Paleozojus

Paleozojus (gr. παλαιός = palaios 'senoji gyvybė'^[1]) – geologinė era, prasidėjusi prieš 541 mln. metų ir trukusi beveik 300 mln metų (baigėsi prieš 252 mln. metų) (ICS, 2004^[2]). Paleozojus yra pirma iš trijų erų fanerozojaus eone. Tai ilgiausia fanerozojaus epocha ir suskirstyta į 6 periodus: kambras (seniausias), ordovikas, silūras, devonas, karbonas ir permas (jauniausias). Šie periodai taip pat smulkiau skirstomi į epochas^[3].

Paleozojaus era pasižymi geologiniais, klimato ir evoliucijos pokyčiais. Šioje eroje įvyko sausumos persiskirstymas – Gondvanos suirimas ir Pangėjos žemyno susidarymas, įvairūs vandenyno transgresijos ir regresijos laikotarpiai, daugiausiai nulemti tektoninių judesių, bei keli apledėjimai. Taip pat išryškėja klimato zoniškumas, nors zonų konfigūracija visai kitokia nei šiais laikais dėl kintančios ašigalio vietos^[4]. Įvyko ir reikšmingi biologiniai pokyčiai, pradedant pirmųjų skeletinių bestuburių atsiradimu kambre, sausumos augalijos pasirodymu devone ir senųjų paparčių bei kordaitų įsivešėjimu karbone ir baigiant pirmųjų žuvų ordovike ir silūre bei roplių karbone ir perme atsiradimu. Pirmoji gyvybė prasidėjo vandenyno dugne, tačiau vėlyvajame paleozojuje persikėlė į sausumą, kur įsivyravo visokių rūšių organizmai. Žemynus dengė įvairūs primityvūs augalai, o baigiantis erai – ir miškai, iš kurių susidarė didžioji dalis anglies nuogulų Europoje ir rytinėje Šiaurės Amerikoje. Taip pat eros pabaigoje vyravo dideli, sudėtingesnės sandaros ropliai bei atsirado pirmieji modernesni (spygliuočių) augalai. Paleozojaus pabaiga laikomas didžiausias masinis išnykimas Žemės istorijoje – Permo-triaso masinis rūšių išnykimas. Ši katastrofa buvo tokia niekojanti, kad užtruko 30 mln. metų mezozojaus eroje^[5], kol gyvybė žemėje (pirmiausiai vandenyje) atsigavo^[6].

Kambras (pavadinimas kilęs nuo Velso pusiasalio Anglijoje lotyniško pavadinimo Kambrija^[7]) – ankstyviausias paleozojinės eros periodas, kuris skirstomas į tris epochas: ankstyvasis, vidurinis ir vėlyvasis. Kambro metu Gondvanos superkontinentas buvo susijungęs ir driekėsi nuo ekvatoriaus iki pietų ašigalio. Taip pat tai plačių jūros transgresijų (sausumos užliejimų)  laikotarpis. Žemynuose nebuvo nei augalijos, nei gyvūnijos, nebuvo upių, o vyravo plikos uolos, dykumos, smėliai. Dėl šilto klimato visoje Žemėje daug žemyninių pakraščių buvo užtvindyti ir sukurtos seklios jūros, kurios buvo tinkama gamtinė niša naujų kompleksinių gyvybės formų atsiradimui. Visa gyvybė telkėsi tik jūroje, vandenyje, kuriame buvo padaugėję kalcio karbonato, todėl galėjo vystytis pirmieji skeletiniai gyvūnai. Būtent skeletinių gyvūnų atsiradimas ir yra laikomas Kambro pradžia^[8].

Kambro metu prasidėjusi intensyvi evoliucija vadinama Kambro sprogimu^[9] – tai laikotarpis prieš 542 mln. metų, kuomet pirmą kartą atsirado pagrindinės randamų fosilijų gyvūnų grupės, susidariusios per geologinėje laiko skalėje trumpą laiką. Šį staigų biologinį proveržį tyrinėjo Čarlzas Darvinas, tačiau negalėjo paaiškinti, kas kambro laikotarpiu buvo tokios staigios evoliucijos priežastimi ir net gi manė, kad jo evoliucijos teorija gali būti paneigta. Dėl to atsirado terminas „Darvino abejonė“^[10]. Deja, ši dilema išlieka ir iki šių dienų. Manoma, kad evoliucija susijusi su laisvojo deguonies kiekio padidėjimu iki 1 % dabartinio kiekio. Tai vadinama Pastero tašku, su kuriuo yra siejama oksidacijos pradžia organizmo kvėpavimo procese. Dėl didėjančio deguonies kiekio mažėjo anglies dvideginio, todėl mažėjo šiltnamio efektas bei oro temperatūra, dėl kurios mažėjo vandens garų kiekis ir debesuotumas^[4].

Kambro periodo jūros dugne gyveno trilobitai, kirmėlės, pečiakojai, pogonoforai, forominiferai, akritarchai.

Kambro periodo pradžioje beveik visa Lietuvos teritorija buvo atsidūrusi jūros dugne, o vėlyvajame kambre žemės pluta Lietuvos–Baltarusijos masyvo srityje ėmė kilti ir jūra atsitraukė. Vyravo šiltas ir drėgnas klimatas, nes teritorija dėl šiaurės ašigalio pasislinkimo buvo tropikų juostoje (vidutinė temperatūra 20 °C, o metinis kritulių kiekis 1000–1500 mm). Sprendžiant iš randamų koralų manoma, kad tuometinė jūra savo savybėmis buvo artima subtropikų jūroms.^[4]

Ordovikas (pavadinimas kilęs nuo keltų genties – ordovikų^[7]) – antrasis paleozojaus eros periodas, skirstomas į ankstyvąjį, vidurinį ir vėlyvąjį. Ankstyvojo ordoviko klimatas buvo panašus į kambrą, viduriniame randami įrodymai apie šilto humidinio tropinio-subtropinio klimato juostą, todėl manoma, kad ir ordoviko pradžioje ji egzistavo. Šie įrodymai randami Šiaurės Europoje, Antarktidoje bei centrinėje Azijoje. Vėlyvojo ordoviko metu nustatytas Žemės plutos grimzdimo greičio intensyvėjimas. Tai siejama su konverguojančių orogeninių sistemų didėjančia įtaka^[11].

Vėlyvajame ordovike pasirodo apledėjimas, kuris apėmė didžiąją dalį Pietų pusrutulio, įskaitant dab. Afriką, 66 % šiaurinės Pietų Amerikos dalies bei Centrinę Europą.

Ordoviko pradžioje pradėjusi grimzti žemės pluta Lietuvoje sukėlė naują jūros antplūdį. Tik ordoviko pabaigoje Lietuvoje vėl įsivyrauja sausuma, kuri išbuvo iki devono vidurio. Klimatas Ordoviko-Silūro-Devono laikotarpiu Lietuvoje buvo sausas ir karštas, vidutinė temperatūra 17–18 °C, o kritulių iškrisdavo 800–1000 mm^[4] per metus.

Ordoviko periode išplito graptolitai, trilobitai, brachiopodai, atsirado pirmieji sausumos augalai bei koralai.

Silūras (pavadinimas kilęs nuo keltų genties – silūrų^[7]) – trečias paleozojaus eros periodas, skirstomas į keturias epochas: landoveris, venlokas, ludlovis ir pšidolis.

Aukštosiose Pietų pusrutulio platumose randami vėsaus ir šalto klimato įrodymai (tilitai), žemesnėse platumose – aridinis klimatas (kalkritai, evaporitai). Boksitai nėra randami, tačiau manoma, kad taip pat egzistavo tropinis-subtropinis drėgnasis žiedas.

Jeigu kambro periode jūros dugne gyveno trilobitai, kirmėlės, pečiakojai, pogonoforai, forominiferai, akritarchai, tai ordoviko ir silūro laikotarpiais gyvūnija ir augalija klestėjo. Vyravo karbonatiniai dumbliai, koralai, samangyviai, pečiakojai, moliuskai, trilobitai, vėžiagyviai, jūrų lelijos, nors visa ši fauna ir flora klestėjo ne vienu metu. Sparčiai kito atskirų grupių rūšinė sudėtis. Vienoms rūšims klestint, kitos tik vegetavo. Tam įtakos turėjo baseino gylio, temperatūros režimo, druskingumo, ryšio su pasauliniu vandenynu kitimas. Klestėjusios faunos kai kurių rūšių vardais buvo pavadinti ir atpažįstami ištisi nuogulų sluoksniai. Silūro pabaigoje baseinas traukėsi vakarų ir pietvakarių link, Lietuvos teritorijoje virsdamas jūriniu-lagūniniu baseinu, o pastarasis – lagūniniu-kontinentiniu jau devono periode. Kalbant apie kambro, ordoviko ir silūro periodus bei jų metu susidariusius nuogulų sluoksnius, sunku išvengti klausimo apie naftos susidarymą ir susikaupimą Lietuvoje. Manoma, kad didžiausia dalis naftos susidarė Žemės gelmėse 1,5–3 km gylyje iš nuosėdinėse uolienose esančios organinės medžiagos, esant aukštai temperatūrai ir dideliam slėgiui.^[7]

Devonas (pavadinimas kilęs nuo Devono grafystės Anglijoje^[7]) – periodas prasidėjo prieš 410 mln. metų ir tęsėsi apie 55 mln. metų. Devonas skirstomas į ankstyvąjį, vidurinį ir vėlyvąjį.

Devone susiformavo pakankamo storio ir tankio ozono sluoksnis, kuris sugėrė augalus bei gyvus organizmus naikinančią ultravioletinę spinduliuotę. Devono viduryje pasiektas dabartinis deguonies kiekis.

Ankstyvojo devono stadijos metu Žemės plutos grimzdimo greitis sumažėjo, o viduryje – vėl paspartėjo, tapo netolygiu ir iki dabartinių laikų keičia baseino formą. Silūro pabaigoje ir devono pradžioje vykę kalnodaros procesai planetoje lėmė jūrų išnykimą vienose vietose ir vandens baseinų atsiradimą kitose. Tokie pokyčiai lėmė dalies jūrinių gyvių išnykimą ir kitų atsiradimą bei suklestėjimą^[12]. Devono antroje pusėje kranto linija nuolatos kito, Lietuvos teritoriją tai užliedavo jūra, tai atsitraukdavo.^[4]

Devono pradžioje egzistuoja vėsaus – šalto klimato zona bei aridinio klimato žiedas dab. Šiaurės Amerikoje, Irane, Libijoje, Arabijoje, Kinijoje, Australijoje, kur randami evaporitai. Europoje taip pat randami kalkritai. Randamos boksitų nuogulos atskleidžia, kad buvo ir tropinio klimato zona. Devonui įpusėjus klimatas šiltėja, nors devono pabaigoje klimatas vėl vėsta ir atsiranda ledymnečiui būdingų požymių. Nors šis apledėjimas buvo santykinai trumpas (apie 0,5 mln. metų), tačiau nurodo ankstyvojo paleozojaus, kuris buvo metaforiškai pavadintas „karščio namais“, pabaigą ir „ledo namų“ pradžią paleozojaus antroje pusėje. Šio apledėjimo nuosėdų aptinkama Pietų Amerikoje, Libijoje.^[13] Dėl šio apledėjimo išnyko apie 82 % jūrinių rūšių, nes vėso ekvatoriaus sritis, keitėsi aplinkos sąlygos bei buvo užliejamas kontinentinis šelfas. Remiantis sedimentologiniais indikatoriais, išskiriamos penkios klimato zonos: drėgnoji ekvatoriaus, dvi aridinės-subtropinės ir dvi šaltosios.

Devono metu išplito bežandės, vėliau – tikrosios žuvys. Tarp galvakojų moliuskų, ypač vėlyvajame devone, įsivyravo goniatitai, išplito pečiakojai. Tačiau tebegyveno trilobitai ir graptolitai, koralų kolonijomis tabuliatai ir rugozai, vėžiagyviai ir lapakojai. Devono pabaigoje atsirado ropliai ir amfibijos, kurie išsivystė iš riešapelekių žuvų. Augalijos plitimas prasidėjo ankstyvajame devone, kai klestėjo psilofitai. Viduriniajame devone atsirado asiūkliniai, papartainiai ir plikasėkliai, kurie vėliau išstūmė psilofitus. Visa turima geologinė medžiaga liudija, kad Lietuvoje devone klimatas buvo karštas ir sausas su palyginti trumpais lietingais ir drėgnais laikotarpiais.^[7]

Karbonas (pavadinimas kilo nuo lot. carbo – anglis^[7]) – penktasis paleozojaus periodas, prasidėjęs prieš 355 mln. metų ir trukęs apie 65 mln. metų. Periodas skirstomas į dvi dalis – misisipį ir pensilvanį, kurių kiekvienas skirstomas į ankstyvąją, viduriniąją ir vėlyvąją epochas.

Misisipės laikotarpiu, remiantis sedimentologiniais indikatoriais, išskiriamos drėgno ekvatoriaus, aridinio pietuose, pietinės šilumos, pietinės šalčio ir šiaurės šilumos klimato juostos. Karbono periode Žemėje klesti augalai. Devono psilofitus pakeitė pteridofitai, t. y. sporiniai induočiai. Tai į medžius panašūs kalamofitainiai, pleištalapiai, lepidodendronai, sigiliarijos, papartiniai. Vyravo humidinis klimatas, kuris lėmė gana vienodą ir gausią augaliją. Tik karbono pabaigoje išryškėjo klimato ir augalijos zoniškumas.

Pensilvanijos ir ankstyvojo permo klimatas labai panašus į šių dienų. Pietų poliuje įvyko ryškus apledėjimas, o šiaurės polius apledėjęs būdavo ne nuolat. Dėl to šio laikotarpio klimatas yra metaforiškai įvardijamas „ledo namų“ pavadinimu. Tarp užšalusių polių ties ekvatoriumi buvo šilto, drėgno klimato zona.^[13]

Vėlyvajame karbone žymiai iškilo pietinė Lietuvos dalis kaip kalnodaros kituose kraštuose atgarsis. Likusi krašto dalis taip pat virto sausuma. Intensyviai buvo ardomos arti paviršiaus buvusios viduriniojo ir vėlyvojo devono bei ankstyvojo karbono nuogulos. Lietuvos teritorijoje karbono pradžioje iškilus žemės plutai jūra atsitraukė. Lietuvoje įsivyravo drėgnas ir karštas klimatas (vidutinė temperatūra 17 °C, kritulių kiekis buvo apie 1500 mm per metus). Šis laikotarpis išsiskiria tuo, kad visuose žemynuose suvešėjo augalija, dėl kurios daugelyje pasaulio vietų susidarė anglies klodai. Manoma, kad karbono darinių buvo ir Lietuvoje, tačiau denudacija ir nuosėdų perklostymas juos sunaikino.

Permas (pavadinimas kilo nuo Permės gubernijos Rusijoje^[7]) – paskutinis paleozojaus periodas, prasidėjęs prieš 290 mln. metų ir tęsėsi apie 40 mln. metų. Permas skirstomas į tris epochas: kizularis, gvadalupis ir lopingijus. Permo metu pradėjo nykti paleozojaus erai būdingi bruožai ir ryškėti artėjančios mezozojaus eros ypatybės.

Misisipės laikotarpio pabaigoje nustatyta, kad Šiaurės polius liko šiltas, o Pietų – atvėso, todėl prasidėjo antrasis apledėjimas paleozojuje bei įsivyravo jūros regresijos laikotarpis. Kai poliai atvėso, ekvatorius tapo drėgnesnio bei šiltesnio klimato zona. Apledėjimas, prasidėjęs misisipės pabaigoje, tęsėsi iki permo pabaigos.

Svarbu tai, kad permo laikotarpio pradžioje susiformavo Pangėjos žemynas, kuris buvo santykinai aridiškas. Perme vėl įvyko jūros trasgresija. Lietuvoje permo nuogulų sluoksnis sudarytas iš dolomitų, klinčių, kurie nusėdo atviroje jūroje ir lagūninio tipo nuosėdų – gipsų, rudų gipsingų molių, anhidritų. Klimatas buvo sausas ir karštas.

Perme atsirado pirmieji spygliuočiai, ginkainiai ir saginiai, pasirodė naujos vabzdžių, roplių, žuvų rūšys, išmirė trilobitai, jūrų pūslės, senieji jūrų ežiai, keturspinduliai koralai. Permo pabaigoje išmirė apie 95 % gyvybės formų.^[13]