林瑋盈
恰好在2017年的《博物》雜誌上寫過關於石炭紀的專題，截取其中關於石炭紀氣候、生態的部分，和大家分享一下：
石炭紀地球上最大的變化就是陸地開始被繁茂廣闊的森林覆蓋，我們居住的星球第一次出現了綿延不絕的綠色。在石炭紀早期，植物種類與剛剛過去的泥盆紀相似，但是也出現了新的植物類群。當時的森林由木賊目、楔葉目、石松目、鱗木目、科達目、真蕨類植物構成，陸生植物主要生長在河流、湖泊周圍和沿海地區。儘管距離植物登陸的時間只有幾千萬年，但是石炭紀森林已經可以用古木參天來形容了，其中鱗木等的高度更是超過了30米。
圖注：石炭紀時期的雨林，和今天的雨林有著很大的不同，圖片來自網絡
不斷生長的森林不僅僅改變了陸地的面貌，同時也改變了大氣的組成。通過日復一日的光合作用，植物製造了大量的氧氣，使得石炭紀大氣含氧量達到了史無前例的35%，這遠遠高於今天21%的含氧量。包括昆蟲在內的陸生節肢動物成為高含氧量最大的受益者，由於它們通過氣孔和遍佈身體內的氣管呼吸，體型越大需要的氧氣會急劇增加。正在有了高含氧量的支持，巨型節肢動物紛紛出現，其中包括有體長2.6米的節胸、體長0.7米的普摩諾蠍、翼展0.65米的巨脈等等，石炭紀因此也被稱為“巨蟲時代”。
圖注：石炭紀天空的巨脈和地面上的節胸，圖片來自網絡
圖注：石炭紀的世界，地面上生活著巨大的節肢動物，此外還有兩棲動物和最早的爬行動物，圖片來自網絡
巨蟲出沒的石炭紀森林由不同的植物組成，這些植物成為重建古氣候，再造古大陸位置的重要參考。石炭紀早期，由於氣候、地理等條件相對穩定一致，全球陸地植物群非常相似，被稱為擬鱗木植物群。進入石炭紀晚期，全球氣候發生分異、陸塊不斷移動、洋流和冰川作用加劇，再加上各地植物自身的演化，原來大一統的植物群已經不復存在，取而代之的是位於北方的華夏植物群、歐美植物群、安加拉植物群和位於南方的岡瓦納植物群。僅僅從四個植物群的名稱上就能判斷出它們生長的區域，不同的植物群又養育了不同的動物，不同大陸板塊的生命第一次出現了差異與不同。
圖注：距今3億年前，石炭紀晚期的地球，圖片來自網絡
石炭紀因為盛產煤炭而聞名於世，作為今天仍然在大量使用的礦物燃料，煤炭對於人類文明的發展起到了重要的推動作用。據統計，今天地球上一半以上的煤炭都是石炭紀植物形成的，這些煤炭分佈在世界各地。中國產煤大省山西省的許多煤礦都位於石炭紀地層，一些煤層的厚度超過120米，這需要堆積2500米的樹木才能形成。為什麼石炭紀的植物形成的煤礦最多，難道是因為當時的植物最多嗎？石炭紀大片的森林生長在海陸交匯的沼澤裡，死去的植物沉入水下與空氣隔絕阻止被氧化分解，新的植物在上面生長死亡然後繼續堆積，整個過程週而復始，堆積的植物在地下經過漫長的化學、物理作用最終變成了我們今天見到的煤炭。煤炭的形成需要古氣候、古環境、古地形、古地質等多種因素的綜合作用，其實並不簡單。
石炭紀早期，氣候溫暖潮溼，最高氣溫不超過20℃。到了石炭紀中後期，由於海陸位置的變化，氣溫開始下降，南極的冰蓋面積不斷擴大，年平均氣溫下降至12℃。變化的不僅是氣溫，曾經溼潤的氣候也開始變得乾燥起來。距今3.05億年前，變幹變冷的氣候不再適合熱帶雨林的生長，大片的雨林消失，最終只剩下彼此隔離的小片雨林。雨林面積減小的同時，雨林中高大的鱗木等植物也逐漸被低矮的樹蕨替代，這一系列變化被稱為“石炭紀雨林崩潰事件”（Carboniferous rainforest collapse）。
圖注：石炭紀是地球第一次綠起來的時代，圖片來自網絡
古生物探索
石炭紀的全球平均氣溫最高可達20攝氏度（尤其是早期的時候），全球氣候溫暖溼潤，大氣含氧量是現在的1.5倍多，又考慮到當時成煤植物的繁盛，可以推測至少在石炭紀的早期至中期，全球陸地的大部分面積極有可能是被雨林覆蓋的。
根據化石證據，當時森林中的大喬木類群有石松類的鱗木Lepidodendron、封印木Sigillaria（兩者都是重要的成煤植物），早期真蕨類的蘆木Calamites（屬於木賊類）、枝蕨Cladoxylopsids，中等喬木類群有早期種子植物的科達類Cordaites；其它的真蕨類（如櫛蕨Pecopteris）和早期種子植物（如種子蕨的一些類群，皺羊齒目Lyginopteridales、髓木目Medullosales等）則認為是林下的灌木或草本，甚至是在鱗木樹幹上附生的草本，林間也有豐富的攀援藤本植物，如木賊類的楔葉Sphenophyllum。
那個時代的森林同樣多樣性豐富、層次分明，儘管其組成成分、外觀樣貌（可以腦補一些科幻片的外星世界）與今天地球上的雨林都極不相同，但從某種程度上可以認為那時候有全球性的、石炭紀特色的大雨林。
至於三圈環流，我不瞭解，更無法推測三億年前的狀態。另注：以上內容均為推測，僅供參考。
Artemisia
石炭紀地球進化出了被子植物，大型喬木出現在了地球上，地球上迅速被大型喬木覆蓋。氧含量迅速增加，那時候的蜻蜓有一米多長，各種節肢動物佔領了地球。但你以為這是一個生物多樣性的天堂？喬木的出現並不代表腐蝕喬木的細菌也進化出來了。在那時候全球的森林死亡後並沒有細菌能腐蝕它，大量的樹木在死亡後在地下形成煤層，地球上可以說幾乎被煤層覆蓋。在石炭紀後期，地球上的煤層已經很普遍了。淺層埋藏的甚至露天的比比皆是。終於在泥炭紀後期地質活動隕石墜落甚至是一場雷暴都能引發煤層燃燒，那時候地球幾乎就是一個燃燒的大煤球，煤層燃燒釋放的各種氣體充斥著大氣。大氣中二氧化碳等溫室氣體迅速增加，濃度甚至能引發生物窒息，大量的二氧化碳溶於海洋，改變了海洋的酸度浮游生物大量死亡，是不是聽起來不是個好消息。最終泥炭紀生物大滅絕幹掉了地球上3/4生物！
