Kalandozás bolygónk múltjában - 3. rész: A paleozoikum első időszaka, a kambrium

A prekambrium után következő geológiai időintervallumot óidőnek, paleozoikumnak nevezzük, melynek legkorábbi időszaka, a kambrium 542 millió éve kezdődött, és mintegy 54 millió évig tartott. Cikkünkben bemutatjuk a kambrium ősföldrajzi viszonyait, éghajlatát és az óceánokra korlátozódó állatvilágát. Galériánkban megismerhetik a rendkívüli lelőhely, a Burgess-pala által megőrződött különleges élőlényeket is.

A Föld éve alkalmából földtörténeti sorozatot indított a Magyar Természettudományi Múzeum Őslénytára és az [origo]. Bemutatjuk bolygónk múltjának legfontosabb geológia és éghajlati eseményeit, a kontinensek vándorlásától a jégkorszakokig. A "fő fogást" azonban az egykori élőlények jelentik: felfedjük a legjelentősebb ősmaradványokat és a leghíresebb lelőhelyeket.

Földtörténeti sorozatunk első részében bemutattuk a prekambrium legfontosabb eseményeit: az ősi földkéreg és a kontinensek, illetve az őslégkör és az ősóceán létrejöttét, majd megismerhették a legfontosabb kőzeteket és az ősi élővilágot is. A második részben megismerhették a földtörténet legnagyobb és leghosszabb jégkorszakát és a késő-prekambriumi élővilágot.

Paleozoikum

A prekambrium után következő geológiai időintervallumot paleozoikumnak nevezzük (földtörténeti óidő), amely 542 millió évvel ezelőtt kezdődött, és mintegy 251 millió évvel ezelőtt ért véget. A paleozoikumi kőzetek minden kontinensen nagy területen fordulnak elő.

Legfontosabb vezérkövületeik a trilobiták, a graptoliták, a konodonták és az ammoniteszek. A kambriumban a kontinensek még szétszóródva helyezkedtek el, de a lemezmozgások következtében a paleozoikum végére kialakult Pangea szuperkontinense. A paleozoikum kezdetén az állatvilág az óceánokra korlátozódott. Az összes állattörzsnek körülbelül a fele a kora- és középső-kambriumban alakult ki ("kambriumi robbanás").

A gyors evolúciós változások révén az állatok már a kambriumban alkalmazkodtak az összes tengeri környezethez. A középső paleozoikumban különböző szervezetek (növények, ízeltlábúak, gerincesek) egymástól függetlenül meghódították a szárazföldeket. A paleozoikum végén hatalmas kihalási esemény történt: a becslések szerint a tengeri gerinctelen fajok 95%-a tűnt el.

Kambrium

A paleozoikum legkorábbi időszaka 542 millió éve kezdődött, és mintegy 488 millió évvel ezelőtt ért véget. Az elnevezést Wales latin neve nyomán használják 1835 óta. A prekambrium-kambrium határt olyan szelvényekben jelölik ki (például Kína, Szibéria, Kanada), ahol az alsó rétegekben Ediacara-jellegű ősmaradványokat találnak, a fölöttük települő rétegekben pedig a legkorábbi trilobiták (háromkaréjos ősrákok) fordulnak elő.

Kambriumi kőzetek minden kontinensen előfordulnak, helyenként több ezer méter vastagságban. Gazdasági jelentőségük nem számottevő. A sekélytengerekben főleg kvarchomokkövek rakódtak le, a karbonátok ritkábbak. Néhány helyen találtak szárazföldön lerakódott kőzeteket is. A kambriumi táj sivársága a mai sivatagokra hasonlított. Növények hiányában a szárazföldek eróziója nagyon gyors volt.

A kambriumi kőzetek korrelációjára (az egy időben keletkezett rétegek azonosítására) a trilobiták a legalkalmasabbak. Sokáig az összes trilobita faj nagy részét tartalmazó Polymerida rend tagjait használták. Mivel ezek a tenger aljzatán éltek és endemikusak voltak a kontinensek selfjein, csak regionális korrelációra voltak alkalmasak. Az 1960-as években ismerték fel, hogy a nyílttengeri életmódot folytató, alig néhány milliméteres Agnostida rend képviselői a kontinensek közötti korrelációra is felhasználhatók.

Ősföldrajzi kép

A kontinensek elrendeződése nagyon különbözött a maitól. Laurencia (Észak-Amerika) az Egyenlítő fölött helyezkedett el, emiatt vastag karbonátos sorozatok halmozódtak fel a kontinens körül. A Balti-őspajzs hideg vízi környezetben, a középső-magas déli szélességeken helyezkedett el.

Kambriumi ősföldrajzi térkép, 500 millió évvel ezelőtt (Prof. Ron Blakey, North Arizona University)

A legnagyobb faunatartomány a déli kontinens, Gondwana körül alakult ki, amely az alacsony északi szélességektől a magas déliekig terjedt. A mai Szibéria és Kazahsztán elkülönült tektonikai lemezen helyezkedett el. A kambriumi vulkáni tevékenység Ausztráliában volt aktív, ahol egy szigetívhez kapcsolódó bazaltok fordulnak elő.

Éghajlat és élővilág

A glaciális üledékek hiánya és a karbonátos kőzetek viszonylagos gyakorisága alapján az éghajlat a kambriumban melegebb és egyenletesebb volt, mint napjainkban. Az eljegesedés hiánya azért figyelemre méltó, mert a kambriumot megelőző késő-prekambriumban és az utána következő ordovíciumban egyaránt gyakoriak voltak a glaciális üledékek.

Bolygónk élővilágának legjelentősebb változása a prekambrium-kambrium határon következett be, számos új állattörzs csaknem egyidejű megjelenésével. Ez az evolúciós robbanás a késő-prekambriumi jégkorszakokat követő felmelegedéshez kapcsolódott.

Az átmenetet sokáig hirtelen változásnak tartották, ám később kiderült, hogy legalább három szakaszt lehet elkülöníteni a sok millió éven át tartó folyamatban. Az első fázist az Ediacara-típusú lágytestű állatok megjelenése jelzi. Az Ediacara-állatok táplálékforrását alacsony diverzitású (fajban szegény) fotoszintetizáló szervezetek alkották.

A kambriumi robbanás kezdetét jelzi a második szakasz, amikor számos különböző héjas fosszília jelenik meg, de a trilobiták még hiányoznak. Innen ismerjük az első zátonyalkotó szervezeteket, az Archaeocyathákat. Az apró termetű puhatestűeket már legalább 4 osztály képviseli ekkor, de kis diverzitásban előfordulnak a pörgekarúak (Brachiopoda) is. Az első ízeltlábúak jelenlétére csak az egykor élettevékenységet megőrző nyomfosszíliák utalnak.

A szilárd váz az egykori élőlények védelmét szolgálta és tömeges megjelenése arra utal, hogy nagy számban lehettek jelen a ragadozók is. Az átmenet harmadik szakaszát a szilárd vázú trilobiták megjelenésével jellemzik. A három részre osztott vázukról elnevezett állatok 540 millió éve bukkantak fel a tengerekben. A cikkhez kapcsolódó képgalériában néhány jellegzetes trilobitát mutatunk.

Ellipsocephalus hoffi "tömegsír", alsó-kambrium, Németország (Magyar Természettudományi Múzeum őslénytani gyűjteménye)

A kambriumi élőhelyek a tengeri környezetekre korlátozódtak. A fotoszintetizáló szervezetek kizárólag egysejtűek (baktériumok, algák) voltak. A faunában az ízeltlábúak uralkodtak, a trilobiták között például sok száz nemzetséget és több ezer fajt írtak le világszerte. Néhány különleges megtartású lelőhely faunája azt jelzi, hogy a lágytestű ízeltlábúak még a trilobitáknál is gyakoribbak lehettek.

A szivacsok mellett gyakoriak és változatosak az Archaeocyathák, melyeket Szibériában és Ausztráliában rétegtani és kormeghatározási célokra is használják. Földrajzi elterjedésük nagyon hasonlít a mai telepes korallokéhoz (meleg, sekély tengerek). A lyukacsos falakkal rendelkező, kúpszerű, kettős falú maradványokat a szivacsok rokonainak tartják, de önálló törzsbe sorolják (lásd a galéria 6. képén).

Az alacsony diverzitású pörgekarúak között ekkor még a foszfátos héjú fajok gyakoribbak voltak, mint a meszes héjúak. A tüskésbőrűek történetében a kambrium fontos időszak, hiszen az alsó-kambriumban három, a középsőben viszont már nyolc osztályukat ismerjük.

A puhatestűeknél szintén alapvető fontosságú ez az időszak, hiszen nyolc osztályuk jelent meg ekkor. A félgerinchúrosok (Hemichordata) törzsét a ritka, rögzített graptoliták képviselik a középső-kambriumtól. A jóval gyakoribb planktonikus graptoliták megjelenését a kambrium-ordovícium határ definiálására szokták használni. A gerinchúrosoktól (Chordata) származó legidősebb maradványok az állkapocs nélküli halak a felső-kambriumból.