Каменноугольный период: болота, уголь, ледники и амниоты
Почему каменный уголь связан с древними растениями, но не вся Земля была одним болотом? Разберём путь от местного торфяника к угольному пласту и отдельную историю наземных позвоночных.
Федеральная программа · базовый уровень · 11 класс
Возникновение и развитие жизни на Земле
Элементы программы, раскрываемые в этом уроке:
- Каменноугольный период палеозоя
- Различия экосистем и климата разных регионов
- Болотные растительные сообщества и образование части угольных пластов
- Оледенение Гондваны и колебания уровня моря
- Разнообразие наземных позвоночных и происхождение амниот
- Ископаемые растения и геологические свидетельства
Как это устроено
Название периода напоминает о крупных угольных месторождениях, но каменноугольный не был повсюду «угольным болотом». У экваториальных низин в некоторые интервалы были влажные растительные сообщества с древовидными плауновидными, хвощевидными, папоротниками и другими линиями. В иных местах существовали моря, более сухие территории и ледниковые области. Сравнение местонахождений и дат показывает мозаику сред; один музейный ствол нельзя распространить на весь земной шар.
Путь к части угольных пластов можно разобрать по шагам: растения создают органическое вещество; их отмершие части накапливаются во влажной среде; часть материала сохраняется как торфяное накопление; последующее захоронение, давление, нагрев и химические преобразования меняют состав. Это очень длительный геологический процесс. Неверно говорить, что любой лес со временем сам собой превратится в уголь или что отсутствие одного-единственного вида разлагателя полностью объясняет все каменноугольные пласты.
В позднем палеозое ледниковые покровы на частях Гондваны неоднократно менялись. Когда больше воды задерживалось на суше во льду, средний уровень моря мог падать; таяние действовало в обратном направлении. Поэтому в геологических разрезах могут чередоваться осадки разных сред. Ледниковые следы в южных широтах и влажные экваториальные болота не противоречат друг другу: они относятся к разным регионам и временам внутри долгого периода.
В истории наземных позвоночных важно происхождение амниот и их зародышевых оболочек. Амнион создаёт жидкостное окружение зародыша; другие оболочки участвуют в обмене веществ и газов. Это не значит, что каждое амниотическое яйцо обязательно имеет жёсткую скорлупу или что амниоты не нуждаются в воде вообще. Размножение современных млекопитающих также наследует амниотическое устройство, хотя развитие происходит внутри тела. Ископаемые позволяют исследовать отдельные ранние линии, но точные узлы родства продолжают уточняться.
Словарь урока
Каждое понятие — с примером
- Каменноугольный период
Пятый период палеозоя между девоном и пермью; в некоторых его областях существовали влажные лесные болота, оставившие угленосные толщи, а в других происходили оледенение и иные изменения среды.
Пример: Угольный пласт одного бассейна не доказывает, что весь мир в то время был покрыт одинаковыми болотами.
- Миссисипий и пенсильваний
Два последовательных подразделения каменноугольного времени, которые в североамериканской геологической традиции могут выделяться как отдельные периоды; школьная ФРП объединяет их в один каменноугольный период.
Пример: В музейной карточке североамериканский образец может быть назван пенсильванийским, хотя в школьной шкале его относят к каменноугольному периоду.
- Древнее углеобразующее болото
Местная влажная экосистема с большим поступлением растительных остатков и условиями, при которых часть органического материала сохранялась и захоранивалась в осадках.
Пример: В некоторых позднекаменноугольных низинах отмершие части древовидных плаунов накапливались во влажном грунте.
- Торф
Скопление частично разложившихся растительных остатков во влажной среде, где поступление и сохранение материала могут превышать его разложение; торф не является уже готовым каменным углём.
Пример: Болотный торф образуется из растительных остатков, но для превращения части древних торфяных толщ в уголь нужны последующее захоронение и изменения породы.
- Угольный пласт
Слой осадочной породы с высокой долей преобразованного древнего органического материала, возникший после накопления, захоронения и длительных геологических изменений исходного вещества.
Пример: Положение угольного пласта между слоями осадка помогает восстановить историю конкретного древнего бассейна.
- Древовидные плауны
Вымершие крупные представители линии плауновидных с древеснеющими опорными частями, не равные современным хвойным или цветковым деревьям.
Пример: Окаменевший ствол лепидодендрона из угленосных толщ показывает строение древовидного плауна.
- Каменноугольное оледенение
Длительная история роста и сокращения ледяных покровов в позднем палеозое, затрагивавшая прежде всего части Гондваны и связанная с изменениями климата и уровня моря.
Пример: Ледниковые отложения на древних южных материках сопоставляют с последовательностью морских слоёв, отражающих колебания уровня моря.
- Амниоты
Эволюционная линия четвероногих позвоночных с зародышевыми оболочками, включая амнион; к ней относятся современные млекопитающие и рептилии вместе с птицами, а ранние линии известны с позднего палеозоя.
Пример: Черепаха, воробей и человек — амниоты по общему происхождению, хотя условия развития их зародышей различаются.
- Амнион
Зародышевая оболочка, окружающая зародыш жидкостной средой в ходе развития амниот; её нельзя отождествлять со всей скорлупой или считать присущей только птицам.
Пример: У куриного зародыша амнион находится внутри яйца; у человека амниотические оболочки формируются внутри тела матери.
- Ископаемый растительный остаток
Сохранившаяся часть, отпечаток или след деятельности древнего растения, по которому изучают конкретные признаки и среду находки, но не всегда весь организм.
Пример: Отпечаток листа плауновидного можно сравнить с остатком ствола в соседнем слое, прежде чем объединять их в один вид.
Пример по шагам
Ученик увидел угольный пласт и записал: «В каменноугольном периоде вся Земля была тропическим болотом, а яйца всех животных имели скорлупу». Исправьте вывод.
- Пласт свидетельствует о местной истории накопления и преобразования органического вещества; глобальный климат из него одного не следует.
- В тот же период другие области имели иные условия, включая ледники на части Гондваны.
- Амнион — зародышевая оболочка определённой линии позвоночных; он не присущ всем животным и не требует твёрдой скорлупы у каждого потомка.
Вывод: Местный геологический образец и общий эволюционный признак имеют разные масштабы вывода.
Практическая работа
Местный пласт и глобальная карта
- На готовых геологических карточках сравните угольный пласт, отпечаток древовидного растения и ледниковое отложение; запишите возраст и место каждой находки.
- Постройте две колонки: что свидетельствует о местной среде и что требует сопоставления находок из нескольких регионов.
- Сделайте условную карту экваториальной влажной области и части южных ледниковых областей; подпишите, что границы и времена менялись.
Что можно заключить: Одновременное существование разных природных зон не позволяет превращать местный угольный пласт в описание всей Земли.
Безопасность: Используйте готовые карты, фотографии и разрешённые коллекции; не входите в шахты и не посещайте опасные карьеры.
Попробуйте сами
Запишите своё решение, затем сравните его с разбором. Развёрнутые ответы автоматически не оцениваются.
Открываем задания…
Сверка содержания
Раздел и элементы содержания сверены с федеральной программой. Текст и учебные схемы созданы для Умблика; схема не передаёт реальные размеры.