить. В таких "каменноугольных болотах" слои отмерших останков растений образовывали залежи пропитанного водой торфа, который затем спрессовывался и превращался в каменный уголь. 2. Море наступает на сушу, образуя на ней отложения из останков морских организмов и слоев ила, которые впоследствии превращаются в глинистые сланцы. 3. Море отступает и реки наносят поверх сланцев песок из которого формируются песчаники. 4. Местность становится более заболоченной и сверху откладывается ил пригодный для образования глинистого песчаника. 5. Лес вновь вырастает, образуя новый угольный пласт. Подобное чередование слоев угля глинистого сланца и песчаника именуется угленосной толщей.

Великие каменноугольные леса. Среди пышной растительности лесов карбона преобладали громадные древовидные папоротники высотой до 45м, с листьями длиннее метра. Кроме них там росли гигантские хвощи, плауны и недавно возникшие семеноносные растения. У деревьев была крайне неглубокая корневая система, зачастую ветвившаяся над поверхностью почвы и росли они очень близко друг к другу. Вероятно, всё вокруг было завалено стволами упавших деревьев и кучами мертвых веток и листьев. В этих непроходимых джунглях растения разрастались настолько быстро, что так называемые аммонификаторы (бактерии и грибы) просто не поспевали вызывать гниение органических останков в лесной почве. В таком лесу было очень тепло и влажно, а воздух постоянно насыщен водяными парами. Множество заводей и болот представляло собой идеальные нерестилища для бесчисленных насекомых и ранних земноводных. Воздух был наполнен жужжанием и стрекотом насекомых — тараканов, кузнечиков и гигантских стрекоз с размахом крыльев почти в метр, а подлесок кишел чешуйницами, термитами и жуками. Уже появились первые пауки, по лесной подстилке сновали многочисленные многоножки и скорпионы.

Фрагмент окаменевшего папоротника алетоптериса из угленосной толщи. Папоротники процветали в сырых и влажных каменноугольных лесах, однако они оказались плохо приспособленными к более засушливому климату, сформировавшемуся в пермский период. Прорастая споры папоротника образуют тонкую хрупкую пластинку из клеток — проталлий, в котором со временем вырабатываются мужские и женские органы размножения. Проталлий крайне чувствителен к влаге и быстро высыхает. Более того, мужские половые клетки, сперматозоиды, выделяемые проталлием могут добраться до женской яйцеклетки только по водяной плёнке. Всё это мешает распространению папоротников, заставляя их придерживаться влажной среды обитания, где они встречаются и по сей день.

Растения каменноугольных болот. Растительный мир этих громадных лесов показался бы нам очень странным. Древние плауновидные растения, родственники современных плаунов, выглядели как настоящие деревья — высотой 45 м. Высоты 20 м достигали верхушки гигантских хвощей, странных растений с кольцами узких листьев, растущих прямо из толстых членистых стеблей. Были там и папоротники размером с хорошее дерево. Эти древние папоротники, подобно их ныне здравствующим потомкам, могли существовать только во влажной местности. Размножаются папоротники, вырабатывая сотни крохотных спор в твёрдой оболочке, которые затем разносятся воздушными потоками. Но прежде чем из этих спор разовьются новые папоротники, должно произойти нечто особое. Сперва из спор вырастают крохотные хрупкие гаметофиты (растения так называемого полового поколения). Они в свою очередь, производят на свет маленькие чашечки, содержащие мужские и женские половые клетки (сперматозоиды и яйцеклетки). Чтобы подплыть к яйцеклетке и оплодотворить её, сперматозоиды нуждаются в водяной плёнке. И лишь затем из оплодотворенной яйцеклетки может развиться новый папоротник, так называемый спорофит (бесполое поколение жизненного цикла растения). Меганевры были крупнейшими из когда-либо обитавших на Земле стрекоз. Насыщенные влагой каменноугольные леса и болота давали приют множеству более мелких летающих насекомых, служивших им лёгкой добычей. Громадные составные глаза стрекоз дают им почти круговой обзор, позволяя улавливать малейшее движение потенциальной жертвы. Прекрасно приспособленные к воздушной охоте, стрекозы за минувшие сотни миллионов лет претерпели весьма незначительные изменения.

Семенные растения. Хрупкие гаметофиты могут выжить лишь в очень влажных местах. Однако к концу девонского периода появились семенные папоротники — группа растений, сумевшая преодолеть этот недостаток. Семенные папоротники во многом походили на современные саговники или циатеи и точно так же размножались. Их женские споры оставались на породивших их растениях и там из них образовывались маленькие колбообразные структуры (архегонии), содержащие яйцеклетки. Вместо плавающих сперматозоидов семенные папоротники вырабатывали пыльцу, разносившуюся воздушными потоками. Эти пыльцевые зёрна прорастали в женские споры и выпускали в них мужские половые клетки, которые затем оплодотворяли яйцеклетку. Теперь растения наконец-то могли освоить и более засушливые области материков. Оплодотворённая яйцеклетка развивалась внутри чашеобразной структуры, так называемой семяпочки, которая затем превращалась в семя. В семени содержались запасы питательных веществ, и зародыш мог быстро прорасти. У некоторых растений имелись громадные шишки длиной до 70 см, в которых содержались женские споры и формировались семена. Теперь растения могли больше не зависеть от воды, по которой прежде мужские половые клетки (гаметы) должны были добираться до яйцеклеток и крайне уязвимая гаметофитная стадия была исключена из их жизненного цикла.

Теплые болота позднего карбона изобиловали насекомыми и земноводными. Среди деревьев порхали бабочки (1), гигантские летучие тараканы (2), стрекозы (3) и поденки (4). В гниющей растительности пировали гигантские двупарноногие многоножки (5). На лесной подстилке охотились губоногие многоножки (6). Эогиринус (7)— крупное до 4,5 м длиной земноводное, возможно, охотился на манер аллигатора. А 15-сантиметровый микробрахий (8) питался мельчайшим животным планктоном. У бранхиозавра (9), похожего на головастика были жабры. Урокордилус (10), зауроплевра (1 1) и сцинкозавр (12) больше напоминали тритонов, а вот безногая долихосома (13) сильно смахивала на змею.

Время земноводных. Выпученные глаза и ноздри первых земноводных располагались на самой макушке широкой и плоской головы. Такая "конструкция" оказывалась весьма полезной при плавании по водной поверхности. Некоторые из земноводных, возможно, подкарауливали добычу наполовину погрузившись в воду, как нынешние крокодилы. Возможно, они походили на гигантских саламандр. Это были грозные хищники с твёрдыми и острыми зубами, которыми они хватали свою жертву. Большое количество их зубов сохранилось в виде окаменелостей. Эволюция вскоре породила множество разнообразных форм земноводных. Некоторые из них достигали 8 м в длину. Более крупные по-прежнему охотились в воде, а их мелких собратьев (микрозавров) привлекало изобилие насекомых на суше. Были земноводные с крошечными ногами или вовсе без ног, что-то вроде змей, но без чешуи. Возможно, они всю жизнь проводили зарывшись в ил. Микрозавры походили скорее на небольших ящериц с короткими зубами, которыми они раскалывали покровы насекомых.

Первые рептилии. К концу каменноугольного периода в необозримых лесах появилась новая группа четвероногих животных. В основном они были невелики и во многом походили на современных ящериц, что неудивительно, ведь это были первые на Земле пресмыкающиеся (рептилии). Их кожа более влагонепроницаемая, чем у земноводных давала им возможность всю свою жизнь проводить вне воды. Корма для них имелось предостаточно: черви, многоножки и насекомые пребывали в их полном распоряжении. А спустя сравнительно короткое время появились и более крупные рептилии, которые стали поедать своих меньших сородичей. Необходимость возвращаться в воду для размножения у рептилий отпала. Вместо того чтобы метать мягкие икринки, из которых вылуплялись плавающие головастики, эти животные начали откладывать яйца в жесткой кожистой оболочке. Вылупившиеся из них детеныши являли собой точные миниатюрные копии своих родителей. Внутри каждого яйца имелся маленький мешочек, наполненный водой, где размещался сам зародыш, еще один мешочек был с желтком, которым он питался и, наконец, третий мешочек где накапливались испражнения. Этот амортизирующий слой жидкости предохранял также зародыша от ударов и повреждений. В желтке содержалось много питательных веществ и к тому времени, когда детеныш вылуплялся ему уже не требовался водоём (вместо мешочка) для дозревания, он был уже достаточно взрослым, чтобы самому добывать себе пищу в лесу.

Эмбрион нильского крокодила внутри яйца. Подобные яйца, устойчивые к высыханию, предохраняют зародыша от толчков и содержат в желтке достаточно пищи. Эти свойства яйца позволили рептилиям стать абсолютно независимыми от воды.

ПЕРВЫЙ ПОЛЕТ. Насекомые карбона были первыми существами, поднявшимися в воздух, причём сделали они это на 150 млн лет раньше птиц. Первопроходцами стали стрекозы. Вскоре они превратились в "королей воздуха" каменноугольных болот. Размах крыльев некоторых стрекоз достигал почти метра. Затем их примеру последовали бабочки, мотыльки, жуки и кузнечики. Но как же всё это начиналось? Во влажных уголках вашей кухни или ванной можно заметить маленьких насекомых, их называют чешуйницами (фото). Существует разновидность чешуйниц из тел которых высовывается пара крохотных пластинок, напоминающих закрылки. Если подвигать ими вверх-вниз, можно было согреться, скажем, как мы с вами согреваемся при беге на месте. Эти "закрылки" делались все крупнее и крупнее и насекомое стало использовать их для планирования с дерева на дерево спасаясь от хищников, например, пауков. Возможно, какое-то похожее насекомое и стало предком всех летающих насекомых. Может, оно расправляло эти пластинки на солнце, чтобы побыстрее согреться ранним утром.