Caledóníska fellingafjallamyndunin, áhrif á þróun lífs BYLGJA GUÐMUNDSDÓTTIR EGGERSGATA 16, 101 REYKJAVÍK, ISLAND. HÁSKÓLI ÍSLANDS, 09.60.31 JARÐSAGA 1, HAUSTÖNN 2003

(e-mail bylgjag@hi.is) Ágrip Appalasíu-Caledóníska fellingafjallamyndunin stóð yfir í um 200 ár eða frá Ordovisium til Devontíma. Það eru ekki aðeins miklir tektóniskir atburðir sem eiga sér stað á þessum tíma heldur er einnig mikil þróun í lífríki jarðar. Umfjöllunin hér á eftir er skipt upp eftir þrem tektónískum atburðum sem allir eru kenndir við Appalasíu-Caledónísku fellinga-fjallamyndunina. Allt eru þetta ferli sem eiga sinn þátt í lokun á Japetusar-hafinu ( Iapetus ocean) og myndun Pangeu. Þessi breyting á meginlandsskjöldunum hafði gríðarleg áhrif á þróun lífs. Önnur ný vistumhverfi sköpuðust, sem buðu upp á kjöraðstæður fyrir þróun lífs í átt til lands. Fellingafjallamyndunin jók til muna grunnhafssvæði, skapaði deltaumhverfi og myndaði ferskvötn, ferskvatnsár og stór innhöf. Á sama tíma höfðu lífverur hafsins komist á það þróunarstig að þær gátu nýtt sér þessi nýju umhverfi og þar með hófst líf á landi.

Upphaf lífs á jörðu og þróun þess hefur verið viðfangsefni marga fræðimanna. Sú þróun verður ekki rakin hér til hlítar heldur er í þessu verkefni reynt að varpa ljósi á þá atburði sem leiddu til þess að líf færðist úr sjó og upp á þurrt land.

Merki um líf var fyrst vart í sjónum og er sú ályktun dregin út frá þeim leifum dýra sem finnast steingerð í setlögum víðsvegar um jörðina. Með tímanum þróast vistkerfi sjávar til fjölbreyttara dýra og plöntulífs. Aðstæður breyttust síðan á jörðinni og atburðir áttu sér stað sem leiddu til þess að plöntur numu land og síðan fylgdi dýralífið á eftir. Ekki er hægt að benda á einhvern einn ákveðinn atburð heldur er líklegt að margir samverkandi atburðir gerði dýra og plöntulífi kleift að stiga sín fyrstu skref á þurru landi. Fellingafjallamyndanir Aðdragandi að myndun Pangeu og lokun Japetusarhafsins hófst á Ordovisium (495 -443 m.ár), sem hafði í för með sér miklar breytingar á þróun lífs. Myndun Pangeu er rakin til tveggja fellingafjallamyndunarskeiða (e.orogenic phases), Caledóníska og Herkyníska (e. Caledonian and Hercynian) sem mynduðu mörg af

þeim felldu fjallabeltum sem eru ídag á Norður-Atlantshafssvæðinu. Caledóníska skeiðið myndaði Appalasíu fjallagarðinn í Norður Ameríku og Caledóníska fjallagarðinn í Bretlandi og fjöllin í Skandinavíu. Í Caledóníska fellingafjallamyndunar-skeiðinu er tveir greinanlegir fellingafjallamyndunaratburðir, Takoníska og Akadíska fellinga-fjallamyndanirnar (e.Taconian and Acadian orogeny). Herkyníska fellinga-fjallamyndunarskeiðið í lok fornlífsaldar myndaði hluta af Mið Evrópu fellingafjalla svæðunum og ummyndaði Appalasíu fjallgarðinn í atburði sem kallaður er Allegheníska fellingafjallamyndunin (e. Alleghenian Orogeny). Þessi atburður breytti hluta af fellingafjallamyndununum fyrri atburða (Baxter et al 2001).

Þessi mikla fellingafjallamyndunar-hrina átti sér stað á 200 milljón ára tímabili eða á Ordovisium (495 -443 m.ár), Silur (443-417 m.ár) og á Devon (417-354 m.ár) (Mckerrow,W.S et al 2000). Áherslan verður lögð á fystu tvær myndanirnar, Takoníska og Akadíska sem, eins og áður hefur komið fram, mynduðu Appalasíu og Caledónísku fellingafjöllin (Baxter et al 2001)

1

Fyrir um það bil 450 milljón ár eða á miðjum Ordovisium var Laurentíu flekinn staðsettur við miðbaug og nokkuð stöðugur, Baltiku flekinn var

rétt fyrir sunnan miðbaug og Gondwanaland var á góðri siglingu á átt á Suðurskauti (sjá 1 mynd)

(Heimild: http://www.scotese.com/moremaps.htm ) 1.mynd

Milli Baltikuflekans og Laurentíu var stórt haf, Japetusarhafið (e.Iapetus ocean), sem var forveri Atlantshafsins. Í byrjun Ordovisium byrjaði hafið að lokast þegar nokkra eldfjallaeyjur rákust á Laurentíu sem er þekkt sem Takoníska fellingafjallamyndunin. Á eftir fylgdi Akadiska fellingafjalla-myndunin þar sem Baltiku og Avaloníu flekinn klestu á Laurentíu og meginlandið Laurasia myndaðist (Baxter et al 2001). Appalasíu-Caledóníska fellingafjallamyndunin Takonisku fjöllin mynduðust við það að Laurentíu flekinn færist í átt að eldfjallaeyjaboga í Japeteusarhafinu milli Baltiku og Laurentíu. Rétt fyrir utan Laurentíu myndaðist því niðurstreymisbelti (e. subduction zone)

þar sem Laurentíu flekinn þrýstist undir eyjabogann. Við það myndaðist sigdæld eða innhaf (e.forebasin) vestan við Takenísku fellingafjöllin (Stanley 1999). Akadísku felligafjöllin byrjuður að myndast um miðjan Silur og hélt áfram fram á Devon þegar Baltika skellti sér á norður hluta Laurentíu og myndaði Caledónísku fellingafjallamyndunina á Grænlandi og Norður Evrópu. Myndunin færðist því næst niður með Laurentíu flekanum þegar að Avolonía þrýstist að norð-austurströnd Laurentíu og myndaði norðurhluta Appalasíu fellingafjöllin. Avolonía var þá orðin hluti af sömu meginlandsplötu og Baltika eftir að hafa slitið sig frá Gondwanalandi og síðan fylgt Baltiku plötunni við lokun Japeteusarhafsins (Stanley 1999). Á þessum tíma var

2

búið að rjúfa niður Takonísku fellingafjöllin (The Paleontological Research). Institution Þegar hér er komið við sögu er Laurentía, Baltika og Avolonía.búin að mynda Laurasíu og Norðurhluti Japeteusarhafið lokað (2.mynd). Allegheníska fellingafjallamyndun Er loka skeiðið í myndun á Appalasíu og

Caledóísku fjöllunum í N-Ameríku, Grænlandi og N- Evrópu. Gondwana flekinn rekst á suður hluta Laurussiu (Laurentía og Baltika/Avolonía) og lokar þar með suðurhluta Japeteusar hafsins og með því sama þá er súper meiginlandsflekinn Pangea myndaður

(Heimild: http://jan.ucc.nau.edu/~rcb7/400NAt.jpg ) 2.Mynd

3

Lífið á Ordovisium Í byrjun Ordovisium eða fyrir um 495 milljón árum var allt líf enn í hafinu. Upp frá miðjum Ordovisium tíma þá jókst fjölbreytileiki lífs í hafi til muna. Margar nýjar tegundir litu dagsins ljós. Í lok Ordovisium átti sér stað mikill aldauði, annar mesti aldauði jarðsögunnar, og margar tegundir og hópar dýra dóu út. Ástæðan er talin vera vegna áhrifa jöklunar á hafið sem átti sér á Gondwanalandi sem var staðsett á Suður-póli (Stanley 1999). Sjávarstaðan var há og almennt hlýtt loftslag alveg fram undir lok Ordovisium en þá var Gondwana skjöldurinn staðsettur á suðurpóli með tilheyrandi jöklun (Stanley 1999)

Mikil aukning tegunda átti sér stað í lífríki sjávar á þessum tíma. Auk dýr frá Kambríum eins þríbrotta og conódonta bættust við í sjávarflóruna kórallar, sæliljur, armfætlur, sniglar, samlokur og graptólitar. Fyrstu kjálkalausu hryggdýrin komu fram en það voru kjálkalausir, brynvarðir fiskar. Eins og áður kom fram varð mikil jöklun á síðari hluta Ordovisium og sjávarstaða féll. Annar mesti aldauði sögunnar átti sér stað við lok Ordovisium og er ástæðurnar fyrir því taldar vera, fyrir utan sjávarstöðubreytinguna, kólnandi veðurfar vegna jöklunar og þá lækkun sjávarhita við miðbaug (Stanley 1999). Einnig er talið að fellingafjallamyndun þrengi að vistsvæðum dýra á hafsbotni (Miller 1995). Líf á Silur og Devon Hér var einnig sjávarstaða há með tilliti til meginlandanna. Loftslag aftur orðið hlýtt eftir kuldaskeiðið í lok Ordovisium. Eftir aldauðann á Ordovisium voru lífverur í hafinu fljótar að taka við sér, nema þríbroddar sem verða undir í samkeppninni við Brachiopods (skeldýr). Aðrar lífverur urður áberandi eins og t.d fiskar (Stanley 1999).

Mikið þróunarstökk var á Silur því að lávaxnar plöntur námu land á rökum svæðum, nálægt vatni. Fyrstu dýrin sem námu land voru liðdýr eins og margfætlur og köngulær. Helstu breytingarnar voru samt sem áður í hafinu og margir nýjir hópar lífvera koma fram og voru rándýr þar áberandi. Fiskarnir héldu áfram að þróast og á síðarihluta Silurs komu fram kjálkafiskar (Stanley 1999)

Devon tíminn var tími fiskanna, þeir breiddust hratt út námu ferskvötn og ár. Auk kjálkafiska komu fram brjóskfiskar (Hákarlar), beinfiskar og síðan lungnafiskar en út frá þeim þróuðust froskdýrin sem síðan skriðu á land. Plöntur breiddust hratt út á og í lok tímabilsins voru harðgerðar og stórvaxnar plöntur áberandi (Stanley 1999) Niðurstöður Frá því að líf hófst í sjónum og þar til að sáust fyrst merki um plöntulíf hafði ekki ýkja mikið breyst á þessum stóru meginlandsskjöldum.

Ljóst er að það er ekki einfalt mál að útskýra hvernig og afhverju plöntur og dýr fara nema land að fullri alvöru á Silur. Hvort að það hafi verið að einskærri tilviljun að þróun dýra og plöntulífríkis hafi farið í átt til landnáms á sama tíma og að viðunandi aðstæður á landi hafi skapast. Hver veit? Eitt er engu að síður ljóst að miklar breytingar urðu á meginlands-skjöldunum sem plöntur færðu sér í nyt.

Fellingafjallamyndanirnar breyttu ásýnd meginlandanna með því að fellingafjöll risu úr sjó. Aukin láglendismyndun, myndun grunn-sjávarsvæða, myndun stöðuvatna, ferskvatnsáa og áreyra buðu upp á ný og ókönnuð vistumhverfi fyrir plöntur og dýr á sama tíma og vistumhverfi lífríkis í sjó minnkaði við lokun Japetusarhafsins.

4

Með þetta í huga er vel hægt að ímynda sér að tenging sé á milli þessara umbrotahreyfinga og þróunarstökksins sem átti sér stað á Silur og Devon.. Þær dýra og plöntutegundir sem voru svo djörf að hætta sér inn í þetta nýja umhverfi, nutu góðs af lítilli samkeppni til að byrja með sem gerði þeim kleift að stiga það mikla þróunarskref í átt til landnáms (Richard Fortey 1997) Þakkarorð Ég vil byrja á að þakka Háskóla Íslands fyrir að bjóða upp á nám í jarð- og landafræði. Einnig langar mig að þakka Jarð- og landafræðiskori fyrir að veita mér ótakmarkaðan aðgang að aðstöðu í Jarðfræðihúsinu auk aðgangi að bókasafni skorarinnar. Síðast en ekki síst vil ég þakka kennara mínum Ólafi Ingólfssyni fyrir að beina mér á réttu braut við vinnslu þessa verkefnis. Heimildaskrá Baxter, Alistair N.,Bennett, Matthew

R., Doyle, Peter 2001. The Key to Earth History, An Introduction to Stratigraphy. John Wiley & Sons, ltd, England. 293 bls

Dr Ron Blakey http://jan.ucc.nau.edu/~rcb7/400NAt.jpg )(skoðuð 10.11.2003)

The Paleontological Research Institution. Gelogic History, http://www.priweb.org/ed/TFGuide/images/geologichistory.pdf (skoðuð 01.11.2003)

Mckerrow,W.S., Niocaill, C.Mac., Dewey, J.F 2000. The Caledonian Orogeny redefined. Journal of the Geological Society, London, Vol 157. pp1149-1154.

Miller Ai, Mao Sg 1995. Association of orogenic activity with the ordovician radiation of marine life. Geology 23 (4).pp 305-308.

Richard Fortey 1997. Life, An Unauthorised Biography, a natural history of the first 4.000.000.000

years of life on earth. Flamingo, Great Britain. 340 bls

Stanley, Steven M 1999. Earth System History. W.H Freeman and Company, New York.615 bls

Vefsíða http://www.scotese.com/moremaps.htm (skoðuð 10.11.2003)

Viðauki Hér á eftir eru nokkrir punkta sem komu fram í umræðum eftir að erindið var flutt. Hver er drifkrafturinn á bak við að líf þróast á land? Nýtt vistumhverf í ferskvatni á mörkum lands og sjávar gerði lífverum kleift að þróast án mikill samkeppni frá öðrum lífverum. Eru þessi fellingafjöll ennþá til? Appalasian fjöllin standa enn, en eru ekki eins há og þau voru. Hafa orðið fyrir rofi. Nokkuð stór fjöll standa enn á Grænlandi, Skandenavíu og á Skotlandi. Felld og ummynduð jarðlög frá þessum tíma eru einn greinileg.

5