Палеозойская эра (эра древней жизни). Начало 650 млн лет; конец 240 млн лет.

Каменноугольный период или карбон (карбонис, лат. — уголь) — назван в честь широко распространенного в осадках этого периода каменного угля.

Первая страница палеонтологической летописи Волгоградской области начинается с каменноугольного периода. Но удивляться этому не стоит. Другие страницы, написанные с участием окаменелостей (кембрийский, ордовикский, силурийский, и девонский), скрыты глубоко под землей за семью печатями.

Именно окаменелости поведали нам, что в карбоне облака испарений окутывали значительную часть планеты. Воздух был настолько пропитан влагой, что растения вынуждены были изобрести специальную крупнопористую ткань, где хранилась «дыхательная смесь».  Гигантские деревья, подобно современным манграм, имели корневидные подпорки – ризофоры. Было душно в лесу. Рост и отмирание деревьев происходил гораздо стремительнее, чем в экваториальных джунглях Амазонки. Стволы и листья падали в воду и превращались в торф, а затем и в уголь.

Парниковые условия и распространение обширных мелководий благодатно повлияли на продуктивность биосферы планеты. В океане Палео-Тетис накапливались мощнейшие залежи полезных ископаемых с высоким содержанием углерода: кальцит CaCO3, сидерит FeCO3, арагонит CaCO3, магнезит MgCO3, нефть (араб – вытекать) с содержанием углерода до 86%, углеводородный, биохимического происхождения газ.

Океан, вследствие сближения Гондваны и Лавразии обмелел и стал медленно отступать, освобождая огромные пространства под болотистые низменности с непроходимыми лесами из древовидных хвощей, плаунов и папоротников, которые сформировали от Британии до Кузбасса многослойные толщи угля - антрацита (греч. - уголь, черный) с содержанием углерода 90%. Свидетельства тропических болот нижнего карбона выходят на поверхность прослоями угля в окрестностях Тулы, Рязани, Новгорода. Обнаружен бурением палеозойский уголь в Подмосковье, Подольске, на Урале. Необычное месторождение находится в Белгородской области, где угли по своим химическим и физическим свойствам приближены к торфу.

В прилегающем к Волгоградской области Донецком бассейне залежи антрацита, чередующиеся с морскими известняками и глинами, распространены от Харькова до Новошахтинска и занимают площадь 350 км в длину и 150 км в ширину.

В каменноугольном периоде бывали времена, когда западную часть нашего края покрывали влажные экваториальные леса с пышными зарослями папоротников и семенных древовидных «папоротников». Что подтверждается отпечатками листьев в углистых сланцах турнейского яруса, поднятых нефтяниками с глубины более 1 км близ с. Горно-Водяное и г. Котельниково.

Было бы ошибкой считать, что семенные «папоротники» родственники папоротникам. Несмотря на сходство листьев, они ближе всего находятся по филогенетической линии к голосемянным растениям, что выяснено не так давно. Как-то в песчаниках, залегающими между углями раннепермской эпохи, палеонтологи обнаружили многочисленные отпечатки листьев папоротников (Сфеноптерис хенингаузи). Некоторые, вроде бы имели спорангии (органы размножения), но у других подобные органы отсутствовали. Здесь же обнаружили стволы деревьев, которые получили название Лигинодендрон олбамиум. Семенам же, которые лежали возле листьев и стволов дали другое название Лагенстома ломакси. В 1904 г. английские палеоботаники Олмвер и Скотт доказали принадлежность стволов, листовидных пластинок и семян голосемянных растений одному виду древовидного папоротника (Lyginopteris oldhamia). Так что для семенных папоротников характерна некоторая двойственность признаков. Листья походили на листья папоротника, а семена и древесина по строению ближе всего к го осеменным растениям. Причем - это не промежуточная, между споровыми и голосеменными растениями, а самостоятельная линия развития. В любом случае, кому бы они не были родственниками, древовидные «папоротники» они создавали особый колорит каменноугольной сельве ажурными листьями и внушительными размерами.

Кстати в современных влажных тропических лесах произрастают не только папоротники – пальмы, но и папоротники - эпифиты и даже папоротники лианы. Так и в каменноугольном лесу не мало среди настоящих папоротников было аналогов кустарников, и даже травы. Например, представители папоротников офиоглоссацея, напоминали Страусника обыкновенного (Matteuccia struthiopteris), небольшие заросли которого автор обнаружил в тенистом овраге в 7 км от Волгограда в верховьях балки Мокрой Мечетки.

То, что папоротники споровые растения и не образуют цветов нам хорошо известно. Но в прошлом, не зная тонкостей размножения, люди окружили древнейшее растение планеты ореолом таинственности. На Руси существовало поверье, что «яркий как пламя цвет-папороть» расцветает только раз в году, в ночь под 24 июня накануне дня Ивана-Купалы. В это время устраивали гулянья с кострами и гаданиями, шли в лес искать огненный цветок, открывающий человеку клады.

Не менее распространенными споровыми растениями экваториальных и тропических болот карбона являлись чешуйчатые деревья (Lepidodendron) из подотряда лепидофитов или чешуйчатоствольных. В моей коллекции находится отпечаток ствола лепидодендрона с красивыми, напоминающими чешую рептилий, ромбическими узорами. Не даром в старину шахтеры, добывающие уголь принимали стволы с подобным рисунком за чешую окаменевших змей.

Палеоботаники установили, что ромбические углубления отпечатали черешки, на которых располагались листовидные пластинками длиной до 50 см. «Листья» периодически опадали, как это бывает у пальм, оставляя на коре симметричный рисунок.

Чешуйчатые деревья обладали сильно разветвленной кроной, и вырастали порой до 40 метров. Ничего, казалось бы, удивительного здесь нет. Для современного дерева вполне обычные размеры. Если бы ни одно примечательное дополнение. Дело в том, что лепидодендроны связаны родственными узами с мелкорослым Плауном булавовидным (Lycopodium clavatum), заросли которого академик Л.С. Берг обнаружил в пойме р. Арчеды (бассейн р. Дон) в небольших сфагновых (сфагн - род мхов) болотах.

Плауны — это многолетние, вечнозеленые растения, достигающие в тропиках полуметра в высоту, а ползучие - до 10 м в длину. Примечательно,что в тропических странах сохранилось 1000 видов реликтовых плаунов, а в России не более 15.

Родственники лепидодендронов рода Sigillaria имели прямой ствол с ветками у самой верхушки, на которых располагались длинные мечевидные листья и шишки спорофиллы. После отпадания листьев на коре оставались круглые рубцы. Сигиллярии обладали своеобразными по строению корнями, покрытыми трубчатыми отростками (подобный корень автор обнаружил в нижнетриасовых отложениях Донской Луки).

Любопытно, что описываемые корни с круглыми рубцами долгое время принимались за стволы другого вида плауна (Stigmaria facoides). Вместе с плаунами к палеозойскому солнцу тянулись древовидные хвощи (Calamites), у которых стволы разделялись на одинаковые участки междоузлиями. Рассматривая невысокие заросли реликтового Хвоща полевого или лесного (до настоящего времени сохранился лишь один род), где ни будь в пойме р. Ахтубы, нетрудно представить тот странный, растущий на болоте многоярусный лес.

Хвощи во многом интересные растения. Подобно ископаемым предкам, они концентрируют в своих тканях значительное количество кремнезема (вот почему стебли хвощей использовали для полировки дерева и камней). В настоящей природе не очень много растений собирающих из почвы кремнезем. Разве что в стволах бамбука из кремнезема образуется полудрагоценный опал, называемый «биширом».

В музее «Эволюционной экологии и археологии» Волжского Гуманитарного института экспонируется отпечаток ствола не менее экзотического палеозойского растения кордаита (Kordaitales) — пращура современных елей и сосен. Причем, донецкие угли обязаны своим рождением, прежде всего кордаитам.

Установлено, что кордаиты (прогимноспермы) появились в позднем девоне, но расцвета достигли лишь в конце каменноугольного периода. Ствол палеозойских хвойных превышал в высоту 30 м. Тонкие ланцетовидные листья метровой длины составляли крону лишь у вершины дерева. Здесь же свисали и однополые шишки.

Согласно своему названию голосеменные - все те же семенные папоротники и кордаиты, научились размножаться не спорами, как хвощи, папоротники и плауны, а семенами. Это великое усовершенствование, появившееся приблизительно 300 млн лет назад давало возможность освоить новые территории на суше - вдали от воды. Ведь семенам для прорастания хватало и временного повышения влажности.

На сей памятный случай так и хочется провести аналогию с появившимися примерно в то же самое время пресмыкающимися. Очевидно, предчувствуя приближение всемирной засухи, в карбоне предки рептилий вместе с растениями стали конструировать всевозможные средства защиты от высыхания в виде непроницаемой оболочки не только для своего тела, но и будущего потомства. В капсулах для инкубации зародышей (семенах и защищенных твердой скорлупой яйцах), жидкость могла сохраняться достаточно долго.

Кордаиты, каламиты, лепидодендроны, сигиллярии, многиепапоротники вымерли в конце пермского периода, семенные папоротники в начале мезозоя, уступив свое место пращурам наших елей и сосен, напоминающих современных араукарий.

Особенно повезло серебряному абрикосу (Ginkgo bilabo). К восторгу ботаников гинкго пережил все экологические катаклизмы мезозойской и кайнозойской эр.

Деревцем привезенного из Китая реликта каждый может полюбоваться, посетив вершину Мамаева кургана. Впрочем, в летний зной от недостатка влаги дерево болеет, листья его сворачиваются и по всему видно, чтоодиночество гинкго столь же плохо переносит, как и человек.

Нельзя пропустить в этой главе и других голосемянных (Bennettitales) из класса саговиковообразных (Cycadophyta), играющих заметную роль в мезозойской флоре. Но для меня особенно дорого похожее на приземистую пальму деревце Zamia из отряда саговиков. Очевидно потому, что оно растет в моей комнате. Листья у деревца с одной стороны имеют облик листьев голосеменных папоротников, а с другой напоминают отдельные сегменты листа юрских гинкговых.

Однако пора вернуться в палеозойскую эру. Мы теперь легко, благодаря открытиям палеонтологов можем представить те сложнейшие палеогеографические условия создавшие предпосылку для формирования лесов из плаунов, хвощей и «папоротников» титанических размеров. Но история помнит времена, когда маститые ученые не могли представить, что на крайнем севере было также тепло, как и на юге. Пожалуй, впервые попытался разгадать тайну происхождения теплолюбивых растений, открытых в породах Севера натуралист Г. Лейбниц.

В 1706 г. ему привезли коллекцию горных пород из морозной Гренландии, и каково было удивление естествоиспытателя, обнаружившего в коллекции отпечатки листьев тропических растений! Сравнивая с гербариями из Индии, натуралист выделил немало сходств. После недолгих раздумий он решил, что растения перенесены с юга в Гренландию морскими течениями во времена Всемирного потопа.

Еще долго после Лейбница ученые не были готовы пересмотреть сложившиеся веками стереотипы, предполагающие, что положение климатических поясов не менялось от сотворения мира. По их мнению, палеозойские плауны и хвощи могли даже в умеренном климате вырасти в высоту до 40 метров в течение одного теплого сезона. Но мы то знаем о палеогеографических выводах М. Ломоносова, предсказавшего по отпечаткам «трав индийских, найденных в каменных горах крайнего Севера», существование некогда в России влажного и теплого климата.

Данные выводы подтверждаются отсутствием годичных колец, отражающих теплые и холодные сезоны у деревьев даже на Шпицбергене. И еще одна незабываемая особенность каменноугольного периода. Благодаря распространению экваториальных и тропических лесов на обширной территории, произошел наиболее существенное поступление свободного кислорода в атмосферу.

В тот период содержание кислорода, очевидно, достигало 35% (в настоящий момент чуть более 21%). Избыточный кислород во многом укрепил и озоновый слой, защищающий биосферу от губительных ультрафиолетовых лучей, и как видно, способствовал развитию гигантизма у многих видов животных. Именно в карбоне, возможно потому, что воздух стал плотнее, и облегчилась работа крыльев, стрекозы вырастали до сказочных размеров - с размахом крыльев более 70 см. Гигантскими были ракоскорпионы и тысяченожки. Как видно, кислородное изобилие стимулировало акселерацию у предков лягушек, которые дышали кожей. Многие земноводные превышали в длину двух и более метров.

Пользуясь случаем, попробуем проследить приятную для всего живого динамику развития «зеленых легких планеты». Около 410 миллионов лет назад сушу освоили всего лишь 12 тысяч видов растений. В каменноугольном периоде (300 млн лет назад) — 27 тысяч видов. В юрском периоде (150 миллионов лет назад) — 60 тысяч; 60-20 миллионов лет назад — 100 тысяч. Современная флора насчитывает примерно 300 тысяч видов.

Впрочем, радоваться нам растительному изобилию не следует. Человечество необдуманно перекрашивает зеленое лицо планеты в мрачные темные тона. Для меня не вызывает сомнений, что палеозойские события очень тесно связаны с палеонтологической летописью Волгоградской области.

Если в 300 км от г. Волгограда на широте г. Шахты в то время почти в экваториальных условиях произрастали пышные леса, то все Поволжье находилось во владениях океана Палео-Тетис. Трудно в это поверить, но наиболее впечатляющие и древние страницы палеонтологической поэмы нашего края раскрываются в карьерах окрестностей гг. Фролово, Жирновска и Новой Григорьевки, где добывают известняк, называемый «бутовым камнем». Причем невзрачный желтоватый камень, состоящий из углекислого кальция или карбоната кальция, знаком каждому. Им замощены все тротуары, дороги и площади Волгоградской области. Но мало кому ведомо, что известняк был илом на дне океана в конце каменноугольного периода, в так называемом московском веке 280–270 млн лет назад.

Подобные карбонатные породы, сохранившие по утверждению В.И. Вернадского «память ископаемой биосферы», выходят на дневную поверхность от Москвы до Владимира и через Олонецк протягиваются полосой к Архангельску. Отдельные пятна известняков каменноугольного периода наблюдаются на Самарской Луке, Псковской и Саратовской областях, в Донецком бассейне, в горах Урала, Тянь-Шаня, в Сибири, Туркмении и Закавказье, Индии, Китае, Малой Азии и даже в Сахаре.

Из карбоната кальция, разрабатываемого более 7 столетий назад в Подмосковье, строились здания столицы. Первую кремлевскую стену сложили еще в 1367 г. и до XV века беловатый камень оставался основным материалом для сооружения кремлевских соборов. Так что именно известняку наша столица обязана названием «белокаменной».

Строительный камень «помнит» не только шум волн океана. Он и сам содержит неизмеримое количество раковинок одноклеточных корненожек (Fusulinella, лат. - веретёнце) из класса фораминифер (лат. — окошко). Одни фораминиферы, перебирая тоненькими, как волоски ложными ножками, суетились в толще воды, другие плавали возле дна или с «головой» зарывались в жидкий ил, выискивая еще более мелкую растительную и животную пищу.

Но больше всего в камне кальциевых раковинок золотистых водорослей (Coccolithophoraceae). Мириады скелетиков погибшего фито и зоопланктона, вместе с продуктами жизнедеятельности бактерий и беспозвоночных, в течение сотен и миллионов лет опускались на дно. Так слой за слоем и образовывались многометровые толщи белой глины, впоследствии превратившейся в камень под давлением выше лежащих пород.

Останки микроскопических существ рассказали ученым о том, что в московском и последнем – гжельском веке каменноугольного периода, на широте Волгоградской области и даже Подмосковья поступало солнечного тепла столько же, сколько в настоящее время получает экваториальная и тропическая Африка. Глубина океана в районе г. Фролово достигала 20-30 метров. Прогреваемая тропическим солнцем вода напоминала густой бульон, состоящий из носимого течениями планктона, находившегося в основании пищевой пирамиды.

Чувствую, вам не терпится взять кусочек «ископаемой биосферы» и, в поисках доказательств моих слов, посмотреть через увеличительное стекло. Уверяю вас, без соответствующей подготовки никаких раковин фузулин или золотистых водорослей вы там не увидите! Где же они? Быть может, я слишком увлекся рассказом, и желаемое выдал за действительное? Отнюдь!

Вначале сделайте тонкий как бумага срез известняка, отполируйте его и поместите под окуляры электронного микроскопа. Если появится желание собрать окаменелости посущественнее, то даже в куче щебня возле стройки при определенной настойчивости может улыбнуться палеонтологическая удача в виде раковины улитки или одиночного коралла. Впрочем, упомяну и другую замечательную возможность открыть для себя экзотических жителей палеозойского океана, не выезжая из Волгограда. Дело в том, что в четвертичном периоде водно-ледниковые (флювиогляциальные) потоки, образовавшиеся после таяния Донского ледника, размыли палеозойские известняки в окрестностях г. Фролово и принесли их обломки, иногда достигающие 30 кг весом, уже замещенные на молекулярном уровне кремнем к окраине Прикаспийской низменности, где находилось Хазарское море.