Kivihiilikaudesta Suureen Kuolemaan

Taulun koordinaatit Galileo -koordinaatistossa (kyberturvallisuuskeskus.fi/fi/toimintamme/satelliittipaikannus): 69,8940, 27,0072

Kivihiilikausi 355 – 295 miljoonaa vuotta sitten

Mannerten liikkeet ja suometsien hiilidioksidin sitominen viilensivät ilmastoa. Jäätiköitymiset aiheuttivat merenpinnan voimakasta vaihtelua ja monikymmenmetrisistä lieko- ja saniaispuumetsistä syntyi pääosa Maan kivihiilikerrostumista. Sammakkoeläimet monimuotoistuivat ja ensimmäiset matelijat kehittyivät.

Suuri osa nykyisistä hyönteisryhmistä syntyi. Ilmakehän happipitoisuus oli nyt korkeimmillaan, jopa 30 %, ja tämän ansioista hyönteiset pystyivät kasvamaan hyvin suuriksi. Meganeura-sudenkorennon siipien kärkiväli on yli 70 cm. Suomi sijaitsi trooppisessa vyöhykkeessä.

Jättiläismäinen sudenkorento Meganeura kivihiilikauden metsässä. (Walter Myers)

Kasvillisuus oli pääasiassa monimuotoista suokasvillisuutta, ja sanikkaiset olivat yleisiä. Trooppisilla leveysasteilla kasvoi monikymmenmetrisiä lieko- ja saniaismetsiä. Myös ensimmäiset siemenkasvit olivat jo kehittyneet devonikaudella ja alkoivat yleistyä kivihiilikaudella.

Suometsät sitoivat tehokkaasti hiilidioksidia ja vapauttivat happea. Ilmaston viileneminen ja Gondwana-mantereen siirtyminen kohti eteläisiä napa-alueita johti laajoihin jäätiköitymisiin napa-alueilla. Jäätiköiden syklinen laajeneminen ja sulaminen aiheuttivat merenpinnan korkeudessa suurta vaihtelua. Tämä aiheutti kivihiilikerrostumien syntymisen, kun trooppisilla leveysasteilla suometsät hautautuivat toistuvasti nousevan merenpinnan alle syntyviin kerrostumiin. Tämä toistui jäätiköitymisten rytmissä, joten nykyiset kivihiilikerrostumat esiintyvät muutamien metrien paksuisina patjoina hiekka- ja savikivissä.

Sammakkoeläimet ja hyönteiset monimuotoistuivat ja hallitsivat kivihiilikauden lajistoa. Myös ensimmäiset matelijat kehittyivät. Ne olivat pieniä liskomaisia hyönteissyöjiä. Korkea happipitoisuus mahdollisti joidenkin hyönteis- ja sammakkoeläinlajien kasvun jättiläismäisen suuriksi, esimerkiksi Arthropleura tuhatjalkainen kasvoi jopa 2 m pitkäksi. Myös elämä merissä ja makeissa vesissä oli rikasta.

Permikausi 295 – 250 miljoonaa vuotta sitten

Pangea

Pääosa mantereista oli kasaantunut laajaksi Pangean supermantereeksi. Maan toistaiseksi viimeisin supermanner Pangea muodostui Gondwanan ja Laurasian yhdistyessä noin 320 miljoonaa vuotta sitten. Gondwanan ja Laurasian törmätessä syntyivät esimerkiksi Appalakit ja Ural-vuoristo. Sana Pangea on kreikkaa ja tarkoittaa ”koko Maa”. Pangeaa ympäröi meri Panthalassa (”kaikki meri”), josta myöhemmin muodostui Tyyni valtameri. Gondwanasta ja Laurasiasta muodostunut maamassa ulottui lähes navalta navalle: supermantereella oli pituutta 15 000 kilometriä ja leveyttä 6000 kilometriä.

Pangea oli niin suuri, että sen ilmasto ja topografia vaihtelivat hyvin paljon: rannikolla sijaitsevia trooppisia metsiä ympäröivät korkeat vuoret, sisämaassa levittäytyivät laajat autiomaat ja napa-alueilla vallitsivat arktiset olosuhteet. Supermanner oli myös jatkuvassa muutoksessa: samalla, kun sen länsireunalla syntyi vuoristoja, tapahtui itäreunalla palojen erkaantumista. Osa Pangean muodostaneista osista ei missään vaiheessa kiinnittynyt mannermassaan. Esimerkiksi Pangean itäosa koostui suurelta osin saaristosta (joka myöhemmin kerääntyi yhteen ja muodosti laajoja osia Kiinasta ja Kaakkois-Aasiasta). Pangean katsotaan olleen suurimmillaan (engl. maximum packing), kun siihen oli kiinnittyneenä mahdollisimman paljon maamassaa. Tämän arvellaan tapahtuneen 300-230 Ma sitten.

Esinisäkkäitä Pangeaella

Pangean supermantereen ilmasto oli permikaudella viileä ja kuiva. Kauden keskivaiheilta lähtien laajenevat jäätiköt sitoivat valtameren veden, matalat meret pirstoutuivat ja kuivuivat maapallon vuorisuolakerrostumiksi. Kuivassa ilmastossa paljassiemeniset havupuut valtasivat alaa muulta kasvillisuudelta.

Matelijat ja ’esi-nisäkkäät’ eli synapsidit olivat sammakkoeläimiä selvemmin maaelämään sopeutuneita. Tästä kertovat niiden kuiva ja sarveistunut iho, täydellinen siirtyminen keuhkohengitykseen, sisäinen hedelmöitys ja kuivuutta kestävän vesikalvollisen munan kehittyminen. Kun ilmasto kuivui, synapsidit monimuotoistuivat ja hallitsivat elämää maalla. Monia synapsideja, kuten suurella selkäpurjeella varustettua Dimetrodonia, saatetaan joskus luulla virheellisesti dinosauruksiksi, mutta tosiasiassa ne ovat paljon läheisempää sukua nisäkkäille kuin millekään matelijalle.

Nisäkkäät kehittyivät terapsideista, kuten tämä Lycaenops. (Walter Myers)

Kauden lopulla, n. 525 miljoona vuotta sitten tapahtui Suuri Kuolema, eli eliökunnan pahin joukkosukupuutto sitten happivallankumouksen.

Suuri kuolema

252 – 250 miljoonaa vuotta sitten, permikauden lopulla tapahtui eliökunnan pahin joukkosukupuutto. Tässä tuhossa n. 95 % merellisestä lajistosta ja 70 % maalla elävistä lajeista kuoli sukupuuttoon. Tuho tapahtui ilmeisesti useammassa vaiheessa, ja kesti yhteensä noin miljoona vuotta. Siitä toipuminen kesti noin kymmenen miljoonaa vuotta. Tuhon monet yksityiskohdat ovat edelleen kiistanalaisia, mutta kokonaiskuva on vähitellen hahmottumassa. Syynä oli todennäköisesti valtavia Siperian laakiobasalttipurkauksia seurannut ilmastonmuutos tai mahdollisesti asteroiditörmäys.

Eräs mahdollinen syy joukkosukupuutolle oli mittava tulivuoritoiminta. (Ron Miller)

Permikauden alkupuolella ilmasto oli kylmä, sillä hiilidioksidipitoisuus oli edeltävän kivihiilikauden aikana pudonnut lähes nykyiselle tasolle n. 400 ppm:ään, samalla kun suuri osa nykyisistä kivihiilivarannoista oli syntynyt. Samalla happipitoisuus oli noussut hyvin korkeaksi, yli 30 %:n, mikä mahdollisti esimerkiksi jättiläishyönteisten esiintymisen.

Permikauden loppupuolella valtavat laakiobasalttipurkaukset Siperiassa sekä näiden aiheuttamat metsäpalot vapauttivat ilmakehään valtavasti hiilidioksidia, jonka pitoisuus nousi jopa 2000 ppm:ään ja ilmasto lämpeni voimakkaasti. Tämän seurauksena merenpohjien metaanihydraatit vapautuivat ja lämpeneminen voimistui entisestään. Lämpeneminen lisäsi ravinteiden kulkeutumista veteen ja ravinteet yhdessä lämmön kanssa aiheuttivat erittäin voimakasta rehevöitymistä. Hajoittajat kuluttivat hapen merenpohjasta, joka autioitui ja jossa bakteerit alkoivat tuottaa suuria määriä myrkyllistä rikkivetyä. Hapettomuus ja rikkivedyn tuotanto eteni syvänteistä suhteellisen matalillekin merialueille, minkä seurauksena valtavasti merieläimiä kuoli ja myrkyllistä rikkivetyä alkoi siirtyä myös ilmakehään.

Metsäpalot sekä metaanin ja rikkivedyn hapettuminen puolestaan kuluttivat ilmakehästä happea ja ilmakehän happipitoisuus merenpinnan tasolla romahti 30 %:sta lopulta jopa 13 %:iin, mikä vastaa nykyään happipitoisuutta yli 5 km korkeudessa. Lisäksi ilmakehään joutunut tuhka aiheutti välillä ydintalven tapaisia kylmiä vuosia. Happipitoisuuden romahtaminen ja lämpötilan heittelehtiminen johtivat massasukupuuttoihin myös maalla. Lisäksi myös meteoriitti saattoi pahentaa tuhoa.

Tuhosta toipuminen kesti poikkeuksellisen pitkään, mutta se loi tilaa matelijoiden valtakaudelle, mesotsooiselle maailmankaudelle. Hiilidioksidipitoisuudet jäivät kuitenkin hyvin korkeiksi ja mesotsooisella maailmankaudella ilmasto olikin hyvin lämmin. Matalat sisämeret kuivuivat vuorisuolakerrostumiksi.