Paprotniki kopalne

W dzisiejszych czasach paprotniki nie odgrywają znaczącej roli w różnych biocenozach. Jednak 300 mln lat temu, w okresie karbońskim ery paleofitycznej, były one na świecie rozpowszechnione jako ogromne formy drzewiaste i właśnie dzięki nim posiadamy bardzo potrzebny surowiec – węgiel..

Torf
Martwe szczątki paprotników – kiedyś ogromnych roślin, gromadziły się na powierzchni lądów oraz na dnie mórz. Jeśli paprotnik spoczął na suchym lądzie - bakterie, grzyby i termity zużytkowały martwe szczątki rośliny i rozłożyły je. W środowisku stojącej wody (zimne lub kwaśne torfowiska) rozkład nie był zupełny, szczególne fermentacje uwalniały dwutlenek węgla i metan a szczątki roślin zostawały wzbogacone w węgiel, w miarę jak były przykrywane następnymi szczątkami. Resztki te najpierw brunatniały, potem czerniały, a później - w wyniku fermentacji i ciśnienia warstw górnych, traciły wodę. Tak powstawał torf.

Niekiedy, pokłady torfu osiągają setki kilometrów kwadratowych i głębokość do 10 metrów (m.in. torfowiska Irlandii, Szkocji, dorzecza Sommy).

Węgiel
W karbonie grunty bagniste
Węgiel powstawał z przeniesionych przez powolny ruch rzeczny wód słodkich lub lekko słonawych szczątków liści, gałązek, pyłków, zarodników, które zbierają się w głębi wód, podlegają fermentacji bakteryjnej – podobnej do tej w torfowiskach i tworzą czarniawe bryły węglowe przykrywane przez nowe osady. Pod ciężarem kolejnych warstw bryły te ulegały sprasowaniu i stały się zwartą skałą. Na to, by powstała 30 centymetrowa warstwa węgla potrzebna jest co najmniej czterometrowa warstwa roślinnych szczątków.

Ropa naftowa
Istnieją przypuszczenia, że ropa naftowa pochodzi od pływających glonów – przede wszystkim z pływającego planktonu. Pod działaniem odpowiednich bakterii i być może też w odpowiedniej temperaturze i ciśnieniu, oleje i tłuszcze mogą przekształcać się w węglowodory. Ich mieszanina stanowi dzisiejszą ropę naftową. Ponieważ jest ona lżejsza od wody, przenika przez złoża przepuszczalne i usytuowuje się pod skałami nieprzepuszczalnymi.

SKAMIENIAŁOŚCI
Skamieniałość to szczątki organizmów zwierzęcych lub roślinnych zachowanych w skałach.

Sposoby powstawania skamieniałości:
- Organizm został zalany przez jakąś substancję, która zastygła. W takich skamieniałościach zachowują się przeważnie jedynie elementy twarde ciała – skorupy, drewno.
- Odlewy. Powstają one na skutek zakrycia przez muł rzeczny organizmu. Organizm taki przeważnie traci części nietrwałe jak liście (są od tego wyjątki). Następnie muł przekształca się w skałę, a organizm rozpada się, pozostawiając w skale dziurę. Jeśli ta dziura zostanie zapełniona przez jakąś substancję, wtedy powstaje skamieniały odlew rozłożonego organizmu.
- W skutek działania minerałów lub wody wapiennej na organizm – każda cząstka tkanki zostaje zastąpiona cząstką wapienia lub minerału. W ten sposób powstaje zachowany prawidłowy obraz dawnego organizmu, ale zbudowany z innych substancji. Jest to fosylizacja lub skamienienie (pień drzewa)
- Przez zalanie organizmu żywicą pradawnych drzew (bursztyny). Zachowany jest w doskonałym stanie wygląd i elementy budowy wewnętrznej. (bursztyn)

Skamieniałości roślin i zwierząt są bardzo ważne dla biologów. Na ich podstawie są oni w stanie nie tylko określić rozwój gatunków roślin i zwierząt, ale również mogą ocenić, jak dawno następowały poszczególne przemiany organizmów, w jakich okresach występowały różne gatunki.

Życie lądowe w kambrze znane jest najmniej. Roślinność była wtedy mało zróżnicowana, złożona tylko z mchów i widłaków, nie było kwitnących ziół. Z roślin nie odnaleziono innych przedstawicieli jak glony, ale resztki zarodników, należących do roślin lądowych, a nawet łodygi pierwotnego widłaka – Ałdanophytona.

W skałach kambru pozostawiały swoje skamieniałości trylobity, twarde muszle ramienionogów, gębek i rozgwiazd.

W Sylurze – 425 mln lat temu lądy nie były pozbawione roślinności. Rośliny zielone zbierały się głównie na moczarach, a na terenach suchych utrzymywały się prymitywne rośliny i nie spotykały trudności w rozwoju ze względu na niedostatek wody. Mchy np. rozwiązały problem w ten sposób, że mogą całkiem wyschnąć bez utraty życia. Podczas suszy zachowują całą swą żywotność w zawieszeniu i 1-szy deszcz pobudza je do życia.

W dewonie (400 mln lat temu) rozmnożyły się rośliny lądowe. Niektóre z tych roślin wytwarzały zamiast delikatnych zarodników prawdziwe narządy zawierające zapasy żywnościowe w tkankach wewnątrz których zarodnik mógł rozpocząć rozwój.

W karbonie (345 mln lat temu) grunty bagniste pokryte zostały przez rozległe lasy z m.in. kalamitami przypominającymi olbrzymie skrzypy, drzewiaste paprocie o wielkich liściach i wytwarzających często nasiona, z poszyciem z drobnych paproci i widłaków. To właśnie z tych szczątków zeschłych liści i opadłych gałęzi powstawał węgiel kamienny.
W permie (270 mln lat) istnieją 3 rodzaje roślin rozmnażających się za pomocą zarodników, a także takie, których rozwój odbywa się za pomocą zalążków (paprocie nasienne). One mnożą się w tym okresie najlepiej, ponieważ ich nasiona wytrzymują najłatwiej złe warunki klimatyczne.

Uważa się, że być może rośliny o pięknych kwiatach pochodzących z jury (180 mln lat temu) stanowią boczną linię pewnych paproci nasiennych.

Skamieniałości pochodzą przeważnie z najtwardszych i najwytrzymalszych części organizmów – nasion, drewna. Znajdowane są one najczęściej w skałach osadowych. Skamielina może być całym zakonserwowanym organizmem. Sytuacje takie jednak są bardzo rzadkie. Zdarzało się to, gdy organizm został w całości wchłonięty przez ciecz, która chroniła go przed powietrzem i zabezpieczała przed rozkładem.
Przykładami mogą tu być:
- asfaltowe jezioro w Kaliforni
- bursztyny z zatopionymi w nich owadami i roślinami

Ponieważ skamieniałości powstają najczęściej w środowisku wodnym, są nimi przede wszystkim organizmy wodne. Jest to związane z tym, że na lądzie organizmy ulegały rozłożeniu przez bakterie.
Skamieniałości mogą też budować skały. Gdy szczątki istot żywych zostają kruszone przez fale, ich twarde części zbijają się razem i zmieniają w litą skałę. Alternatywą tego zajścia jest powstanie skamieniałości „odlewowej”. Zabezpieczać skamieniałości mogą czynniki takie jak piasek na terenach suchych (pustynie), czy też pyły wulkaniczne.

Wiek skamieniałości
Paleontologia zna dwa rodzaje czasu: czas względny i czas bezwzględny. Ten pierwszy jest określany w stosunku do innych kopalin – „starsze od tego, a młodsze od tamtego”. Ten sposób jest dosyć łatwy w praktyce – ocenia się tu wiek na podstawie głębokości zalegania skamieniałości. Czas bezwzględny określany jest w latach od powstania skamieniałości.
Określa się tu wiek na podstawie:
- przyrost roczny pnia drzewa – pozwala sięgnąć 3000 lat wstecz.
- Metoda warwowa – liczenie ilości warstewek iłów jaśniejszych (lato) i ciemniejszych (zima). Umożliwia badanie do 15000 lat.
- Rozkład promieniotwórczy. Trzy miliardy lat

Wiadomo, że:
- uran 238 > ołów 206
- tor > ołów 208
- uran 235 > ołów 207
- węgiel 14 > azot
Porównując zawartość poszczególnych pierwiastków, możemy ocenić wiek wykopaliska. Najbardziej rozpowszechnionym sposobem oceniania wieku skamieniałości jest metoda C14.

Słowniczek:
skamieniałość lub skamielina – szczątki organizmów zwierzęcych lub roślinnych zachowanych w skałach.
bursztyn – skamieniały kawałek żywicy drzewnej najczęściej z zatopionym w niej organizmem.
koprolit – skamieniałość zawierająca elementy mało wytrzymałe jak liść.
paleontologia – nauka zajmująca się określaniem wieku skamieniałości.