Karbonaali (hiilikausi): geologinen ajanjakso 359–299 miljoonaa vuotta sitten

Ajallinen rajaus ja nimitys

Nykykäsityksen mukaan karbonaali kesti noin 358,9–298,9 miljoonaa vuotta sitten, mutta artikkelin alussa käytetyt pyöristetyt luvut 359–299 Ma ovat yleistajuisesti käyttökelpoisia. Englanninkielinen nimi Carboniferous viittaa fossiilisten hiilikerrostumien syntyyn (carbon = hiili), ja ajanjakso tunnetaan etenkin laajoista turvesuotyyppisistä hiilikerrostumista.

Ilmasto ja meret

Karbonaalille oli ominaista voimakkaat ilmaston vaihtelut. Ajanjakson varhaisosassa lämpimät ja kosteammat olosuhteet suosivat laajoja, subtrooppisia suometsiä (ns. hiilisuot). Myöhäiskaudella Gondwanan alueella esiintyi laajoja jääkausijaksoja (karbonaalinen jääkausi), mikä aiheutti merentason vaihteluja, sedimentaation muutoksia ja paikallisia sukupuuttoja. Merenpohjalla kehittyi runsaasti kalkkikivikerrostumia ja merielämän monimuotoisuus oli suuri.

Maantiede ja tektoniikka

Karbonaalilla mannerjärjestelyt muuttuivat nopeasti: Pangean muodostuminen eteni, ja Laurussia (Põhja‑Amerikka ja Pohjois‑Eurooppa) sekä Gondwana lähestyivät toisiaan. Tämä johti laajoihin vuorijonojen muodostumiin kuten variscinen (tai hercyninen) vuorijono Euroopassa ja Pohjois‑Amerikassa, jotka syntyivät mannerlaattojen törmäyksissä.

Kasvillisuus

Maalla syntyivät ensimmäiset laajat metsät, jotka koostuivat erityisesti korkeista puumaisista suokasveista. Tunnusomaisia olivat muun muassa:

• Lepidodendron ja Sigillaria (kääpiömäiset, puumaiset lehtisälväkasvit)
• Calamites (sukulenttimaiset suurikokoiset saniaismaiset varret)
• erilaiset saniaiset ja siemenvarret kuten pteridospermit

Nämä suometsät keräsivät suuria määriä eloperäistä ainesta, joka myöhemmin painui ja muuntui hiileksi — tästä karbonaalin nimi on peräisin.

Eläimistö

Karbonaalissa meriluonto oli monimuotoista: brachiopodit, krinoidit, meritähtien ja korallien sukulaiset, foraminiferat sekä ammonoidit olivat yleisiä. Kalat kehittyivät edelleen; sekä luurankoisia että rustoisia kaloja esiintyi runsaasti.

Maalla näkyvät kehityssuunnat olivat merkittäviä: sammakkoeläimet (amfibiat) olivat runsaita ja monimuotoisia, ja karbonaalin lopulla ilmestyi ensimmäisiä varhaisia amnioteja — eläimiä, jotka munivat kuivalla maalla ja joiden joukosta myöhemmin kehittyivät matelijat, linnut ja nisäkkäät. Tunnettu ilmiö oli myös hyönteisten ja muiden niveljalkaisten suuri koko; esimerkiksi jättimäismäiset sudenkorentojen sukulaiset viittaavat korkeaan hapen määrään ilmakehässä.

Ilmakehä ja elottomat prosessit

Tutkimusten mukaan karbonaalissa ilmakehän happipitoisuus saattoi olla huomattavasti nykytasoa korkeampi, mikä yhdessä lämpimien ja kosteiden olojen kanssa edisti suurten hyönteisten ja hyönteismäisten niveljalkaisten kehittymistä. Merialueilla tapahtui toistuvia transgressioita ja regressioita (meren pinnan nousuja ja laskuja), jotka vaikuttivat sedimentaatiomalleihin ja eliöyhteisöjen vaihteluun.

Ekologiset mullistukset ja laajamittaiset muutokset

Myöhäiskarbonaalissa tapahtui laajoja ekosysteemimuutoksia, joista merkittävin on usein kutsuttu Carboniferous rainforest collapse -ilmiöksi. Trooppiset suometsät pirstoutuivat ja laajenivat drierimpiin alueisiin, mikä lisäsi kuiva‑olosuhteisiin sopeutuneiden amniottien menestystä ja muutti lajikoostumusta.

Taloudellinen ja geologinen merkitys

Karbonaalin aikana syntyneet laajat hiilikerrostumat ovat olleet ihmiskunnan teollistumisen keskeinen energialähde. Monet nykyiset hiiliesiintymät, kuten Euroopassa, Pohjois‑Amerikassa ja Aasiassa sijaitsevat karbonikautisia kivihiilikerrostumia. Lisäksi karbonaalinen sedimentaatio ja orgaaninen aine muodostavat tärkeitä kerrostumia myös hiilivetytuotteiden ja muiden mineraaliesiintymien kannalta.

Yhteenveto

Karbonaali oli geologisesti ja biologisesti aktiivinen ajanjakso, jolloin maa sai laajat metsät, meret olivat elinvoimaisia ja moni nykyisen maapallon tärkeä kivihiilen ja muiden luonnonvarojen esiintyminen sai alkunsa. Ilmaston ja maantieteellisten muutosten myötä tämän ajanjakson lopulla tapahtui merkittäviä ekologisia siirtymiä, jotka valmistelivat maapallon elämän tulevia kehityslinjoja.