石炭紀: 事実、情報、タイムライン

石炭紀は 古生代 の一部です。この地質時代は、デボン紀の終わりから始まりペルム紀が続く、この時代の後半に起こりました。古生代で最も長い期間で、約3億5,890万年前（デボン紀末）からペルム紀が始まる2億9,890万年前までの6,000万年続きます。

この時代は、特にアジア、北欧、北アメリカ東部および中西部全域で大量の石炭が堆積したため、「石炭の産出」を意味する「石炭紀」と名付けられました。当然のことながら、この時代は地球上の石炭の大部分が生産された時代です。低地の湿地帯の森林に生えていた樹皮のある木が石炭を産出しました。巨大なクラブコケ、大きなつくし、そびえ立つ木々、木生シダなどの植物もたくさんありました。植物の破片からの有機堆積物が石炭堆積物を形成し、現在でもそれを燃やしています。しかし、ほとんどの期間で両生類が優勢だったため、多くの人がこの時代を「両生類の時代」とも呼んでいます。

石炭紀は、ミシシッピ時代とペンシルバニア時代という 2 つの主要なサブ時代 (時代) に分けられます。それぞれはさらに数百万年をかけて上・中・下に分かれます。

ミシシッピ海流は約 3 億 5,920 万年前に始まり、約 3 億 1,810 万年前まで続きました。一方、ペンシルバニアンは約 3 億 1,810 万年前のミシシッピ川の終わりに始まり、約 2 億 9,900 万年前まで続きました。

石炭紀には地球の歴史を形成し、現在に至るまで影響を及ぼしているいくつかの出来事が起こりました。この期間は高濃度の二酸化炭素で始まり、初期には世界の平均気温が高くなりました。しかし、森林の急速な成長により、二酸化炭素レベルは以前の8倍に低下しました。氷河も形成され始め、この期間の半ばには地球の平均気温が低下しました。これにより、大気中の酸素量が過剰になり、最近では 21% でしたが、ピークでは 35% に達しました。石炭紀の森林は湿地帯であり、地表の大部分を覆っていました。

石炭紀の間、地球の大陸は集まってパンゲア超大陸を形成し始めました。ゴンドワナ大陸とユーラメリカ大陸は、地殻プレートの動きにより数百万年にわたって互いに向かって移動した後、衝突しました。この衝突により一部の陸塊が隆起し、山の形成につながりました。これらの山々を覆う植物はなかったので、風化した部分はデルタ地帯や氾濫原に洗い流されました。アフリカプレートは、ペンシルバニアプレートの終わりに向かって北アメリカ東部プレートとも衝突しました。

この大陸の融合は気候にも影響を与え、暖かい海流を乱し、広範囲にわたる氷河を引き起こしました。その結果、気候は乾燥と寒冷になり、主要な熱帯雨林に影響を与え、最終的にはその衰退につながりました。これが地球上の大規模な石炭鉱床の形成の起源です。

石炭紀には、両生類の多様性とサイズが大幅に増加しました。これらの動物の中には、現代のワニに似た捕食性の動物もいました。彼らは凶悪な歯を持ち、長さは最大20フィートでした。一部の個体は、水から離れた場所でも長期間生存できるよう、厚く鱗状の皮膚を発達させました。

一部の両生類は羊膜卵を産むように進化しました。これは、両生類が湿地の生息地に依存する必要がなくなるため、この時期の両生類にとって重要な進化的適応でした。卵の中の胚は、液体を保持し、空気の流れを可能にする膜で保護されていました。これが最終的に爬虫類の進化への道を切り開いた。

最終的に、この時代の大部分を特徴づけていた石炭紀の熱帯雨林は、終わりに向かって衰退し始めました。これは主に、気候が湿気の多い高温から乾燥した涼しい気候に変化するためです。この気候変動は、激しい氷河作用と海面低下によって引き起こされました。その結果生じた気候条件は、熱帯雨林とそこで生息する動物にとって好ましくないものとなりました。熱帯雨林はすぐに孤立した島になり、季節的に乾燥した生息地が周囲にありました。多くの異種植物が茂るそびえ立つ森林は、木生シダを含む多様性の少ない植物相に道を譲りました。

この期間を通じて繁栄し優勢だった両生類も、この崩壊ではうまくいかず、絶滅し始めました。この絶滅事件は生物多様性の重大な損失につながりました。しかし、爬虫類は、鱗や殻の硬い卵など、両生類よりも水分を保持しやすい重要な適応機能のおかげで、新たなより乾燥した気候で生き残り、繁栄するように適応しました。

石炭紀初期の地球の平均気温は高く、華氏約 68 度でした。しかし、石炭紀中期には気温が華氏53.6度付近まで低下した。この期間中に、大気中の二酸化炭素のレベルも（現在のレベルの 8 倍から）今日と同じレベルまで低下しました。

この期間、陸塊の緯度位置が気候を決定しました。赤道地域は熱帯条件によって特徴付けられました。高緯度は湿気が多く涼しいですが、中緯度は乾燥していました。

ゴンドワナ大陸はより寒冷な気候（南緯では華氏 86 度未満）であったため、北半球の更新世に発生したものと同様の大陸氷河を形成することができました。しかし、この期間、陸塊が巨大な氷原を維持できなかったため、北半球には氷河が存在しませんでした。

気候はトゥルネージアン期（ミシシッピ川の初期部分）に温暖化し、その後再び寒くなり、ヴィセアン期とセルプホフ期初期（ミシシッピ川の後期部分）にそれぞれ温暖化と寒冷化が起こりました。

ペンシルバニア亜期の始まりまでに、南極で氷河が形成され、ゴンドワナ大陸の大部分を覆うほどに成長しました。サイクロステムは、間氷期と氷期を持った最近の氷河期と同様に、氷河の大きさがミランコビッチサイクルによって制御されていることを示しています。この時期、氷床の季節的な融解によって冷たい底層水が流れ込むため、深海の温度は低かった。

気候の乾燥と寒冷化により、この期間の終わりに石炭紀の熱帯雨林が崩壊しました。

この時代には多様な動植物が生息していましたが、その多くは石炭紀の熱帯雨林の崩壊とそれが引き起こした大量絶滅によって失われました。石炭紀に存在した生命体には、植物、海洋および陸生の無脊椎動物、魚、四足動物が含まれます。

石炭紀は、特に海洋無脊椎動物にとって多様性に富んだ時代でした。石炭紀の海の生物は、それ以前のデボン紀とは著しく異なっていました。これはデボン紀後期に 起きた絶滅事件 によるもので、当時の海洋無脊椎動物のほとんどが絶滅した。したがって、石炭紀の海洋動物は異なる組成を持っていました。

石炭紀にも陸上動物の多様性が存在しました。これは、陸地の面積が拡大し、海が後退するにつれて増加しました。たとえば、テトラポッドはこの時期に繁栄しました。これらの四本足の脊椎動物は、デボン紀後期に初めて陸上に出現した後、さらに多くの種が進化しました。

この時代に主流を占めていた動物の中には、初期の両生類として水中で生活を始めた後、陸上に移ったものもあります。初期の爬虫類は革のような皮膚を発達させ、陸地の乾燥した地域に移動しました。彼らはまた、卵が成長するにつれて乾燥するのを防ぐために、卵を覆う革のよう​​なものを開発しました。

石炭紀中期の高酸素条件と湿気の多い条件により、昆虫は陸上で非常に大きく成長することができました。この時代は、 メガネウラ などの巨大な昆虫が支配していた時代でした。この昆虫は当時最大の昆虫の 1 つで、翼を広げると 23 ～ 28 インチでした。 トンボ の祖先として知られています。 アースロプレウラは 、この時期の石炭紀の林床に生息していたもう 1 つの大きな昆虫です。それは約30対の足を持つ巨大な ヤスデ で、長さは19.7インチ以上に成長する可能性がありました。

石炭紀には、巨大な森林に大きな木が生い茂るのも特徴です。温暖な気候のおかげでたくさんの植物が成長し、大きく成長しました！大木は樹皮で覆われ、湿地には巨大なシダが生えていましたが、草はありませんでした。大気中の高い酸素濃度は、二酸化炭素が豊富な環境で成長し繁栄する多数の植物に起因しています。したがって、植物も動物も巨大なサイズに成長する可能性があります。シダや木が枯れると、それらを分解するバクテリアがいない状態で水中にたどり着き、泥炭床を形成します。これらの泥炭層の重さは最終的に石炭に変わりました。