Prekambr,
najwcześniejszy etap dziejów Ziemi, trwający od jej powstania do 570 mln lat temu. Dzieli się na 2 ery: starszą — archaik i młodszą — proterozoik. W p. miały miejsce wielokrotne ruchy górotwórcze, wybuchy wulkanów, kształtowała się litosfera, atmosfera i hydrosfera Ziemi. Świat organizmów żywych reprezentowały bakterie, sinice, pod koniec proterozoiku pojawiły się glony.
Prekambr. Początki życia
Życie na Ziemi powstało w zbiornikach wodnych i jest wynikiem ewolucji materii, z której zbudowana była pierwotna skorupa ziemska, atmosfera i hydrosfera, zachodzącej pod wpływem potężnych i różnorodnych źródeł energii (m.in. ciepło Ziemi, wyładowania atmosferyczne, promieniowanie kosmiczne). Najstarsze ślady życia, zachowane jako skamieniałości i trudne do interpretacji, to pojedyncze komórki utożsamiane z bakteriami i sinicami (Procaryota), stwierdzone w skałach o wieku 3,8 mld lat (seria Isua, NW Grenlandia). Różnicowały się one powoli przez cały prekambr. Niektóre z nich miały zdolność do budowania struktur wapiennych w postaci mat i słupów z cienkimi warstewkami przyrostowymi. Struktury te, zwane stromatolitami, są stosunkowo liczne w prekambrze, a znane są też współcześnie. Najstarsze z nich mają około 3,5 mld lat i pochodzą z rejonu Pilbara w północno-zachodniej Australii; częściej są one natomiast spotykane w skałach proterozoiku wszystkich kontynentów (masowy rozwój formacji stromatolitowych rozpoczął się około 2,8 mld lat temu i trwał niemal do końca proterozoiku, tj. do około 0,6 mld lat temu).
Około 1,5 mld lat temu pojawiły się pierwsze Eucaryota — organizmy o komórkach zawierających jądro i organelle. Miały one kulisty kształt i często liczne wyrostki na powierzchni. Były to najprawdopodobniej organizmy planktoniczne. Nazwano je akritarchami. Najstarsze z nich stwierdzono w Amelia Dolomite w Australii. Około 700 mln lat temu w zbiornikach wodnych wyodrębniły się na drodze ewolucji pierwsze organizmy tkankowe. Za najciekawsze i najważniejsze stanowisko kopalnych organizmów tkankowych uważa się rejon Ediacara w południowej Australii, od nazwy którego pochodzi nazwa tych organizmów, zwanych fauną z Ediacara. W grubej formacji piaskowców występuje kilka poziomów ze szczególnie licznymi i dobrze zachowanymi skamieniałościami. Opisano stamtąd formy meduzopodobne, zbliżone do koralowców ośmiopromiennych, przodków pierścienic i stawonogów.
Bujny i gwałtowny rozwój życia organicznego pod koniec eonu proterozoicznego związany jest prawdopodobnie ze zwiększeniem się ilości tlenu w atmosferze ziemskiej. O ile w środkowej części eonu archaicznego było zaledwie około 0,1% tlenu, to około 700 mln lat temu jego zawartość wzrosła do około 1%. Wolny tlen w atmosferze pojawił się w wyniku działalności glonów zdolnych do fotosyntezy (a tym samym i do produkcji tlenu), a atmosfera zmieniała stopniowo swój charakter z redukcyjnego na utleniający.
Paleozoik, era w dziejach Ziemi trwająca od 570 do 250 mln lat temu. Dzieli się na 6 okresów: kambr — najstarszy okres ery, o bogatym życiu organicznym w morzach, intensywnie rozwijały się wówczas m.in. trylobity — stawonogi będące skamieniałościami przewodnimi p.; ordowik, w którym rozpoczęła się → orogeneza kaledońska, zachodziły intensywne zjawiska wulkaniczne; sylur, w którym pojawiły się pierwsze ryby i prymitywne rośliny lądowe; przez cały okres trwała orogeneza kaledońska; dewon, na początku którego zakończyła się orogeneza kaledońska, pod koniec rozpoczęła → orogeneza hercyńska; na okres ten przypada rozwój widłaków, skrzypów, paproci, ewolucja ryb, pojawiły się płazy; karbon, w którym nastąpił gwałtowny rozwój roślin (olbrzymie skrzypy, widłaki i paprocie) i zwierząt lądowych (pojawiły się pierwsze gady), trwała orogeneza hercyńska; perm — ostatni okres ery p. na półkuli pn., charakteryzujący się suchym, pustynnym klimatem, na półkuli pd. — lądolodami. Pod koniec permu wymarło ok. 50% istniejących wówczas gatunków zwierząt i roślin (m.in. trylobity).
Kambr. Kontynenty, oceany i klimat
Superkontynent Pangea, który istniał u schyłku proterozoiku, rozpadł się jeszcze w najwyższym prekambrze na bloki zmieniające stopniowo swe pozycje geograficzne, z których największym była Gondwana, obejmująca dzisiejsze kontynenty półkuli południowej, a także fragmenty dzisiejszej Azji. Pomiędzy kontynentem Baltica (dzisiejsza platforma wschodnioeuropejska) a kontynentem Laurencja (dzisiejsza platforma północnoamerykańsko-grenlandzka) znajdował się powiększający się ocean Japetus. Jego brzeżne części ulegały intensywnej subsydencji, dzięki czemu utworzyły się tam grube formacje skał osadowych. Osady typowo oceaniczne podlegały subdukcji i metamorfizmowi. Fragmenty kambryjskiej skorupy oceanu Japetus wbudowane są w kaledońskie łańcuchy dzisiejszej Europy i Ameryki Północnej w postaci stref ofiolitowych.
Na bloki kontynentalne wkraczały w wielu rejonach płytkie morza, w których powstawały różnorodne osady okruchowe, węglanowe, a lokalnie i sole. Mikrokontynenty wchodzące dzisiaj w skład Syberii oddzielone były od Baltiki Oceanem Uralskim. Oddalone były również od siebie inne bloki kontynentalne, będące dzisiaj fragmentami kontynentu azjatyckiego. Między Gondwaną a grupą kontynentów znajdujących się dzisiaj na półkuli północnej rozciągał się szeroki ocean — Prototetyda. Na zachodnich peryferiach Laurencji miała miejsce intensywna sedymentacja osadów, z których dzisiaj zbudowane są Góry Skaliste.
Odzwierciedleniem takiego rozkładu bloków kontynentalnych i oceanów były odmienne od współczesnych warunki klimatyczne na nich panujące, co odbiło się w powstających wówczas osadach. Na południu dzisiejszej platformy syberyjskiej występują wapienie i dolomity, powyżej których znajdują się grube formacje kambryjskich soli kamiennych i potasowych świadczących o gorącym klimacie. W strefach międzyzwrotnikowych (np. w Australii, wchodzącej wówczas w skład Gondwany) powstawały grube formacje wapieni i dolomitów, tworzonych częściowo przy udziale archeocjatów i glonów. Na kontynencie Laurencja osady kambru dolnego wykształcone są w facjach okruchowych, zaś kambru środkowego i górnego — w facjach węglanowych. Na kontynencie Baltica natomiast przeważają facje okruchowe, charakterystyczne dla mórz stref umiarkowanych.
Kambr. Życie
Nastąpiło gwałtowne przyspieszenie ewolucyjne i pojawiły się wszystkie typy zwierząt bezkręgowych. Kambr jest pierwszym okresem w historii Ziemi o bogato rozwiniętym i silnie zróżnicowanym świecie organicznym. Żyjące w tym okresie zwierzęta bezkręgowe miały zdolność wytwarzania pancerzy, szkieletów, skorupek, muszli i innych elementów twardych, dzięki którym wiele z nich zachowało się jako skamieniałości. Masowe pojawienie się licznych grup organizmów w kambrze nazywane jest ewolucyjną eksplozją kambryjską. W środkowej części kambru dolnego pojawiły się trylobity — stawonogi, będące najważniejszymi skamieniałościami przewodnimi kambru.
Ze zwierząt jednokomórkowych znane są otwornice zlepieńcowate żyjące na dnie mórz. Niewielkie znaczenie stratygraficzne mają gąbki; ważną rolę skałotwórczą i jako skamieniałości przewodnie odgrywają archeocjaty o szkielecie wapiennym, zarówno osobnicze jak i kolonijne, żyjące tylko w dolnym i środkowym kambrze. Jamochłony reprezentowane są przez rzadko występujące korale denkowe. Spotyka się też, szczególnie w skałach dolnokambryjskich, ślady żerowania pierścienic, albo ślady ich zamieszkiwania, które niekiedy mają znaczenie przewodnie. Licznie występują ramienionogi, głównie bezzawiasowe o skorupkach fosforanowych czy chitynowych, rzadziej (w młodszym kambrze) zawiasowe o skorupkach zbudowanych z węglanu wapnia. Z mięczaków pewne znaczenie stratygraficzne mają jednotarczowce, a największe — hyolity (ślimaki). Największe znaczenie stratygraficzne jako skamieniałości przewodnie mają stawonogi, a wśród nich pierwszoplanową rolę odgrywają trylobity, będące w kambrze bardzo zróżnicowaną grupą zwierząt. Wyznaczają one doskonale poziomy biostratygraficzne, prowincje zoogeograficzne; są wskaźnikami temperatury wód morskich. W skałach (głównie okruchowych) zachowanych jest wiele śladów żerowania, poruszania się i spoczynku trylobitów.
Przedstawiciele szkarłupni odgrywają podrzędną rolę. Spotyka się przedstawicieli cystoidów oraz liliowców. Świat roślin reprezentowany jest przede wszystkim przez glony. Regionalne znaczenie stratygraficzne mają akritarchy — grupa skamieniałości uważanych za cysty jednokomórkowych organizmów morskich lub morskich glonów.
Ordowik. Kontynenty, oceany i klimat
Rozmieszczenie lądów i mórz w ordowiku nie uległo zasadniczym zmianom w porównaniu z kambrem, z tym że różne kontynenty zmieniały stopniowo swe pozycje geograficzne, przechodząc przez różne strefy klimatyczne. Baltica była nadal oddzielona od Laurencji oceanem Japetus. Gondwana przemieszczała się stopniowo przez rejon bieguna południowego, czego efektem był wielki rozwój lądolodów na obszarze dzisiejszej Sahary. Powstawanie i topnienie czaszy lodowej spowodowało eustatyczne ruchy poziomu oceanu światowego. Taki rozkład kontynentów znajduje swe odzwierciedlenie w prowincjach trylobitowych — trylobity spotykane dzisiaj w osadach południowej Europy, północnej Afryki i Ameryki Południowej należały do form zimnolubnych, podczas gdy trylobity północnej Europy, Ameryki Północnej, wschodniej Azji i Australii żyły w wodach ciepłych.
Ordowik. Życie
Świat organiczny ordowiku jest kontynuacją ewolucji typów i gromad kambryjskich (m.in. trylobitów i ramienionogów) i szybkiego różnicowania się nowych grup, m.in. graptolitów i korali czteropromiennych. Zwierzęta jednokomórkowe reprezentują otwornice aglutynujące oraz radiolarie nie mające jednak większego znaczenia stratygraficznego. Zwierzęta tkankowe są silnie zróżnicowane i reprezentowane przez wiele osobników. Dość często spotykane są gąbki, głównie o szkielecie krzemionkowym, ale są to organizmy konserwatywne i przez to ich znaczenie stratygraficzne jest niewielkie. Jamochłony rozwijają się intensywnie i mają znaczenie nie tylko stratygraficzne, ale i skałotwórcze. Występują korale czteropromienne i korale denkowe.
Ramienionogi ulegają szybkim zmianom ewolucyjnym, a ich znaczenie stratygraficzne jest duże; niekiedy ich skamieniałości występują w wielkich nagromadzeniach (np. piaskowce obolusowe). W dolnym ordowiku liczne są ramienionogi bezzawiasowe, szczególnie w facjach piaszczystych. W wyższej części okresu częściej występują ramienionogi zawiasowe o skorupkach zbudowanych z węglanu wapnia. Mięczaki występują powszechnie, ale ich znaczenie stratygraficzne jest niewielkie. Rozpowszechnione są konserwatywne ślimaki. Głowonogi reprezentowane są przez łodzikowate, osiągające niekiedy wielkość kilku metrów. Wśród stawonogów ważne znaczenie jako skamieniałości przewodnie mają trylobity, które w ordowiku podlegały szybkiej ewolucji. Z innych stawonogów liczne są małżoraczki. Szkarłupnie rozwijają się bujnie, ale ich znaczenie stratygraficzne jest niewielkie. Znaczenie skałotwórcze mają liliowce, wchodzące niekiedy w skład wapieni krynoidowych. Największe znaczenie stratygraficzne mają graptolity, należące do typu półstrunowców, z których wiele ma zasięg ogólnoświatowy. W dolnym ordowiku przeważają graptolity wielogałązkowe — dendroidy. W wyższej części okresu ilość gałązek ulega stopniowej redukcji i znaczenia nabierają graptolity właściwe.
Znaczenie przewodnie mają konodonty — zwierzęta o niezbyt jasnej pozycji stratygraficznej, należące do strunowców (być może do kręgowców). Ze strunowców pojawiają się przedstawiciele bezszczękowców. Świat roślinny, podobnie jak w kambrze, reprezentowany jest przez morskie glony, które niekiedy mają znaczenie skałotwórcze, budując wapienie stromatolitowe.
Sylur. Kontynenty, oceany i klimat
W rozmieszczeniu kontynentów i oceanów zaszły w sylurze zasadnicze zmiany w porównaniu z ordowikiem. W trakcie okresu trwały znaczne przemieszczenia kontynentów. Nastąpiło zbliżenie się do siebie niektórych z nich, aż do ich kolizji, skutkiem których było powstanie łańcuchów górskich.
Na początku syluru Baltica i Laurencja były jeszcze rozdzielone oceanem Japetus. Postępująca likwidacja tego oceanu spowodowała w końcu kolizję obu kontynentów, w wyniku której powstały łańcuchy kaledonidów Europy Północnej, Ameryki Północnej, Grenlandii i Spitsbergenu. Wschodnia Europa (Baltica) wraz z Ameryką Północną i Grenlandią (Laurencja) utworzyły po tym wydarzeniu jeden ląd, Euroamerykę.
W wyniku kolizji mniejszych płyt: syberyjskiej, mongolskiej i dżungarskiej powiększył się kontynent syberyjski i utworzyły się kaledońskie pasma dzisiejszej środkowej Azji. W wyniku zbliżania się tego kontynentu i kontynentu kazaskiego do Baltiki Ocean Uralski stopniowo zwężał się.
W południowo-wschodniej części kontynentu australijskiego powstało z końcem syluru pasmo fałdowe.
Między Gondwaną a kontynentami półkuli północnej rozciągał się ocean Paleotetyda. Wskutek ruchu Gondwany południowo-zachodnia Afryka znalazła się na biegunie południowym. Tam też powstawały lodowce kontynentalne. Pozostałe kontynenty (lub ich części) znajdowały się w strefie równikowej bądź zwrotnikowej, dlatego w wielu płytkich i ciepłych zbiornikach epikontynentalnych mogły rozwijać się rafy (znane na przykład z wyspy Gotlandii), a na lądach tworzyły się skały o barwie czerwonej świadczące o gorącym klimacie.
Sylur. Życie
Świat organiczny w sylurze, stanowiąc kontynuację świata ordowiku, był złożony i podlegał dalszemu rozwojowi i różnicowaniu. Największe znaczenie jako skamieniałości przewodnie mają graptolity, trylobity, ramienionogi, korale, głowonogi, małże i konodonty. Pod koniec okresu pojawiły się licznie wieloraki, kręgowce morskie, a także pierwsze lądowe rośliny naczyniowe.
Otwornice są liczne, ale mają niewielkie znaczenie. Są to formy o skorupkach zlepieńcowatych. Liczne są gąbki krzemionkowe, nie mające jednak znaczenia stratygraficznego. Ważną rolę stratygraficzną i skałotwórczą odgrywają rozwijające się bardzo bujnie jamochłony. Znane są stułbiopławy, liczne korale czteropromienne, zarówno osobnicze, jak i kolonijne, budujące rafy, oraz korale denkowe, przeżywające wówczas szczyt rozwoju. Licznie występują mszywioły, lecz ich znaczenie stratygraficzne jest niewielkie.
Ramienionogi są liczne i — zwłaszcza ramienionogi zawiasowe — mają duże znaczenie stratygraficzne. Bogato reprezentowane w stanie kopalnym są mięczaki. Małże są liczne, ale długowieczne, stąd też ich znaczenie stratygraficzne jest małe, podobnie jak ślimaków; lokalnie masowo pojawiają się tentakulity, z których wiele jest ważnymi skamieniałościami przewodnimi. Liczne są głowonogi, mające niekiedy znaczenie skałotwórcze. Ze stawonogów często w stanie kopalnym występują trylobity, ale ich znaczenie stratygraficzne jest już mniejsze niż w ordowiku. Ważnymi skamieniałościami przewodnimi są też małżoraczki. W górnym sylurze znaczny rozwój osiągnęły staroraki osiągające duże rozmiary. Ze szkarłupni bardzo intensywnie rozwijają się liliowce, które mają znaczenie skałotwórcze. Ponadto spotyka się przedstawicieli cystoidów, rozgwiazd i wężowideł.
Największe znaczenie jako skamieniałości przewodnie mają należące do półstrunowców graptolity, których kolonie ulegają uproszczeniom do pojedynczej gałązki. Najpowszechniejsze są rodzaje o tekach umieszczonych z jednej strony gałązki. Znaczenie stratygraficzne mają również konodonty, które występują głównie w skałach węglanowych. Wśród strunowców występują bezszczękowce, a także ryby pancerne. W zbiornikach wodnych żyły liczne glony, spotykane często w obrębie raf wapiennych, a także stromatolity, które tworzyły niekiedy wapienie stromatolitowe.
W późnym sylurze pojawiły się pierwsze rośliny naczyniowe, do których stosuje się historyczną już nazwę „flora psylofitowa”. Charakteryzują się one małymi rozmiarami i prostą budową, która przejawia się w dychotomicznym rozgałęzianiu się łodyg i braku liści. Ta grupa roślin miała zdolność przystosowywania się do zmiennych warunków środowiska oraz potrafiła zasiedlić zbiorniki słodkowodne, a później obszary lądowe.
Dewon. Kontynenty, oceany i klimat
Orogeneza kaledońska spowodowała wielkie zmiany w paleogeografii całego globu. W dewonie istnieją duże bloki kontynentalne rozdzielone zbiornikami o charakterze oceanicznym: euroamerykański, gondwański, kazaski, chiński i syberyjski. Blok syberyjski oddzielony był od euroamerykańskiego Oceanem Uralskim. Między Gondwaną a kontynentami półkuli północnej rozciągała się Paleotetyda. Największy obszar zajmował jednak Paleopacyfik. Na blokach o skorupie kontynentalnej znajdowały się w wielu rejonach płytkie, epikontynentalne zbiorniki morskie.
Grupa kontynentów północnych położona była w strefie międzyzwrotnikowej, stąd też w osadach lądowych można znaleźć świadectwa klimatu gorącego (czerwone i pstre barwy osadów okruchowych, węgle i boksyty); w obrębie osadów morskich dominujące znaczenie mają wapienie organogeniczne, rafy, niekiedy ewaporaty. Podobne warunki klimatyczne panowały też na kontynencie syberyjskim. W części Gondwany położonej w strefie bieguna południowego w osadach dewońskich spotykamy ślady zarówno zlodowaceń kontynentalnych, jak i lodowców górskich.
Dewon. Życie
W dewonie świat organiczny zmienił się w porównaniu ze starszym paleozoikiem i nastąpiło dalsze różnicowanie się fauny i flory. Miejsce wygasłych bezkręgowców zajmują nowe grupy bezkręgowców. Powstały nowe grupy zwierząt i roślin o dużym znaczeniu jako skamieniałości przewodnie, a także o dużym znaczeniu skałotwórczym. Następuje rozkwit kręgowców morskich i lądowych oraz roślin lądowych.
Wśród pierwotniaków dominowały otwornice, wśród których pojawili się pierwsi przedstawiciele o skorupkach wapiennych. Radiolarie mają niewielkie znaczenie stratygraficzne, choć ich szkielety mają niekiedy znaczenie skałotwórcze. Gąbki nie odgrywają dużej roli. Szczyt rozwoju osiągają gąbki krzemionkowe. Pojawiają się pierwsze gąbki wapienne, które, podobnie jak gąbki krzemionkowe, żyły w płytkich morzach. Znaczenie mają stromatoporoidy. Bujnie rozwijają się jamochłony, które mają duże znaczenie skałotwórcze, szczególnie stułbiopławy i koralowce kolonijne, zwłaszcza w środkowym dewonie. Liczne są też koralowce denkowe. Bardzo rozpowszechnione były ramienionogi. Szczególnie liczne były spiryfery, a także terebratule, które osiągają duże rozmiary i mają masywne skorupki. Mięczaki mają zróżnicowane znaczenie. Małże są częste, ale mają niewielkie znaczenie, podobnie jak ślimaki. Przewodnią rolę odgrywały głowonogi — zarówno łodzikowate, jak i amonitowate, które pojawiły się po raz pierwszy. Amonitowate mają duże znaczenie stratygraficzne, szczególnie w górnym dewonie. Najważniejszymi grupami amonitowatych były goniatyty i klymenie, które są bardzo dobrymi skamieniałościami przewodnimi. Goniatyty osiągnęły szczyt rozwojowy w famenie, a wymarły z końcem permu, dając początek ceratytom i amonitom właściwym. Klymenie, różniące się od goniatytów linią przegrodową, położeniem syfonu i charakterem skręcenia muszli wymierają bezpotomnie na przełomie dewonu i karbonu. Ważne znaczenie stratygraficzne mają też tentakulity, które we wczesnym i środkowym dewonie osiągnęły szczyt ewolucyjny i wymarły na przełomie franu i famenu.
Stawonogi reprezentowane są przede wszystkim przez trylobity, które są ważną grupą zwierząt dewońskich, jednak stopniowo zaczynającą tracić na znaczeniu. Ważną grupą stawonogów były również małżoraczki, które w dewonie osiągnęły szczyt paleozoicznego rozwoju. Pojawiły się owady bezskrzydłe. Szkarłupnie reprezentowane są głównie przez liliowce i mają niekiedy znaczenie skałotwórcze. Inne gromady odgrywają niewielką rolę.
We wczesnym dewonie wymierają graptolity właściwe. Występują natomiast, choć rzadko, dendroidy, które przeżyły do karbonu.
Bardzo rozpowszechnioną grupą, mającą wielkie znaczenie stratygraficzne, zwłaszcza w facjach wapiennych, są konodonty. W dewonie nastąpił znaczny postęp w ewolucji kręgowców. Wśród ryb powszechnie występują przedstawiciele bezszczękowców i ryb pancernych, które przeżywają swój szczyt rozwojowy. Wśród ryb kostnoszkieletowych pojawiły się trzonopłetwe i dwudyszne; żyły one początkowo w morzach, a później również w wodach słodkich. Niektóre z nich osiągały wielkość kilku metrów. W dewonie środkowym pojawiły się ryby chrzęstnoszkieletowe. Największym wydarzeniem w rozwoju fauny dewońskiej było wyjście zwierząt na ląd (poprzedzone opanowaniem lądów przez rośliny) i pojawienie się płazów, które po raz pierwszy odkryto w osadach górnego dewonu Grenlandii. Są to Ichtyostega i Eopterum, należące do labiryntodontów.
Pojawienie się lądowych zwierząt, zarówno bezkręgowców, jak i kręgowców, poprzedziło pojawienie się na lądzie mszaków, „flory psylofitowej” (znanej już z syluru) oraz widłakowatych, zarówno jednozarodnikowych, jak i różnozarodnikowych, następnie paproci i skrzypów oraz paproci nasiennych (są to pierwsze rośliny nagonasienne). Rośliny te były ciągle związane z wodami, porastając tereny wzdłuż brzegów rzek i jezior oraz bagniska. Osiągały one stopniowo coraz większe rozmiary. Ich obecność stworzyła ponadto warunki do rozwoju innych zwierząt lądowych, dla których rośliny te były pokarmem. W późnym dewonie, na pograniczu franu i famenu, następuje nagły, wielki kryzys świata organicznego, w wyniku którego wymiera znaczna część populacji zwierząt i roślin. Masowo zanikały organizmy z wszystkich ważnych grup morskich bezkręgowców, a niektóre grupy wymarły całkowicie. Przyczyny kryzysu nie są dostatecznie jasne.
Karbon. Kontynenty, oceany i klimat
Układ bloków kontynentalnych w karbonie ulegał stopniowym zmianom. Początkowo przypominał on sytuację ze schyłku dewonu, Euroameryka była oddzielona od kontynentu syberyjskiego Oceanem Uralskim, a od Gondwany — Oceanem Paleotetydy. Później nastąpiły zasadnicze zmiany w rozmieszczeniu kontynentów, co było powodem głównych faz orogenezy waryscyjskiej. Euroameryka zaczęła się zbliżać do Gondwany i w końcu się z nią zderzyła, powodując powstanie łańcuchów górskich w Europie Zachodniej i Południowej, północnej Afryce oraz we wschodniej i południowej Ameryce Północnej. Utworzył się wielki ląd, od którego oddzielony był jeszcze kontynent syberyjski. Ocean Uralski uległ już jednak znacznemu zwężeniu.
Kontynenty leżące dzisiaj na półkuli północnej, w karbonie znajdowały się w strefie równikowej i zwrotnikowej, podobnie jak i północna część Afryki i Ameryki Południowej. Na obszarach tych w warunkach gorącego i wilgotnego klimatu panowały sprzyjające warunki do bujnego rozwoju flory lądowej, która stała się źródłem powstania złóż węgla kamiennego (np. zagłębia: Górnośląskie, Dolnośląskie i Lubelskie w Polsce) lub brunatnego (np. Zagłębie Moskiewskie).
Na kontynencie syberyjskim panował klimat umiarkowany, o czym świadczą mniejsze rozmiary roślin wyróżnianych jako flora tunguska.
Znaczna część lądu Gondwany leżała w strefie okołobiegunowej. Tam, w warunkach klimatu polarnego, rozwinęły się potężne lądolody, których ślady (tillity, rysy lodowcowe) spotykamy na wszystkich kontynentach półkuli południowej i na Dekanie. We florze przeważają paprocie nasienne (flora glossopterisowa) o małych rozmiarach i wyraźnych rocznych słojach przyrostowych.
W płytkich morzach epikontynentalnych, znajdujących się w obrębie współczesnych kontynentów, powstawały wapienie organogeniczne (w tym rafowe), a także ewaporaty i osady okruchowe.
Karbon. Życie
W karbonie nastąpił dynamiczny rozwój roślin i zwierząt lądowych. Podstawowe znaczenie stratygraficzne mają jednak organizmy morskie, głównie bezkręgowce.
Z pierwotniaków znaczenie stratygraficzne i skałotwórcze, szczególnie dla karbonu wschodniej Europy, mają otwornice, osiągające rozmiary do 1 cm. Z jamochłonów najliczniej reprezentowane są koralowce czteropromienne, a w mniejszym stopniu denkowce. Mszywioły są dość rzadkie, ale mają niekiedy znaczenie skałotwórcze. Ramienionogi mają duże znaczenie stratygraficzne, a niekiedy i skałotwórcze. Najbardziej charakterystycznymi grupami są produktusy, często gruboskorupowe i dużych rozmiarów, oraz spiryfery. Mięczaki mają zróżnicowane znaczenie. Małże są liczne, ale podlegają powolnej ewolucji i dlatego ich znaczenie stratygraficzne jest niewielkie. Znane są rodzaje żyjące w morzach, a także formy słodkowodne. Ślimaki są liczne, ale są to również formy bardzo konserwatywne i dlatego nie odgrywają większej roli w stratygrafii. Bardzo duże znaczenie stratygraficzne mają amonitowate, a wśród nich goniatyty, które w późnym karbonie i wczesnym permie przeżywają szczyt rozwojowy. Łodzikowate są znacznie słabiej zróżnicowane.
Znaczenie stawonogów jest zróżnicowane, ale przeżywają one kryzys jako organizmy o znaczeniu stratygraficznym. W schyłkowej fazie rozwoju znajdowały się trylobity. Liczne w stanie kopalnym są natomiast małżoraczki, żyjące zarówno w wodach słonych jak i brakicznych. Liczne, choć pozbawione znaczenia stratygraficznego są pajęczaki, a także owady, które opanowały środowisko powietrzne; niektóre z nich osiągały rozpiętość skrzydeł dochodzącą do 0,8 m. Rozkwit przeżywają również szkarłupnie, a największe zróżnicowanie osiągają liliowce. Ogromne znaczenie stratygraficzne mają konodonty. W morzach, wodach słodkowodnych i na lądzie bujnie rozwijały się kręgowce. W wodach morskich i słodkich żyły ryby: powszechne zaś stały się ryby chrzęstnoszkieletowe, promieniopłetwe, trzonopłetwe i dwudyszne. Te ostatnie mogły żyć w okresowo wysychających zbiornikach na lądzie. Wśród kręgowców lądowych we wczesnym karbonie żyły wyłącznie płazy — labiryntodonty. Był to okres ich silnego różnicowania, niektóre z nich osiągały znaczne rozmiary. Niektóre płazy prowadziły drapieżny tryb życia, a budowa ich ciała świadczy o dużej specjalizacji. Swym wyglądem zewnętrznym przypominały traszki, salamandry lub węże. W późnym karbonie pojawiły się pierwsze gady, które wywodziły się z grupy płazów zwanej antrakozaurami. Znaleziono ogniwo przejściowe między płazami a gadami. Jest to Seymouria — zwierzę o długości około 0,5 m. Najstarszym znanym gadem jest Romeriscus, znaleziony w osadach górnego karbonu Nowej Szkocji. Później pojawiły się kotylozaury i pelikozaury o masywnej budowie ciała, lecz niewielkich rozmiarów.
Na lądach bujnie rozwijała się flora, która była kontynuacją dewońskiego świata roślinnego. Była to głównie roślinność bagienna, porastająca tereny podmokłe. Wszystkie gromady roślin uległy w karbonie ogromnemu zróżnicowaniu. Wiele roślin osiągało wielkie rozmiary, dochodząc do 40 m wysokości. Powszechne były mszaki, a widłaki i skrzypy przeżywały wówczas okres swego największego rozkwitu. Pod koniec karbonu pojawiły się pierwsze rośliny iglaste. Widłaki miały często postać roślin drzewiastych i mogły dochodzić do 40 m wysokości i 2 m średnicy. W stanie kopalnym zachowały się też podziemne pędy lepidodendronów — stygmarie. Obok nich rosły widłaki nasienne. Skrzypowe również osiągały dużą wysokość. Reprezentowane były zarówno przez formy krzaczaste, jak i drzewiaste. Ich przedstawiciele — kalamity — miały do 20 m wysokości. Odciski ich pni i liści często zachowały się w stanie kopalnym. Obok nich żyły skrzypy nasienne. Najczęściej w stanie kopalnym spotyka się paprociowe, osiągające również znaczne rozmiary. Ich szczątki są dobrymi skamieniałościami przewodnimi. Żyją zarówno paprocie właściwe, jak i paprocie nasienne, z których w stanie kopalnym zachowały się głównie liście oraz spory.
W karbonie pojawiły się nagonasienne kordaity. Były to formy drzewiaste mogące osiągać do 40 m wysokości, z pękiem długich, lancetowatych liści na szczycie. Na niektórych obszarach stanowiły one główny składnik roślinności. Flora karbońska wykazuje zróżnicowanie geograficzne. Na Gondwanie dominuje tzw. flora glossopterisowa, nazywana tak z uwagi na udział w niej paproci nasiennych o małych rozmiarach i odmiennym niż u paproci zarodnikowych unerwieniu liści. Była to flora zimnolubna. Inne zespoły paproci wskazują na klimat ciepły i wilgotny panujący na innych kontynentach, w tym na obszarze dzisiejszej Ameryki Północnej i Europy.
Pod koniec karbonu pojawiły się pierwsze drzewa szpilkowe, które mogły rosnąć na terenach bardziej suchych i wyniesionych.
Perm. Kontynenty, oceany i klimat
W permie dobiegł końca proces formowania się Pangei. Kontynent syberyjski połączył się z Euroameryką. Spowodowało to całkowitą likwidację Oceanu Uralskiego oraz utworzenie w tym miejscu łańcucha waryscyjskiego. Jego fragmentem są dziś góry Ural, lecz większa część tego łańcucha została zerodowana i tworzy dzisiaj fundament młodej platformy zachodniosyberyjskiej. Pangea (II) otoczona była przez Paleopacyfik (Panthalassę), a jego zatoką o przebiegu równoleżnikowym była Tetyda.
Pangea rozciągała się od bieguna północnego do bieguna południowego i w częściach podbiegunowych (na północy dzisiejsza północna Syberia, a na południu — Antarktyda, południowa Afryka, Australia, Dekan, Ameryka Południowa) istniały lodowce kontynentalne, które pozostawiły po sobie tillity i osady fluwioglacjalne o dużych miąższościach. Na klimat chłodny w podbiegunowych częściach Pangei wskazuje również flora glossopterisowa oraz małże zimnolubne w osadach morskich. Znaczna część Pangei, w tym i obszar dzisiejszej Europy, znajdowała się w strefie międzyzwrotnikowej i zwrotnikowej. Tam, w klimacie suchym i ciepłym, często pustynnym, odkładały się grube formacje skał okruchowych pochodzących z niszczenia waryscydów. Formacje te w zachodniej i środkowej Europie wyróżniane są jako czerwony spągowiec. Pustynny klimat spowodował także zanik lub poważne zmniejszenie się obszarów lasów tropikalnych, tak charakterystycznych dla późnego karbonu. W najwyższym permie w warunkach gorącego klimatu przy intensywnym parowaniu w płytkich epikontynentalnych zbiornikach morskich powstawały pokłady soli kamiennej i niekiedy soli potasowej. W innych strefach ciepłych mórz tworzyły się rafy, w których bardzo duży udział miały mszywioły kolonijne (mszywioły, w przeciwieństwie do koralowców, lubią silniej zasolone wody). W średnich szerokościach geograficznych w morzach powstawały osady węglanowe i okruchowe.
Perm. Życie
Świat organiczny permu stanowi kontynuację świata karbonu, jednakże w sposób mniej różnorodny, z uwagi na warunki klimatyczne i sedymentacyjne.
Świat organiczny permu zachowany w skałach jest ubogi w porównaniu ze skałami powstałymi w okresach wcześniejszych. Na półkuli północnej wynikało to zapewne z dużej powierzchni obszarów lądowych o gorącym, często pustynnym klimacie, oraz warunków salinarnych, panujących w płytkich morzach znajdujących się na blokach kontynentalnych, a na kontynentach południowych — z dużego udziału lodowców. Otwornice są liczne, szeroko rozpowszechnione, szczególnie w ciepłych i otwartych morzach i są ważne stratygraficznie, jednak z końcem okresu przeżywają silny kryzys. Koralowce wyraźnie tracą na znaczeniu. Żyją koralowce czteropromienne i denkowce. Obie te grupy wymierają jednak z końcem permu, pojawiają się natomiast koralowce sześciopromienne. Mszywioły są najczęstszymi skamieniałościami w cechsztynie Europy.
Ramienionogi są liczne i niektóre mają duże znaczenie stratygraficzne. Reprezentowane są przez te same grupy co w karbonie. Pod koniec permu ten typ zwierząt przeżywa poważny kryzys. Mięczaki mają zróżnicowane, ale zazwyczaj duże znaczenie. Częstymi skamieniałościami są małże, zarówno morskie, jak i słodkowodne. Mają one znaczenie zarówno stratygraficzne, jak i skałotwórcze. Liczne są ślimaki, lecz nie mają one znaczenia stratygraficznego. Wśród permskich głowonogów największe znaczenie stratygraficzne mają amonitowate — goniatyty, choć ich ilość w porównaniu z karbonem zmniejszyła się. Pod koniec permu goniatyty wymierają, pojawiają się natomiast ceratyty. Łodzikowate stają się jeszcze mniej zróżnicowane niż w karbonie. Stawonogi rozwijają się w sposób zróżnicowany. Trylobity są coraz rzadsze, a z końcem permu definitywnie wymierają. Pospolitymi morskimi stawonogami były natomiast małżoraczki i liścionogi, na lądzie zaś królowały owady. W facjach słodkowodnych niekiedy liczne są skorupiaki. Szkarłupnie były mniej liczne niż w karbonie, a najczęstsze wśród nich były liliowce. Rzadziej spotykane są blastoidy i jeżowce. Znaczenie stratygraficzne mają w dalszym ciągu konodonty.
Wśród ryb występowały znane już wcześniej chrzęstnoszkieletowe i kostnoszkieletowe, a wśród nich promieniopłetwe. Płazy były liczne i zróżnicowane, a większość z nich to labiryntodonty. Były one jednak stopniowo wypierane przez gady — m. in. przez drapieżne pelikozaury, a później gady ssakokształtne. Gady silnie się różnicują i modyfikują, a ich budowa ciała zmienia się od form masywnych do form o lżejszych szkieletach. Występują formy zarówno roślinożerne, jak i drapieżne, osiągające wielkość nawet do 3 m. Większość z nich żyje na lądach. Flora permska początkowo podobna była do karbońskiej. Żyły mszaki, widłaki jednozarodnikowe i rzadsze niż w karbonie — różnozarodnikowe, oraz widliczkowe. Powszechne były skrzypowe, a także paprociowe i paprocie nasienne. Kordaity występują rzadziej niż w karbonie. W późnym permie, kiedy nastąpiła zmiana klimatu na bardziej suchy, skrzypowe i paprocie drzewiaste zostały zepchnięte na dalszy plan, a główną rolę odgrywały nagonasienne. Rozwijały się obficie rośliny szpilkowe, pojawiły się sagowce i miłorzębowe, będące zapowiedzią nowej flory charakterystycznej dla mezozoiku. Na Gondwanie panowała specyficzna flora glossopterisowa.
Na pograniczu permu i triasu nastąpił jeden z największych kryzysów świata organicznego w historii Ziemi. Wielkie wymieranie spowodowało wyginięcie całych gromad czy rzędów (np. trylobitów, koralowców czteropromiennych) i drastyczne zmniejszenie populacji wszystkich grup zwierzęcych.
Mezozoik, era w historii Ziemi trwająca od 250 do 65 mln lat temu, dzieląca się na 3 okresy: trias, jurę i kredę. Charakteryzował ją wielki rozwój gadów, w tym dinozaurów. W morzach panowały amonity, pojawiły się pierwsze prymitywne ssaki i ptaki. Dinazaury i amonity pod koniec ery wymarły. W kredzie rozpoczęła się → orogeneza alpejska.
Trias. Kontynenty, oceany i klimat
W rozkładzie bloków kontynentalnych i oceanów nie nastąpiły w triasie znaczne zmiany w porównaniu z permem. Pangea składała się z dwóch części: Laurazji, obejmującej Amerykę Północną, Europę i Syberię, oraz Gondwany, w której skład wchodziły kontynenty półkuli południowej wraz z Dekanem i innymi blokami wkomponowanymi dzisiaj w południową Azję. Między nimi znajdował się klinowato wdzierający się w Pangeę Ocean Tetydy. Gondwana usunęła się z obszaru bieguna, co spowodowało zanik lądolodów.
W triasie zaznaczyło się początkowe stadium rozpadu Pangei. Wewnątrz kontynentu tworzyły się ryfty kontynentalne, które stopniowo przekształcały się w ryfty oceaniczne, zapoczątkowujące ekspansję dna oceanicznego oraz oddalanie się od siebie fragmentów Pangei; dały one początek nowym oceanom Ziemi. Od północnej części lądu Gondwany zaczęły odrywać się bloki skorupy kontynentalnej, które następnie rozpoczęły ruch ku północy poprzez Ocean Tetydy. Zapoczątkowany też został proces stopniowego odrywania się Ameryki Północnej od Afryki.
Klimat okresu triasowego był zasadniczo ciepły, czemu sprzyjało istnienie jednego wielkiego bloku lądowego, rozciągającego się niemal od jednego bieguna do drugiego, Nawet w obszarach podbiegunowych musiało być cieplej niż obecnie, gdyż nie wytworzyły się czapy lądolodów.
Powszechne są osady świadczące o ciepłym, wilgotnym lub suchym klimacie. Liczne są węgle występujące na wszystkich kontynentach, ewaporaty, terra rossa (powstała w wyniku wietrzenia chemicznego na lądzie), piaskowce powstałe w środowisku pustynnym, a także rafy tworzące się w płytkich morzach.
Trias. Życie
W świecie organicznym triasu nastąpiły istotne zmiany w porównaniu z permem. Po kryzysie permskim fauna i flora przybiera inny skład ilościowy i jakościowy.
Wśród pierwotniaków ważne znaczenie mają otwornice i radiolarie. Te ostatnie — jako tworzące rogowce — mają niekiedy znaczenie skałotwórcze. Wśród gąbek, rzadko spotykanych w stanie kopalnym, największe znaczenie mają gąbki wapienne. Przełom nastąpił wśród koralowców — pojawiła się nowa grupa budujących rafy koralowców sześciopromiennych, które żyją do dzisiaj. Mają one niekiedy znaczenie stratygraficzne i skałotwórcze. Bardzo liczne były ramienionogi; reprezentują je zarówno formy znane z paleozoiku, jak i stanowiące wiekszość populacji formy nowoczesne należące do terebratulidów oraz rynchonellidów. Mięczaki miały zróżnicowane znaczenie. Ślimaki są dość częste, ale nie mają znaczenia stratygraficznego. Małże są bardzo liczne, silnie się różnicują i mają duże znaczenie zarówno skałotwórcze, jak i stratygraficzne. Głowonogi odradzają się po kryzysie i różnicują. Dość liczne są łodzikowate, rzadkie są belemnity. Największe znaczenie miały amonity. Należą do nich zarówno goniatyty, charakterystyczne dla triasu ceratyty, jak i amonity właściwe o różnie ornamentowanych muszlach. Pod koniec triasu amonity przeżywają silny kryzys i do jury przechodzi tylko jedna rodzina.
Istotną rolę skałotwórczą odgrywały szkarłupnie, reprezentowane przez nowe formy. Największe znaczenie miały liliowce i jeżowce. Dość częste były wężowidła i rozgwiazdy. Wśród stawonogów większą rolę geologiczną odgrywały tylko małżoraczki. Duże znaczenie stratygraficzne mają konodonty. Wymierają one jednak definitywnie w triasie środkowym. Znaczne zmiany nastąpiły wśród kręgowców. W świecie ryb dominowały promieniopłetwe, częste też były ryby dwudyszne. Ryby występowały licznie zarówno w wodach słonych, jak i słodkich. Nie mają one jednak praktycznego znaczenia w stratygrafii. Płazy rozwijają się i różnicują. Reprezentowane były one głównie przez płazy tarczogłowe, których szczątki mają pewne znaczenie w biostratygrafii formacji lądowych. Duże znaczenie miały gady, które miały bardzo dobre warunki środowiskowe i rozwijały się zarówno ilościowo, jak też jakościowo, przystosowując się do różnych środowisk. W morzach panują ichtiozaury o kształtach ciał ułatwiających pływanie. Liczne są krokodyle i żółwie, żyjące zarówno w wodach słodkich jak i słonych. Na lądach pojawiły się dinozaury — panująca grupa kręgowców mezozoicznych. Są wśród nich zarówno formy roślinożerne, jak i drapieżne o zróżnicowanych rozmiarach i kształtach. Najstarsze szczątki dinozaurów, których długość wynosiła około 6,5 m zostały znalezione w osadach górnotriasowych w Tajlandii. Z osadów triasowych znana jest problematyczna skamieniałość uważana za praptaka — Protoavis, a także pierwsze szczątki ssaków.
Flora rozwijała się bujnie zarówno w morzu, jak i na lądzie. W środowisku morskim duże znaczenie skałotwórcze i stratygraficzne miały glony.
Flora lądowa wykazuje wiele związków z florą późnopermską i jest reprezentowana przez grupy roślin, które przeszły z paleozoiku. W utworach dolnego triasu szczątki flory są nieliczne, co wynika z suchego i gorącego klimatu, który nie dawał szans na zachowanie się szczątków w stanie kopalnym. Widłakowe tracą na znaczeniu; skrzypowe osiągają niekiedy wysokość do 15 m. Paprociowe mają charakter zarówno roślin zielnych, jak i drzewiastych i porastają podmokłe obszary na lądach. Na pierwszy plan wysuwają się rośliny nagonasienne. Rozwijają się dobrze paprocie nasienne, szpilkowe, a także nowe grupy przystosowane do klimatu bardziej suchego. Są to sagowce, które mają liście palmokształtne osadzone na wysokim pniu i benetyty, których pień był beczułkowaty. Pojawiają się też miłorzębowe o charakterystycznych trójkątnych liściach.
Jura. Kontynenty, oceany i klimat
W jurze następuje dalszy rozpad Pangei (II), zapoczątkowany w triasie. Od Afryki zaczęła odrywać się Ameryka Południowa, zapoczątkowując powstawanie południowej części Oceanu Atlantyckiego, a całkowicie oderwał się od niej blok australijsko-antarktyczny, dzięki czemu zaczął poszerzać się Ocean Indyjski. Od Europy stopniowo zaczyna odrywać się Ameryka Północna i rozszerza się powoli północny Atlantyk. Wpływ tego zbiornika na klimat w Europie jest olbrzymi, co zaznacza się zmianą barwy formacji lądowych na szarą (w triasie przeważały barwy czerwone, pstre). Ocean Tetydy rozszerza się znacznie. W północnej, brzeżnej strefie Oceanu Tetydy znajdują się łuki wyspowe i morza wewnętrzne, w obrębie istniejącej tu wielkiej strefy subdukcji. Do Azji dobijają bloki kontynentalne, odrywające się od gondwańskich wybrzeży Tetydy. Dzięki temu powstają pasma górskie w południowej Azji.
Druga wielka strefa subdukcji istniała u zachodnich wybrzeży Ameryki Północnej i Ameryki Południowej, gdzie subdukcji ulegała oceaniczna skorupa Pacyfiku. Jej rezultatem były procesy fałdowe, magmowe i metamorficzne zachodzące na obszarze Kordylierów i Andów.
Klimat w jurze był w dalszym ciągu ciepły. Lądy były na dużych obszarach porośnięte przez lasy, a ze szczątków roślin powstawały później złoża węgli brunatnych. W rezultacie wietrzenia chemicznego tworzyła się terra rossa; znaczne obszary lądów zajęte były przez pustynie. W morzach tworzyły się osady węglanowe z liczną ciepłolubną fauną, częste były rafy oraz ewaporaty.
Pod koniec jury środkowej w rejonie bieguna północnego zaczął się tworzyć chłodny zbiornik borealny, w którym osadzały się ciemne iły i brunatne piaskowce ze szczątkami zimnolubnych amonitów i małżów.
Jura. Życie
Świat organiczny jury, zarówno zwierzęcy, jak i roślinny, był bardzo bogaty i urozmaicony. Wśród pierwotniaków znaczenie skałotwórcze, a częściowo stratygraficzne miały otwornice, kalpionelle i radiolarie. Otwornice są licznie reprezentowane, mają znaczenie stratygraficzne i skałotwórcze. Radiolarie i kalpionelle mają w zasadzie tylko znaczenie skałotwórcze (tylko pod koniec okresu jurajskiego kalpionelle są skamieniałościami przewodnimi) — ich szkielety wchodzą w skład radiolarytów i wapieni. Silnie rozwinięte były gąbki o szkielecie krzemionkowym. Ich znaczenie skałotwórcze jest stosunkowo duże, gdyż krzemionka pochodząca z ich elementów szkieletowych gromadziła się w postaci krzemieni i czertów. Mniejsze znaczenie miały gąbki wapienne. Wśród jamochłonów największe znaczenie, przede wszystkim skałotwórcze (budowały rafy), miały koralowce. Są one również dobrym wskaźnikiem paleobatymetrii i paleotemperatury zbiorników morskich. Z pierścienic pospolite były wieloszczety. Stosunkowo liczne są mszywioły, ale ich znaczenie geologiczne jest niewielkie. Liczne były ramienionogi, ale mają one umiarkowane znaczenie stratygraficzne.
Największe znaczenie stratygraficzne mają mięczaki. Małże były bardzo liczne i silnie zróżnicowane, miały też duże znaczenie stratygraficzne i skałotwórcze. Większość ślimaków jurajskich, mających niewielkie znaczenie skałotwórcze (choć niekiedy ich muszle występują w większych nagromadzeniach) i przewodnie, należy do przodoskrzelnych. Skamieniałości o największym znaczeniu stratygraficznym to amonity, które w jurze osiągnęły szczyt rozwojowy. Bardzo pospolite były również belemnity, mające również znaczenie stratygraficzne. Wśród stawonogów największe znaczenie miały skorupiaki: liścionogi i małżoraczki, powszechne w wodach słodkich i brakicznych. Z innych stawonogów na uwagę zasługują pancerzowce i bardzo zróżnicowane owady, które jednak rzadko zachowują się w stanie kopalnym. Ze szkarłupni ważne znaczenie skałotwórcze i stratygraficzne mają liliowce i jeżowce. Rzadsze od nich są rozgwiazdy i wężowidła.
Najpospolitszą grupą kręgowców były ryby. Większość z nich to ryby chrzęstnoszkieletowe (żarłacze); ryby kostnoszkieletowe były mniej liczne. Płazy nie odgrywały istotnej roli, natomiast wielki rozkwit osiągnęły gady, które przystosowały się do bardzo różnorodnych środowisk. Wśród gadów morskich liczne były drapieżne ichtiozaury i plezjozaury (dochodzące do 15 m długości) oraz krokodyle i żółwie. Na lądzie dominowały dinozaury. Gadziomiedniczne, osiągające największe rozmiary, były formami głównie roślinożernymi i silnie uzależnionymi od środowiska (Brachiosaurus — do 27 m długości i o wadze do 50 t, Brontosaurus — do 25 m i do 40 t, Diplodocus — do 25 m, Bronteus — do 20 m). Wśród ptasiomiednicznych występowały formy zarówno roślinożerne (Stegosaurus — do 9 m długości, Triceratops — do 8 m), jak i drapieżne (Allosaurus — dwunożny, do 10 m długości). Z osadów hetangu obszaru świętokrzyskiego znane sa tropy drapieżnego ptasiomiednicznego gada Dillophosaurus, który osiągał wielkość 4-5 m. Jurajskimi gadami latającymi, o budowie zbliżonej do budowy współczesnych nietoperzy, były Rhamphorhynchus i Pterodactylus. W osadach górnojurajskich Bawarii, w tzw. wapieniach litograficznych, znaleziono szczątki ptaków (Archaeopteryx). Archeopteryksy były wielkości gołębia i miały wiele cech gadzich. Jurajskie ssaki to zwierzęta niewielkie, roślinożerne i owadożerne.
Bogaty był w jurze nie tylko świat zwierzęcy. Licznie występują sinice, budujące struktury biosedymentacyjne, jak onkoidy i stromatolity. W środowisku morskim liczne były glony, w tym glony złociste, wchodzące w skład jurajskich wapieni jako kokolity wapienne. Na lądzie utrzymują się i rozwijają grupy roślin znane już z triasu. Widłakowate reprezentowane są głównie przez formy zielne; formy drzewiaste są rzadkie. Często występują skrzypowe. Liczne są paprociowe. Doskonale rozwijają się rośliny nagonasienne. Liczne są paprocie nasienne, jak również sagowce, benetyty, miłorzębowe. Wśród roślin szpilkowych występują araukariowate, cisowate, cyprysowate, cypryśnikowate, sosnowate.
Kreda. Kontynenty, oceany i klimat
W paleogeografii Ziemi nastąpiły w kredzie dalsze zmiany w porównaniu z jurą. Atlantyk rozszerzył się, Ameryka Południowa oderwała się od Afryki. Szerzej otworzył się Ocean Indyjski. Kontynentalne bloki: dekański, chiński, tarymski i irański wędrowały ku północy. Powiększanie się Oceanu Indyjskiego następowało kosztem stopniowej likwidacji Oceanu Tetydy (w wyniku czego Afryka systematycznie zbliżała się do Europy), rozszerzanie zaś Atlantyku spowodowało zmniejszanie się Pacyfiku. Połączone były jeszcze ze sobą Australia z Antarktydą. Szybki ruch bloków kontynentalnych powodował deformacje fałdowe na krańcach płyty pacyficznej oraz na północnych brzegach Oceanu Tetydy.
Okres kredowy był kolejnym okresem panowania na kuli ziemskiej ciepłego klimatu, o czym świadczy charakter ówczesnych osadów. Tylko w najniższej kredzie na północy istniał jeszcze zbiornik borealny. Na wielu lądach powstawały węgle brunatne, a w płytkich morzach rafy i osady chemiczne. W wegetacji roślin nie następowały przerwy związane z porami roku. Przeciętna temperatura na Ziemi była na tyle wysoka, że w strefach biegunowych nie tworzyły się czapy lodowcowe.
Kreda. Życie
Świat organiczny kredy był zróżnicowany, zarówno w środowisku morskim, jak i lądowym. Z pierwotniaków ważne są wymoczki oraz otwornice, które mają znaczenie zarówno stratygraficzne, jak i skałotwórcze; te ostatnie wchodzą w skład kredy piszącej. Szczyt rozwoju osiągnęły gąbki o szkielecie krzemionkowym; z igieł tych gąbek zbudowane są spongiolity; wchodzą one także w skład opok. Wśród jamochłonów znaczenie skałotwórcze miały koralowce kolonijne; formy osobnicze były rzadkie. Liczne są pierścienice. Częste są też mszywioły, mające znaczenie skałotwórcze (budują rafy mszywiołowe). Ramienionogi kontynuują linię rozwojową z poprzedniego okresu. Zwraca uwagę duża ilość osobników należących do tego samego rodzaju, przy zmniejszaniu się liczby rodzajów. Ramienionogi reprezentowane są głównie przez terebratule i rynchonelle. Pod koniec kredy grupa ta przeżywa silny kryzys.
Największe znaczenie stratygraficzne mają mięczaki. Małże są liczne i mają duże znaczenie stratygraficzne. Liczne były ślimaki. Szczególne znaczenie miały amonity o muszlach bogato ornamentowanych, będące najlepszymi skamieniałościami przewodnimi. Są one również dobrymi wskaźnikami paleoklimatu. Wśród nich nastąpiła tendencja do rozkręcania muszli, do jej spiralnego skręcenia, do gigantyzmu i uproszczenia linii przegrodowej. Zjawiska te poprzedziły wymarcie amonitów, co nastąpiło z końcem okresu. Ważną rolę odgrywały belemnity, które są ważnymi skamieniałościami przewodnimi. Ogromna ich większość wymarła z końcem okresu kredowego. Szkarłupnie są liczne, ale największe znaczenie mają jeżowce. Liliowce są mniej liczne.
W świecie ryb przeważały promieniopłetwe i żarłacze. Płazy spotyka się rzadko. Na lądzie panowały dinozaury. W morzach żyły ichtiozaury, mozazaury i plezjozaury. Liczne są krokodyle i żółwie. Powszechne były latające gady o rozpiętości skrzydeł dochodzącej do 8 m; obok nich żyły uzębione ptaki. Ssaki były niewielkie: głównie owadożerne i drapieżne torbacze i prymitywne łożyskowce, żyjące w cieniu gadów. Flora kredowa była obfita i w dolnej części okresu jeszcze podobna do jurajskiej. Liczne są widłakowe, skrzypowe, paprociowe. Powszechne były nagonasienne, a wśród nich paprocie nasienne, miłorzębowe, sagowce, benetyty. Największe znaczenie miały rośliny szpilkowe, głównie araukariowate, cyprysowate, sosnowate i cisowate. We wczesnej kredzie pojawiły się też pierwsze rośliny okrytonasienne (m.in. buk, brzoza, grab, wierzba, topola, orzech, eukaliptus, platan, bluszcz), które w późnej kredzie osiągnęły przewagę w świecie roślin. Ich udział we florze lądowej wkrótce przekroczył połowę wszystkich roślin.
W końcu kredy nastąpił kryzys w świecie organicznym. Wymarły amonity i zdecydowana większość belemnitów oraz wielkie gady (dinozaury). Przyczyny tego wielkiego wymierania związane są najprawdopodobniej ze zmianami środowiska, wywołanymi upadkiem dużego ciała kosmicznego na Ziemię.
Kenozoik, najmłodsza obecna era w dziejach Ziemi trwająca od 65 mln lat. Dzieli się na 2 okresy: → trzeciorzęd i → czwartorzęd. W erze tej nastąpił wielki rozwój ptaków i ssaków, pojawił się człowiek. W różnych miejscach Ziemi w różnym czasie zachodziły ruchy górotwórcze → orogenezy alpejskiej.
Trzeciorzęd. Kontynenty, oceany i klimat
Rozkład kontynentów na kuli ziemskiej uległ w trzeciorzędzie dalszym zmianom. W paleogenie Australia oderwała się od Antarktydy, stopniowo rozszerzał się Atlantyk i Ocean Indyjski. Sukcesywnie natomiast zwężał się Ocean Tetydy, zmniejszał się również Pacyfik. Ruchy bloków kontynentalnych i całych płyt spowodowały w neogenie likwidację Oceanu Tetydy i powstanie śródziemnomorsko-himalajskiej strefy fałdowej. Pod koniec trzeciorzędu rozkład kontynentów był niemal identyczny jak dzisiaj. W miocenie nastąpiło oderwanie się bloku arabskiego od Afryki, a Grenlandii — od Ameryki Północnej.
Na klimat okresu trzeciorzędowego silny wpływ wywierała konfiguracja kontynentów i ich pozycja. Na znacznych obszarach panował klimat stref umiarkowanych i tropikalnych, co umożliwiło, szczególnie w neogenie, powstawanie węgli brunatnych na wielu kontynentach. Po przesunięciu się Antarktydy na obszar bieguna południowego i pojawienie się zimnego prądu morskiego — dryfu, na kontynencie tym powstała czapa lodowa.
Osady trzeciorzędu, zwłaszcza te, które powstały w basenach epikontynentalnych, charakteryzują się dużą różnorodnością. Bardzo charakterystyczne są osady wapienne złożone ze szkieletów dużych otwornic — numulitów (wapienie numulitowe), lub zwapniałych plech glonów Lithothamnium (wapienie litotamniowe). W płytkomorskich osadach dolnego trzeciorzędu często występują konkrecje fosforytowe, których złoża w Afryce Północnej należą do największych w świecie. Bardzo często występują też bentonity, powstałe w wyniku podmorskiego wietrzenia popiołów wulkanicznych. Na lądzie często powstawały węgle brunatne, a sosna bursztynonośna (Pinus soccinifera) dostarczała materiału do przyszłych złóż bursztynu. W głębokich zbiornikach strefy śródziemnomorskiej powstawały osady fliszowe, a później — w rowach przedgórskich — osady molasowe, których produkty były dostarczane z erodowanych wypiętrzanych łańcuchów górskich. Powstawały też często osady ewaporatowe.
Na trzeciorzęd przypada maksimum górotwórczości alpejskiej. Złożony ruch płyt na południu Europy i Azji doprowadził do powstania alpejskich łańcuchów fałdowych. W strefie wokółpacyficznej ukształtował się łańcuch Andów i Kordylierów. Wśród alpejskich pasm fałdowych liczne są intruzje magmowe i skały wulkaniczne; wulkany w wielu rejonach czynne są do dziś.
Trzeciorzęd. Życie
Fauna i flora trzeciorzędu była niezwykle bogata i zróżnicowana. Szczególnie bujny rozwój przeżywały otwornice, małże i ślimaki oraz ssaki i ptaki. Z biegiem czasu fauna stawała się coraz bardziej podobna do współczesnej. W paleogenie pojawiły się naczelne i nastąpiła ich szybka ewolucja. Pierwsze małpy człekokształtne znane są z oligocenu. Współczesna flora kontynentalna ukształtowała się już w starszym trzeciorzędzie. Charakterystycznym rysem flory europejskiej jest coraz większy udział roślin zielnych. Przyczyną gwałtowanego rozwoju flory okrytonasiennej było pojawienie się owadów zdolnych do zapylania kwiatów.
Czwartorzęd. Kontynenty, oceany i klimat
W czwartorzędzie ostatecznie ukształtował się współczesny rozkład kontynentów i oceanów wraz ze współczesnym rozkładem płyt litosfery. Zasadniczym zmianom ulegał natomiast klimat. Już w pliocenie klimat stopniowo ochładzał się. W końcu pliocenu w Europie nastąpiło rozprzestrzenienie strefy tundrowej. Powiększała się pokrywa lodowa Grenlandii. Ochłodzenie postępowało w preplejstocenie, prowadząc do powstania okresów chłodnych. Jednak dopiero w plejstocenie doszło do rozwoju zlodowaceń kontynentalnych na średnich szerokościach geograficznych w Europie, Azji i w Ameryce Północnej. Wielokrotnie następowały okresy rozwoju pokryw lodowych, przeplatane okresami ich całkowitego zaniku. Geneza zlodowaceń plejstoceńskich nie jest do końca wyjaśniona. Większość hipotez wiąże rozwój i zanik lądolodów plejstoceńskich z cyklicznością promieniowania słonecznego i okresowymi zmianami ilości ciepła dostarczanego za pośrednictwem promieni słonecznych na Ziemię.
W okresach rozwoju pokryw lodowych (glacjałach) bywały również okresy chłodniejsze (stadiały) i cieplejsze (interstadiały). W obrębie stadiałów wyróżnia się jeszcze glacifazy i interglacifazy. W interstadiałach lądolody cofały się, ale nie topniały całkowicie.
Z końcem plejstocenu nastąpiła recesja lądolodów kontynentalnych na półkuli północnej. Zachowały się one wyłącznie na Grenlandii i wyspach Archipelagu Arktycznego.
Topnienie lądolodów ostatniego zlodowacenia spowodowało znaczne podniesienie się poziomu Oceanu Światowego. W rezultacie wiele obszarów lądowych znalazło się pod wodą, a część jezior połączyła się z otwartymi morzami. Tak stało się z Morzem Czarnym, które jeszcze około 10 tys. lat temu stanowiło największy w świecie akwen wody słodkiej. Podniesienie się poziomu Morza Śródziemnego przyczyniło się to tego, że około 7500 lat temu jego słone wody przelały się przez wąski przesmyk do ówczesnego jeziora, którego tafla wody leżała około 150 m poniżej poziomu wód ówczesnego Morza Śródziemnego.
Zlodowacenia plejstoceńskie. Chronologia i następstwo zlodowaceń plejstoceńskich w Europie nie są jednoznacznie ustalone. W preplejstocenie klimat stopniowo się ochładzał, a pierwsze zlodowacenie nastąpiło na początku plejstocenu, około 900 tys. lat temu.
W trakcie poszczególnych zlodowaceń zmieniał się zasięg lądolodów na całej półkuli północnej, w tym i na obszarze Polski. Największy zasięg miał lądolód w trakcie zlodowaceń południowopolskich (zlodowacenia Sanu), kiedy oparł się on o Karpaty i Sudety.
Zmianom klimatycznym na średnich i wysokich szerokościach geograficznych towarzyszyły też zmiany klimatyczne w strefie zwrotnikowej. W trakcie glacjałów na obszarach zwrotnikowych półkuli północnej następowały intensywne opady — okresy te nazywamy pluwiałami. Powodowały one, że na obszarach dzisiejszych pustyń zwrotnikowych panował w czasie pluwiałów klimat łagodny i wilgotny, który zmieniał się na suchy w czasie interpluwiałów (odpowiadających interglacjałom na wyższych szerokościach geograficznych). Przyczyną odmiennego od obecnego klimatu w plejstocenie na obszarach zwrotnikowych była globalna zmiana cyrkulacji atmosferycznej.
Powstanie potężnych pokryw lodowych na kontynentach półkuli północnej spowodowało obniżenie się poziomu oceanu światowego co najmniej o kilkadziesiąt metrów, a w czasie niektórych zlodowaceń — nawet o ponad 100 metrów. Dzięki temu wielkie obszary szelfów w czasie glacjałów stawały się lądem. Stąd też na wielu szelfach spotyka się kopalne doliny rzeczne.
Centrami powstawania pokryw lodowych w Europie były Półwysep Skandynawski, Wyspy Brytyjskie, Szetlandy, Morze Barentsa. Stamtąd lądolody transgredowały we wszystkich kierunkach, lecz przede wszystkim na południe. W czasie glacjałów na obszarach wysokogórskich rozwijały się lodowce górskie (Alpy, Karpaty, Sudety, Pireneje, Góry Betyckie, Wogezy), a linia wiecznych śniegów znajdowała się znacznie niżej niż dzisiaj.
Historia Bałtyku. Powstanie Bałtyku związane jest z deglacjacją lądolodu ostatniego zlodowacenia (zlodowacenie Wisły). Wody z topniejącego lądolodu, który pozostał tylko na obszarze Skandynawii, gromadziły się w zagłębieniu przed czołem lądolodu, tworząc około 12 tys. lat temu system jezior zaporowych, zwany Bałtyckim Jeziorem Lodowym. Poziom wód jeziora był o około 30 metrów wyższy niż Morza Północnego i Morza Białego. Dalsza recesja lądolodu ku północy była przyczyną odpływu wód jeziora do Morza Białego i Morza Północnego. Poziom wód jeziora wyrównał się z poziomem oceanu światowego i do zbiornika zaczęły napływać wody morskie. Powstało dzięki temu Morze Yoldiowe (od małża Yoldia arctica), które miało połączenie z Morzem Północnym. Nastąpiło to około 10 tys. lat temu. Po upływie około 1000 lat, wskutek podniesienia się obszaru cieśnin duńskich, połączenie Morza Yoldiowego z Morzem Północnym zostało przerwane — powstało Jezioro Ancylusowe (od ślimaka Ancylus fluviatilis). Bardzo szybko poziom jeziora przewyższył poziom wód oceanu wskutek napływu wód z topniejącego lądolodu i izostatycznego wypiętrzania Skandynawii. Wody z jeziora odpływały rzekami w kierunku Morza Północnego. Około 8000 lat temu wody Morza Północnego zaczęły przenikać do Jeziora Ancylusowego. Było to następstwem podniesienia się poziomu oceanu światowego. Wody jeziora stawały się stopniowo coraz bardziej słone — rozpoczęło się następne stadium rozwoju Bałtyku — Morze Litorynowe (od ślimaka Littorina littorea). Stadium to skończyło się około 4000 lat temu. Ruchy tektoniczne w rejonie cieśnin duńskich spowodowały zmniejszenie dopływu wód słonych do Bałtyku, który stał się zbiornikiem słonawowodnym. Od tego czasu datuje się współczesny etap rozwoju Bałtyku, zwanego Morzem Mya (od małża Mya arenaria). Zasięg Morza Litorynowego był większy od zasięgu współczesnego Bałtyku, co związane jest z dalszym dźwiganiem się obszaru Skandynawii.
Charakterystyka osadów. Znaczne wahania klimatyczne, transgresje i recesje lądolodów spowodowały powstawanie specyficznych osadów na obszarach objętych zlodowaceniami i na przedpolu lądolodów. Sedymentacja w glacjałach i interglacjałach różniła się zdecydowanie. Lodowce pozostawiły po sobie na znacznych obszarach gliny zwałowe, a zasięgi lądolodów w poszczególnych glacjałach wyznaczają ciągi moren czołowych. Najbardziej czytelne są moreny ostatniego zlodowacenia. Analiza składu petrograficznego żwirów, otoczaków i głazów narzutowych występujących w glinach zwałowych pozwala na odtworzenie kierunku ruchu lądolodów.
Sedymentacji osadów morenowych (gliny zwałowe) towarzyszyła sedymentacja piaszczysto-żwirowa, zachodząca zarówno na obszarach zajętych przez lądolód (kemy, ozy), jak i na jego przedpolu (sandry). Wody wypływające z topniejącego lądolodu, łączące się z wodami rzek płynącymi na jego przedpolu, rozwinęły potężne pradoliny i spływały nimi ku zachodowi.
Kiedy u czoła lądolodów następowało zatamowanie odpływu wód, powstawały wielkie zastoiska, w których tworzyły się osady piaszczyste, mułowe, lub ilaste. Charakterystycznym osadem jezior zastoiskowych są iły warwowe.
Ze zlodowaceniami związane są również europejskie lessy. Są one rezultatem wywiewania drobnego materiału okruchowego z przedpola lądolodu i osadzania go kilkadziesiąt, a nawet kilkaset kilometrów przed czołem lądolodu. Miąższość lessów dochodzi w Europie do kilkudziesięciu metrów.
Z okresami cieplejszymi (interglacjałami, interstadiałami) plejstocenu, a także z holocenem związane są różnorodne osady rzeczne, jeziorne i bagienne, często zawierające torfy.
Czwartorzęd. Życie
Świat organiczny na początku czwartorzędu był już bardzo zbliżony do współczesnego. Wśród organizmów morskich dużą rolę w stratygrafii odgrywają otwornice, mięczaki — małże i ślimaki, wśród których wyróżnia się formy ciepłolubne i zimnolubne. Ślimaki występują często również w osadach lądowych.
Dla stratygrafii czwartorzędu duże znaczenie mają kręgowce. Rolę dominującą odgrywały ssaki. Z początkiem czwartorzędu pojawili się liczni przedstawiciele dwóch grup szczególnie charakterystycznych dla czwartorzędu — koni i słoni. Występowały zarówno ciepło- jak i zimnolubne nosorożce. Do tych ostatnich należał nosorożec włochaty, żyjący razem z mamutem. Ważną rolę odgrywały też jeleniowate i niedźwiedzie (m.in. niedźwiedź jaskiniowy) oraz drapieżne gryzonie. W preplejstocenie, kiedy wahania klimatyczne nie były jeszcze tak znaczne, dominowały w Europie formy ciepłolubne. Dopiero w plejstocenie, w okresach zimniejszych, pojawiała się fauna zimnolubna. Niekiedy formy ciepło- i zimnolubne żyły obok siebie.
Z końcem plejstocenu, w miarę ocieplania się klimatu na półkuli północnej, formy zimnolubne zaczęły zanikać. Jednak przyczyna ich całkowitego wyginięcia na zimnych do dzisiaj obszarach tundry pozostaje nadal zagadką. Jednym z najważniejszych wydarzeń w dziejach świata organicznego czwartorzędu jest, zapoczątkowany jeszcze w trzeciorzędzie, rozwój naczelnych i wyodrębnienie się z nich człowieka.
W oligocenie z naczelnych wyodrębniła się linia człowiekowatych. Pierwsze formy były naziemnymi małpami stepowymi, prowadzącymi wędrowny tryb życia. We wczesnym miocenie pojawiły się pierwsze formy o postawie pionowej. Cecha ta została ukształtowana z końcem pliocenu i od tej pory ewolucja zachodziła głównie w kierunku rozwoju mózgu. Pierwszymi człowiekowatymi, które miały zdecydowanie ludzkie cechy, były australopiteki. Ich szczątki są dobrze znane ze wschodniej Afryki. Ich prymitywnym przedstawicielem był Zinjanthropus z pogranicza pliocenu i czwartorzędu. Blisko z nim spokrewniony był Paranthropus, którego szczątki znaleziono w południowej Afryce. We wczesnym plejstocenie z australopiteków wyodrębnił się Homo habilis (człowiek zdolny), który posługiwał się narzędziami. Od niego pochodzą formy przedneandertalskie — między innymi Homo erectus i Homo ergaster (znalezisko Homo ergaster w Gruzji, liczące około 1,7 mln lat jest najstarszym znaleziskiem człowieka poza Afryką), a także boczna linia reprezentowana przez Pithecanthropus i Sinanthropus. Przed ostatnim zlodowaceniem z form przedneandertalskich wyodrębniła się forma człowieka z Neandertalu — Homo neandertalensis oraz człowiek z Heidelbergu — Homo heidelbergensis. Jednocześnie na obszarze Azji i Afryki, około 200 tys. lat temu, wyodrębnili się przedstawiciele współczesnych Homo sapiens, którzy napłynęli do Europy po wycofaniu się lądolodu. Wyparli oni neandertalczyków i heidelbergeńczyków, których przedstawiciele wyginęli lub zmieszali się z formami napływowymi.
W migracji człowieka wielką rolę odegrała Beringia — dawny pomost lądowy między północno-wschodnią Azją a północno-zachodnią Ameryką Północną, powstający w czasie zlodowaceń plejstoceńskich wskutek obniżania się poziomu Oceanu Światowego. Obszar lądowy stanowiły duże fragmenty dzisiejszych mórz szelfowych: Morza Beringa i Morza Czukockiego. Ląd był płaski, płynęły po nim liczne rzeki biorące początek z gór Alaski i Czukotki. Istnienie Beringii sprzyjało migracji fauny i flory między Azją a Ameryką. Przez ten obszar przeniknął też do Ameryki Północnej ówczesny człowiek. Beringia przestała istnieć w końcu plejstocenu, około 12 tys. lat temu, gdy topnienie lądolodów spowodowało podniesienie się poziomu Oceanu Światowego. W świecie roślinnym czwartorzędu nie pojawiło się wiele nowych gatunków w porównaniu z trzeciorzędem. Zmieniał się natomiast skład flory poszczególnych obszarów w związku ze zmianami klimatycznymi. Roślinność z okresów lodowcowych zachowała się na niektórych obszarach jako relikty (np. na obszarze Tatr Dryas octopetala — dębik ośmiopłatkowy).