Es una división de la escala temporal geológica que pertenece a la Era Paleozoica; esta se divide en seis periodos de los que el Carbonífero ocupa el quinto lugar siguiendo al Devónico y precediendo al Pérmico. Comienza hace 359 millones de años y finaliza hace 299 millones de años. El nombre carbonífero significa «portador de carbón» y deriva de las palabras latinas carbō ('carbón') y ferō ('llevo, porto'), y fue acuñado por los geólogos William Conybeare y William Phillips en 1822, basándose en un estudio de las rocas británicas, y refleja el hecho de que muchas capas de carbón se formaron a nivel mundial durante ese tiempo.
Se caracteriza porque grandes extensiones de bosques quedaron sucesivamente sepultadas, dando origen a estratos de carbón. Mientras van extinguiéndose los peces primitivos, se expanden los cartilaginosos y óseos. Los anfibios invaden la tierra firme y comienzan su desarrollo los reptiles, que durante el período Jurásico tendrán su clímax. En el Carbonífero Superior abundan los insectos, algunos muy grandes, como las "libélulas" de casi sesenta centímetros con alas extendidas, y árboles de hasta 40 m, como el Lepidodendron. Esto explica por la alta concentración de oxígeno en la atmósfera, que según estimaciones llegó a alcanzar el 35%.
El Carbonífero es una época de la historia de la Tierra muy activa desde el punto de vista tectónico. Durante este periodo se produce la orogenia hercinica o varisca que da lugar a la formación del megacontinente Pangea. Climáticamente terminó con una glaciación, durante la cual los glaciares se extienden por todo el centro y sur de Pangea.
Subdivisiones del Carbonífero
La Comisión Internacional de Estratigrafía (ICS, por sus siglas en inglés) reconoce dos subperíodos, seis épocas/series y siete edades/pisos en el Carbonífero, distribuidos en orden de los más recientes a los más antiguos como sigue:
Subperíodo del período carbonífero
1. Misisípico: El Misisípico, Misisipiense, también llamado
Carbonífero Inferior, una división de la escala temporal
geológica, es un subperíodo geológico del período
Carbonífero que comienza hace 359,2 ± 2,5 millones de
años y finaliza hace 318,1 ± 1,3 millones de años. Al igual
que ocurre con la mayoría de los otros períodos geológicos,
los estratos de roca que definen el período están bien
identificados, pero la fecha exacta de comienzo y final
son inciertas en unos pocos millones de años.
El Misisípico se denomina así porque en el
valle del Río Misisipi están expuestas rocas
de esta antigüedad.
2. Pensilvánico: El Pensilvánico, Pensilvaniense, también
llamado Carbonífero Superior, una división de la escala
temporal geológica, es un subperíodo geológico del período
Carbonífero que comienza hace aproximadamente 318,1 ±
1,3 millones de años y finaliza hace 299 ± 0,8 millones de
años. Al igual que ocurre con la mayoría de los otros
períodos geológicos, los estratos de roca que definen el
período están bien identificados, pero la fecha exacta de
comienzo y final son inciertas por unos pocos millones de
años. El Pensilvánico lleva el nombre del estado de
Pensilvania, donde las rocas de esta antigüedad
están muy extendidas.
Edades del subperíodo misisípico
* Tournaisiense: El Tournaisiano o Tournaisiense es el primer
piso/edad del período Carbonífero y del subperíodo
Misisípico. Según la Comisión Internacional de Estratigrafía
abarca un período comprendido entre hace 358,9 ± 0,4
millones de años, coincidiendo con el final del piso
Fameniense, y entre hace 346,7 ± 0,4 millones de años,
dando comienzo el Viseense. La base del Tournaisiano se
define por la aparición del conodonto Siphonodella sulcata
y el techo se define por la aparición del foraminífero
Eoparastaffella simplex. El piso está definido a partir
del nivel 89 de la trinchera E en la sección La Serre,
en Montaña Negra, Francia.
* Viseense: Es en la escala temporal geológica un piso o
edad del Misisípico, el subsistema más viejo del
Carbonífero. El Viseense duró desde hace 346,7 ± 0,4
hasta hace 330,9 ± 0,2 millones de años, está precedido
por el Tournaisiense y es seguido por el Serpukhoviense.
* Serpukhoviense: Es la última de tres edades en la época
Misisípica del período Carbonífero. Se extendió entre hace
326,5±1,6 y 318,1±1,3 millones de años. Estuvo precedida
por la edad viseana y seguida por la edad bashkiriana. Esta
edad debe su nombre a la ciudad de Sérpujov (Се́рпухов),
en Rusia.
Edades del subperído Pensilvánico
* Bashkiriense: Es la primera de cuatro edades en subperíodo/
época Pensilvánico del período Carbonífero. Duró de 318,1±
1,3 a 311,7±1,1 millones de años. Fue precedido por la edad
Serpukhoviana y seguida por la Moscoviana. Esta edad toma
su nombre de la república de Bashkiria en Rusia.
* Moscoviense: Es en la escala temporal geológica un piso o
edad del Pensilvánico, el subsistema más joven del
Carbonífero. El Moscoviense duró desde hace 315,2 ± 0,2
hasta hace 307,0 ± 0,1 millones de años, está precedido por
el Bashkiriense y es seguido por el Kasimoviense. El
Moscoviense solapa con el piso regional Westfaliense
de Europa y con los Norteamericanos Atokan y
Desmoinesiense.
* Kasimoviense: Es en la escala temporal geológica un piso
Pensilvánico, el subsistema más viejo del Carbonífero, el
penúltimo de los pisos. El Kasimoviense duró desde hace
307,0 ± 0,1 hasta hace 303,7 ± 0,1 millones de años, está
precedido por el Moscoviense y es seguido por el Gzheliense.
* Gzheliense: Es en la escala temporal geológica el cuarto y
último piso del Pensilvánico, el subsistema más reciente del
sistema Carbonífero. El Gzheliense duró desde hace 303,7 ±
0,1 hasta hace 298,9 ± 0,2 millones de años, está precedido
por el Kasimoviense y es seguido por el Asseliense, la
primera subdivisión del Pérmico.
Paleogeografía
A principios del Carbonífero se invirtió la caída global del nivel del mar que ocurrió al final del Devónico, y este subió, creando mares epicontinentales generalizados. Hubo también un descenso en las temperaturas polares en el sur, de hecho, el sur de Gondwana fue glaciar durante todo el período. Pero estas condiciones aparentemente tuvieron poco efecto en los trópicos, donde florecían exuberantes bosques en los pantanos a pocos grados al norte de los glaciares del polo sur.
Gran parte de Europa y Norteamérica se encontraba situada en el ecuador, como atestiguan depósitos calizos de gran espesor. Las rocas carboníferas en Europa y América del Norte consisten en una sucesión de caliza, arenisca, pizarras y depósitos de carbón, conocida como "ciclotemas" en Estados Unidos y "medidas de carbón" en Inglaterra. Podemos dividir los eventos paleogeográficos en dos:
* Límite Carbonífero Inferior-Medio: Existen dos
acontecimientos importantes:
1. Bajada global en el nivel del mar a causa de la expansión
de los glaciares de Gondwana provocando una importante
regresión y un enfriamiento del clima. Esto creó extensos
mares epicontinentales y depósitos de carbonato del
Misisípico. La bajada de las temperaturas en el polo sur
condujo a la formación de glaciares en la parte meridional
de Gondwana, aunque no se sabe si las láminas de hielo
comenzaron en el Devónico o no.
2. Extinción masiva de la vida oceánica, que afectó a
crinoideos y ammonoideos con pérdidas del 40 y
80% de sus géneros, respectivamente.
* Carbonífero Superior: Durante el Carbonífero medio
Gondwana contacta con el Continente de las Antiguas
Areniscas Rojas (Euramérica) dando las fases más
importantes de la Orogenia Hercínica. Los importantes
gradientes latitudinales de temperatura se incrementaron
en el Carbonífero superior. Los yacimientos de carbón de
Europa y Norteamérica se caracterizaban por la flora de
Lepidodendron y Sigillaria y no aparecían elementos
típicos de Gondwana. Los de Gondwana incluían la flora
Glossopteris y elementos de las floras europeas. Siberia, que
se encontraba cerca del otro polo también tenía una flora
distintiva adaptada a condiciones frías. La presencia de
anillos de crecimiento bien marcados en las floras fósiles de
Gondwana y Siberia indican condiciones frías. Estos anillos
están ausentes en Europa y Norteamérica. Al final del
Carbonífero superior los climas tropicales cambiaron
significativamente. Licopodiofitos y esfenófitos declinaron,
y los helechos con semilla adquirieron un papel más
importante, lo que parece indicar unas condiciones
climáticas más secas. Los carbones continuaron
formándose pero los licopodiofitos ya no fueron
más los contribuyentes primarios.
El Carbonífero fue un tiempo de formación activa de montañas debida al ensamblado del supercontinente Pangea. Los continentes del sur permanecieron unidos en el supercontinente Gondwana, que colisionó con Euramérica (Europa más Norteamérica) a lo largo de la línea del actual este de Norteamérica. Esta colisión continental dio lugar a la Orogenia Hercínica en Europa y la Orogenia Alegeniana en Norteamérica, además extendió los recién formados Apalaches hacia el sur como las Montañas Ouachita. Al mismo tiempo, gran parte de la actual zona oriental de la placa de Eurasia se unió a Europa a lo largo de la línea de los Urales. La mayor parte del supercontinente Pangea de la Era Mesozoica se reunió ahora, aunque China del Norte (que chocó a finales del Carbonífero) y China del Sur estaban todavía separados de Laurasia. En el Carbonífero Superior, Pangea adquiere la forma de una "O".
Hubo dos grandes océanos en el Carbonífero, Panthalassa, el océano global, y Paleo-Tetis, que estaba dentro de la "O" de Pangea durante el Carbonífero. Otros océanos menores fueron disminuyendo en extesión, y en última instancia, desaparecieron. El Océano Rheico fue cerrado por la unión de América del Sur y del Norte, el pequeño y superficial Océano Ural fue cerrado por la colisión de los continentes Báltica y Siberia, creando la cordillera de los Urales, y el Océano Proto-Tetis, cerrado por la colisión de China del Norte con Siberia.
Clima
La primera parte del Carbonífero fue en su mayor parte cálido y húmedo y esto favoreció al crecimiento de selvas, mientras que en la última parte del período el clima se enfría. Se produjeron glaciaciones en Gondwana, provocadas por el desplazamiento de este super continente hacia el sur, que continuarán durante el Pérmico. Debido a la falta de marcadores claros, los depósitos de este período glacial son a menudo denominados Pérmico-Carboníferos.
Paleobiología
La vida marina es similar al Devónico a excepción de la ausencia de varios grupos de organismos oceánicos que murieron en la extinción en masa devónica. Los insectos evolucionan a su aspecto moderno. Aparecen nuevos tipos de helechos arborescentes, que colonizaron los pantanos que fueron disminuyendo progresivamente y reemplazados por helechos con semillas (como el caso de Glossopteris). Destacan los bosques de Calamites, Lepidodendron y Sigillaria. Ocurre una gran expansión de anfibios que dominaron los hábitats terrestres y fueron reemplazados consecutivamente por los reptiles adaptados totalmente al medio terrestre, como el caso de Hylonomus.
Paleozoología marina
Durante el Carbonífero inferior las algas calcáreas tuvieron un papel dominante en la formación de arrecifes barrera de carbonato cálcico a lo largo de la costa. Los ocupantes de los arrecifes eran corales tabulados y rugosos. Aparecen braquiópodos gigantes (prodúctidos) que experimentaron un gran éxito con multitud de adaptaciones (espinas anclaje o formas cónicas unidas entre sí formando sólidos armazones), y constituían la base sobre la que se asentaban los corales. Asteridae, Echinoidea, gasterópodos, bivalvos y foraminíferos constituían el bentos móvil. Briozoos, crinoideos y braquiópodos epibentónicos fijos y suspensívoros experimentaron una gran radiación. Los crinoideos formaron amplias praderas que prosperaban en las áreas de aguas tranquilas de lagunas dando lugar, tras su muerte, a importantes acumulaciones calcáreas. Las colonias de briozoos fenestélidos, junto con algas calcáreas contribuyeron a la formación de arrecifes. Los fusulínidos son un grupo de grandes foraminíferos que aparecen en los mares someros del Carbonífero inferior experimentando una gran radiación adaptativa durante el Carbonífero superior y Pérmico. Aunque sean organismos unicelulares con conchas, algunas especies excedían los 10 milímetros; son importantes fósiles-guía. Ciertos grupos de animales (crinoideos y foraminíferos fundamentalmente) contribuyeron con una cantidad inmensa de despojos esqueléticos a la formación de calizas (calizas de montaña). Otros grupos importantes de la época fueron los ammonoideos y los condrictios (tiburones y sus parientes). Muchos peces habitaron los mares carboníferos.
Paleozoología terrestre
Los restos fósiles de insectos terrestres, arácnidos y miriápodos que hasta ahora se conocen son de finales del Carbonífero, pero hasta ahora no del carbonífero temprano. Los primeros priapula verdaderos aparecieron durante este período. Su diversidad, al parecer, muestra que los artrópodos estaban bien desarrollados y ya eran numerosos. Su gran tamaño se puede atribuir a la humedad del medio ambiente (en su mayoría bosques de helechos pantanos) y a la concentración de oxígeno, que en la atmósfera de la Tierra durante el Carbonífero era mucho mayor que hoy en día.
Esto requiere menos esfuerzo para la respiración de los artrópodos y pueden crecer mucho más hasta 2,6 metros de largo como es caso del ciempiés Arthropleura, el invertebrado terrestre conocido más grande de todos los tiempos. Entre los grupos de insectos se encuentran grandes depredadores Protodonata (griffinflies) como la Meganeura, una libélula gigante con una envergadura de aproximadamente 75 cm (30 pulgadas) el insecto volador más grande que ha existido sobre el planeta.
Otros grupos son los Syntonopterodea (parientes evolutivos de las efímeras de hoy en día), abundantes y chupadores de savia palaeodictyopteroidea, diversos herbívoros protorthoptera, y numerosos basal Dictyoptera (ancestros de las cucarachas). Muchos fósiles de insectos han sido obtenidos a partir de los yacimientos de carbón de Saarbrücken y Commentry, y de los troncos huecos de árboles fósiizados en Nueva Escocia. Algunos yacimientos de carbón británicos han dado buenas muestras de especímenes: El Archaeoptitus, de la cuenca carbonífera de Derbyshire, tenía una extensión de ala que se extiende a más de 35 cm; algunos especímenes (Brodia) todavía exhiben rastros de colores brillantes en las alas. En los troncos de los árboles de Nueva Escocia, caracoles terrestres (Archaeozonites, Dendropupa) han sido encontrados.
Tetrápodos del Carbonífero
Hasta los años 1990 existía una brecha de 30 millones de años en el registro fósil entre los tetrápodos del Devónico tardío y la reaparición de formas anfibias en el Carbonífero medio. Esta interrupción es conocida como la Brecha de Romer en honor al paleontólogo Alfred Romer que advirtió su existencia.
Durante esta brecha, los tetrápodos desarrollaron miembros provistos de dedos y otras notorias adaptaciones a la vida terrestre
La transición desde los peces acuáticos de aletas lobuladas a los anfibios avanzados constituye uno de los momentos más significativos de la evolución de los vertebrados. El cambio desde la vida en un ambiente gravitacionalmente neutro y acuoso hacia otro completamente diferente requiere de adaptaciones extraordinarias en el plan corporal, tanto desde el punto de vista morfológico como funcional. Eryops es un ejemplo de un animal que realizó dichas adaptaciones. Retuvo y refinó la mayoría de los rasgos propios de sus ancestros acuáticos. Sus fuertes extremidades soportaban y permitían transportar su cuerpo fuera del agua; un espinazo más grueso prevenía el colapso del cuerpo bajo su propio peso. La modificación de huesos mandibulares vestigiales propios de los peces llevó al desarrollo de pabellones auriculares rudimentarios, lo que le permitió oír sonidos transportados por el aire.
Para la edad Viseana del Carbonífero medio, los tetrápodos primitivos habían originado al menos tres ramas principales. Varios anfibios basales son representativos del grupo laberintodontes, clado compuesto de los temnospóndilos (como Eryops) y los igualmente de primitivos antracosaurios, parientes y ancestros de los amniotas. Dependiendo de la autoridad taxonómica seguida, los anfibios modernos (anuros, caudados y gimnofiones) derivan de uno o de otro de esos subgrupos (o posiblemente de ambos, a pesar de que ésta es una visión minoritaria).
Reptiles del Carbonífero
Hasta hace poco, los reptiles más antiguos conocidos databan del Carbonífero superior. En 1991 se describe en el Carbonífero inferior de Escocia un posible reptil (Westlothiana lizziae), aunque no podemos decir qué anfibios fueron sus ancestros más cercanos, ni qué reptiles sus directos descendientes. Luego aparecen Hylonomus y Paleothyris, animales delgados (20 centímetros de longitud), y cabeza relativamente pequeña propia de los reptiles (aproximadamente una quinta parte de la longitud del tronco, en lugar de un tercio o un cuarto, como es habitual en los anfibios). El cráneo es alto (un rasgo heredado de los anfibios reptiliomorfos), y el complejo de huesos que los anfibios tienen en la parte posterior del cráneo está mucho más reducido. Los esqueletos son ligeros, y conservaban los miembros extendidos lateralmente y las pequeñas cinturas pectoral y pélvica de los anfibios. Sus manos y pies presentan dedos muy largos, como los de los lagartos modernos. Probablemente, aquellos primeros reptiles usaban sus afilados dientes para perforar la cutícula de los insectos, mientras que la mayor parte de los anfibios carecía de fuerza al morder, debido a su cráneo bajo y a la debilidad de sus mandíbulas). Estos dos reptiles primitivos se han encontrado en el interior de tocones de árboles fosilizados en Nueva Escocia (Canadá). Los desechos fecales indican una alimentación de insectos y caracoles.
Paleobotánica
Las plantas dieron al período Carbonífero su nombre; en ningún otro intervalo geológico hay tantos fósiles de plantas. Aquí se formaron los yacimientos de carbón (pantanos de tierras bajas, con gran acumulación de troncos de árboles). Los inmensos estratos de carbón representan una biomasa enorme de plantas enterradas. Una explicación a esta gran concentración es que los especialistas en su descomposición (bacterias, hongos e invertebrados vegetarianos) no estaban aún equipados para enfrentarse a la química de la celulosa y la lignina. En el Carbonífero inferior hay poco carbón y floras parecidas a las del Devónico superior, aunque surgen nuevos grupos.
En el Carbonífero superior, alcanzan un gran éxito evolutivo aunque constituidos por un pequeño número de géneros, representados por una gran diversidad de especies:
* Lycophyta: Los géneros más importantes fueron
Lepidodendron y Sigilaria, incluían formas arborescentes,
restringidas a áreas pantanosas. Lepidodendron fue el género
con más éxito y algunas de sus especies alcanzaron más de
30 metros.
* Equisetopsida: Similares a la actual cola de caballo
(equisetos), estaban representados por el género Calamites,
del que algunas especies alcanzaron varios metros de altura.
* Helechos con semilla (Pteridospermatophyta): Los niveles
inferiores eran una maleza constituida principalmente por
una amplia variedad de helechos y helechos con semilla
aunque algunos también eran grandes y arborescentes.
Glossopteris, que vivía en tierras más altas, fue muy
abundante en Gondwana. Sus fósiles son más
comunes en sedimentos fluviales.
* Cordaitales: Es un grupo de árboles altos, de 30 metros.
Están relacionados con los gimnospermas que vivían en
tierras altas y probablemente formaron grandes bosques
parecidos a los modernos.
Las floras típicas del Carbonífero continuaron su dominio hasta el Pérmico inferior para declinar posteriormente. Debido a que las plantas y los animales estaban creciendo en tamaño y abundancia en esta época, los hongos terrestres se diversificaron aún más.
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