Karbon

Karbon je páté období prvohor (paleozoika), které trvalo přibližně od 358,9 do 298,9 milionu let a následovalo po devonu, zatímco předcházelo permu. Název „karbon“ pochází z latinského carbo – uhlí – a odkazuje na rozsáhlá ložiska černého uhlí, která vznikla právě v této době.

O karbonu se často mluví jako o „věku uhlí“, ale takové označení je vlastně jen vstupní brána do mnohem pestřejšího světa. V karbonu se planeta proměnila v mozaiku mokřadních lesů, říčních niv, zaplavovaných oblastí i sušších okrajů.

Lesy přesliček a plavuní

Představte si les – ale ne takový, jaký známe dnes. Místo dubů a smrků byste stáli mezi obrovskými plavuněmi, například rody Lepidodendron a Sigillaria, jejichž kmeny připomínaly šupinaté sloupy. Mezi nimi vyrůstaly stromovité přesličky rodu Calamites a také kapraďosemenné rostliny – podivná skupina, která měla listy jako kapradiny, ale rozmnožovala se semeny.

Tyto pralesy nebyly jednotvárné. Šlo o pestrou krajinu s různými ekologickými zónami. V hlubších mokřadech dominovaly plavuně, na sušších nebo živinami bohatších místech se prosazovaly kapradiny a „semenné kapradiny“.

Přibližně před 320 miliony let se na Zemi objevily první jehličnany a také glossopteridní rostliny, které se později staly významnou součástí pravěké flóry jižních kontinentů. Vegetace karbonu se zároveň dále rozvíjela, vznikaly například první liány přizpůsobené šplhavému způsobu života. Rozsáhlým lesům ale stále dominovaly především plavuňovité rostliny, kapraďosemenné rostliny a kordaity, tedy vysoké dřeviny tvořící husté bažinaté porosty.

Svět mezi vodou a souší

Karbonská krajina byla domovem živočichů, kteří se teprve učili žít na souši. Poprvé se objevili letci v podobě hmyzu, na pevnině vznikaly stabilní ekosystémy a ve vodě pokračovala obrovská diverzita života. Mokřadům vládli obojživelníci, mezi nimiž převládali zástupci skupiny Temnospondyli. První plazi – přesněji řečeno amnioti – začali objevovat výhody života mimo vodu.

Amnioti (blanatí)

Ve svrchním karbonu se objevují první amnioti, což byla skupina obratlovců, která během evoluce získala zásadní výhodu – schopnost rozmnožovat se nezávisle na vodě. Jejich embrya se nově vyvíjejí v prostředí chráněném speciální blánou zvanou amnion, která vytváří „vodní vak“ kolem zárodku. Díky tomu mohli první amnioti před více než 300 miliony let osídlit suchou pevninu. Do této skupiny dnes patří plazi, ptáci i savci včetně člověka.

• Vývoj amniotického vejce byl jedním z nejdůležitějších kroků v historii života na Zemi.

V karbonu se objevili první býložraví tetrapodi, tedy čtvernožci. Ve stejném období se zároveň začínají objevovat i první synapsidi, skupina obratlovců, z níž se později vyvinuli savci. Ke konci karbonu se objevují také první zástupci diapsidů, významné vývojové větve plazů typické lebkou se dvěma spánkovými otvory. Diapsidi se v dalších obdobích výrazně rozšířili a postupně dali vzniknout mnoha důležitým skupinám plazů, například dinosaurům, krokodýlům i ptákům.

Karbonské moře

V mořích se dařilo žralokům, rybám i bezobratlým, například lilijicím a ramenonožcům, jejichž schránky se podílely na vzniku hornin. Z trilobitů zbyl už jen jeden řád Proetida. Objevují první chimérotvární paryby a také nejstarší známé chiméry. Tito mořští obratlovci patří mezi chrupavčité ryby a jsou příbuzní žralokům a rejnokům. Chiméry se vyznačovaly specifickou stavbou lebky, dlouhým ocasem a čelistmi uzpůsobenými k drcení potravy, například měkkýšů či korýšů. Přestože dnes tvoří poměrně malou skupinu hlubokomořských ryb, jejich evoluční historie sahá právě do karbonu.

Další živočichové karbonu – moře

• Goniatiti – hlavonožci podobní amonitům, důležité fosilie.
• Ramenonožci – hojní filtrátoři s vápenitou schránkou.
• Lilijice – přisedlí živočichové připomínající rostliny.
• Další ostnokožci.
• Dírkonošci – mikroskopičtí tvůrci schránek.
• Koráli - v karbonu vytvářeli rozsáhlé útesy v teplých mělkých mořích.
• Žraloci – vrcholoví predátoři moří.
• Helicoprion – žralok se spirálovitými zuby.
• Paprskoploutvé ryby – rozmanitá skupina ryb.
• Lalokoploutvé ryby – příbuzní prvních suchozemských obratlovců.
• Trilobiti – vymírající skupina členovců.
• Mlži – dvouchlopňoví bezobratlí na mořském dně.

Na obr: ilustrace Helicoprion od Nobu Tamury BY-SA 4.0

Hmyz a členovci

V období karbonu patřili mezi nejrozšířenější zástupce hmyzu především švábi. Současně docházelo k výraznému vývojovému rozmachu křídlatého hmyzu. Poprvé se také výrazněji prosazuje býložravý hmyz, jenž začíná využívat bohatou vegetaci karbonových pralesů. Vedle hmyzu se rozvíjeli i další členovci, zejména štíři a pavouci, kteří patřili mezi důležité predátory tehdejších souší.

Obří hmyz

Karbon proslavili „hmyzí obři“. Ve vzduchu létal dravý hmyz jako Meganeura, připomínající vážky s rozpětím křídel přes půl metru.

Na obr: Meganeura - obří příbuzná vážek žijící v pozdním karbonu asi před 305 miliony let. Měla rozpětí křídel až kolem 70 cm, takže patřila k největším létajícím členovcům všech dob. 

Další letci karbonu

• Palaeodictyoptera – jedni z prvních létajících zástupců hmyzu
• Blattodea – první švábi (někteří létali)
• Orthoptera – raní rovnokřídlí
• Diaphanopterodea – hmyz schopný skládat křídla
• Namurotypus – velký létající hmyz karbonu

Arthropleura

Po zemi se plazil gigantický mnohonožkovitý tvor Arthropleura, který mohl dorůstat délky přes dva metry.

Na obr: Arthropleura dorůstala délky přes 2 metry, což z ní dělá největšího známého suchozemského členovce všech dob.

Důvody obřích forem

Často se říká, že za jejich velikost mohl vyšší obsah kyslíku v atmosféře. To je pravděpodobně část pravdy – více kyslíku mohlo usnadnit dýchání velkým tělům. Není to ale jediný důvod. Důležitou roli hrála i tehdejší ekologie: méně predátorů a dostatek potravy.

Mezi další živočichy období karbonu patřili například:

Tullimonstrum

Tullimonstrum je známé hlavně z naleziště Mazon Creek Fossil Beds v dnešním Illinois v USA. Byl to podivný mořský (nebo brakický) živočich s dlouhým chobotem zakončeným „klepety“ a očima na příčné tyčce. Dodnes se vědci přou, kam přesně v evoluci patří — jestli šlo o obratlovce podobného mihuli, nebo o úplně jinou skupinu.

Xenacanthus

Xenacanthus byl sladkovodní žralok žijící v karbonu a permu asi před 320–250 miliony let. Měl dlouhé úhořovité tělo a typický dlouhý trn vyrůstající z týlu hlavy. Žil v řekách a bažinách a lovil ryby i obojživelníky.

Orthacanthus

Orthacanthus byl velký sladkovodní žralok z karbonu a permu, blízce příbuzný rodu Xenacanthus. Měl dlouhé hadovité tělo, dvojlaločnou ocasní ploutev a výrazný trn za hlavou, pravděpodobně jedovatý. Dorůstal až kolem 3 metrů a byl vrcholovým predátorem tehdejších bažin a řek.

Edestus

Edestus byl podivný žralok žijící v karbonu asi před 315–299 miliony let. Měl unikátní spirálovitě uspořádané zuby vyrůstající dopředu z čelistí jako „nůžky“. Pravděpodobně byl rychlým mořským predátorem lovícím ryby a hlavonožce.

Rhizodus

Rhizodus byl obrovský dravý lalokoploutvý rybí predátor žijící v karbonu asi před 330–310 miliony let. Dorůstal až kolem 6 –7 metrů a měl velké kuželovité zuby. Patřil mezi největší sladkovodní ryby své doby a lovil jiné ryby i rané čtvernožce.

Diplocaulus

Diplocaulus byl malý vodní obojživelník z pozdního karbonu a permu, známý hlavně svou lebkou ve tvaru bumerangu. Žil v řekách a bažinách Severní Ameriky asi před 300–260 miliony let. Zvláštní tvar hlavy mu možná pomáhal při plavání nebo jako ochrana před predátory.

Proměnlivé klima

Karbon nebyl jen vlhký a zelený. Ve skutečnosti probíhal během tzv. pozdně paleozoické doby ledové, takže klima kolísalo a lišilo se region od regionu.

Paleogeografie: vznik Pangey a variské vrásnění

Na počátku karbonu byla Země rozdělena mezi velké kontinenty Gondwana, Laurussie a Sibiř. Postupným pohybem litosférických desek docházelo k jejich sbližování, které vyústilo ve vznik superkontinentu Pangea.

Tento proces byl doprovázen mohutným variským (hercynským) vrásněním, jež zásadně ovlivnilo geologii Evropy včetně Českého masivu. Vznik rozsáhlého vnitrozemí Pangey měl zásadní dopad na klima – podporoval sušší podmínky a postupnou aridizaci.

Více kyslíku než dnes

Atmosféra v karbonu obsahovala více kyslíku než dnes, což mělo jeden překvapivý důsledek: častější požáry. Karbon je prvním obdobím v historii Země, kdy máme důkazy o rozsáhlých lesních požárech. Oheň se tak stal součástí ekosystémů, podobně jako dnes.

Jak vzniklo uhlí

Základní princip vzniku uhlí je vlastně jednoduchý. V mokřadech se hromadila odumřelá rostlinná hmota, která se kvůli nedostatku kyslíku nerozkládala úplně. Vznikala rašelina. Když byla později překryta sedimenty, tlak a teplota ji během milionů let přeměnily na uhlí.

Přelom karbonu a permu

Na konci karbonu a začátku permu došlo k zásadní proměně Země. Pokračující ochlazování a vysušování klimatu, spojené s dokončováním superkontinentu Pangea, vedlo k ústupu rozsáhlých mokřadních pralesů. Uhelné bažiny, typické pro karbon, mizely a byly nahrazovány suššími ekosystémy, v nichž se prosazovaly odolnější semenné rostliny, například první jehličnany. Změny prostředí zásadně ovlivnily i živočichy – obojživelníci ustupovali a na souši se začali více prosazovat plazi, lépe přizpůsobení suchým podmínkám.

Na obr: Edaphosaurus - býložravý synapsid žijící na konci karbonu a v permu asi před 305–275 miliony let. Měl mohutné tělo a vysokou hřbetní plachtu tvořenou prodlouženými obratli s příčnými výběžky. Patří mezi nejstarší známé velké suchozemské býložravce.