林玮盈
恰好在2017年的《博物》杂志上写过关于石炭纪的专题，截取其中关于石炭纪气候、生态的部分，和大家分享一下：
石炭纪地球上最大的变化就是陆地开始被繁茂广阔的森林覆盖，我们居住的星球第一次出现了绵延不绝的绿色。在石炭纪早期，植物种类与刚刚过去的泥盆纪相似，但是也出现了新的植物类群。当时的森林由木贼目、楔叶目、石松目、鳞木目、科达目、真蕨类植物构成，陆生植物主要生长在河流、湖泊周围和沿海地区。尽管距离植物登陆的时间只有几千万年，但是石炭纪森林已经可以用古木参天来形容了，其中鳞木等的高度更是超过了30米。
图注：石炭纪时期的雨林，和今天的雨林有着很大的不同，图片来自网络
不断生长的森林不仅仅改变了陆地的面貌，同时也改变了大气的组成。通过日复一日的光合作用，植物制造了大量的氧气，使得石炭纪大气含氧量达到了史无前例的35%，这远远高于今天21%的含氧量。包括昆虫在内的陆生节肢动物成为高含氧量最大的受益者，由于它们通过气孔和遍布身体内的气管呼吸，体型越大需要的氧气会急剧增加。正在有了高含氧量的支持，巨型节肢动物纷纷出现，其中包括有体长2.6米的节胸、体长0.7米的普摩诺蝎、翼展0.65米的巨脉等等，石炭纪因此也被称为“巨虫时代”。
图注：石炭纪天空的巨脉和地面上的节胸，图片来自网络
图注：石炭纪的世界，地面上生活着巨大的节肢动物，此外还有两栖动物和最早的爬行动物，图片来自网络
巨虫出没的石炭纪森林由不同的植物组成，这些植物成为重建古气候，再造古大陆位置的重要参考。石炭纪早期，由于气候、地理等条件相对稳定一致，全球陆地植物群非常相似，被称为拟鳞木植物群。进入石炭纪晚期，全球气候发生分异、陆块不断移动、洋流和冰川作用加剧，再加上各地植物自身的演化，原来大一统的植物群已经不复存在，取而代之的是位于北方的华夏植物群、欧美植物群、安加拉植物群和位于南方的冈瓦纳植物群。仅仅从四个植物群的名称上就能判断出它们生长的区域，不同的植物群又养育了不同的动物，不同大陆板块的生命第一次出现了差异与不同。
图注：距今3亿年前，石炭纪晚期的地球，图片来自网络
石炭纪因为盛产煤炭而闻名于世，作为今天仍然在大量使用的矿物燃料，煤炭对于人类文明的发展起到了重要的推动作用。据统计，今天地球上一半以上的煤炭都是石炭纪植物形成的，这些煤炭分布在世界各地。中国产煤大省山西省的许多煤矿都位于石炭纪地层，一些煤层的厚度超过120米，这需要堆积2500米的树木才能形成。为什么石炭纪的植物形成的煤矿最多，难道是因为当时的植物最多吗？石炭纪大片的森林生长在海陆交汇的沼泽里，死去的植物沉入水下与空气隔绝阻止被氧化分解，新的植物在上面生长死亡然后继续堆积，整个过程周而复始，堆积的植物在地下经过漫长的化学、物理作用最终变成了我们今天见到的煤炭。煤炭的形成需要古气候、古环境、古地形、古地质等多种因素的综合作用，其实并不简单。
石炭纪早期，气候温暖潮湿，最高气温不超过20℃。到了石炭纪中后期，由于海陆位置的变化，气温开始下降，南极的冰盖面积不断扩大，年平均气温下降至12℃。变化的不仅是气温，曾经湿润的气候也开始变得干燥起来。距今3.05亿年前，变干变冷的气候不再适合热带雨林的生长，大片的雨林消失，最终只剩下彼此隔离的小片雨林。雨林面积减小的同时，雨林中高大的鳞木等植物也逐渐被低矮的树蕨替代，这一系列变化被称为“石炭纪雨林崩溃事件”（Carboniferous rainforest collapse）。
图注：石炭纪是地球第一次绿起来的时代，图片来自网络
古生物探索
石炭纪的全球平均气温最高可达20摄氏度（尤其是早期的时候），全球气候温暖湿润，大气含氧量是现在的1.5倍多，又考虑到当时成煤植物的繁盛，可以推测至少在石炭纪的早期至中期，全球陆地的大部分面积极有可能是被雨林覆盖的。
根据化石证据，当时森林中的大乔木类群有石松类的鳞木Lepidodendron、封印木Sigillaria（两者都是重要的成煤植物），早期真蕨类的芦木Calamites（属于木贼类）、枝蕨Cladoxylopsids，中等乔木类群有早期种子植物的科达类Cordaites；其它的真蕨类（如栉蕨Pecopteris）和早期种子植物（如种子蕨的一些类群，皱羊齿目Lyginopteridales、髓木目Medullosales等）则认为是林下的灌木或草本，甚至是在鳞木树干上附生的草本，林间也有丰富的攀援藤本植物，如木贼类的楔叶Sphenophyllum。
那个时代的森林同样多样性丰富、层次分明，尽管其组成成分、外观样貌（可以脑补一些科幻片的外星世界）与今天地球上的雨林都极不相同，但从某种程度上可以认为那时候有全球性的、石炭纪特色的大雨林。
至于三圈环流，我不了解，更无法推测三亿年前的状态。另注：以上内容均为推测，仅供参考。
Artemisia
石炭纪地球进化出了被子植物，大型乔木出现在了地球上，地球上迅速被大型乔木覆盖。氧含量迅速增加，那时候的蜻蜓有一米多长，各种节肢动物占领了地球。但你以为这是一个生物多样性的天堂？乔木的出现并不代表腐蚀乔木的细菌也进化出来了。在那时候全球的森林死亡后并没有细菌能腐蚀它，大量的树木在死亡后在地下形成煤层，地球上可以说几乎被煤层覆盖。在石炭纪后期，地球上的煤层已经很普遍了。浅层埋藏的甚至露天的比比皆是。终于在泥炭纪后期地质活动陨石坠落甚至是一场雷暴都能引发煤层燃烧，那时候地球几乎就是一个燃烧的大煤球，煤层燃烧释放的各种气体充斥着大气。大气中二氧化碳等温室气体迅速增加，浓度甚至能引发生物窒息，大量的二氧化碳溶于海洋，改变了海洋的酸度浮游生物大量死亡，是不是听起来不是个好消息。最终泥炭纪生物大灭绝干掉了地球上3/4生物！
