Kỷ Carbon kéo dài từ khoảng 359 triệu đến 299 triệu năm trước, kéo dài khoảng 60 triệu năm. Đây là một trong những thời kỳ có ảnh hưởng lâu dài nhất đến lịch sử sinh học và địa chất Trái Đất, khi mà các rừng đầm lầy khổng lồ trải dài khắp nơi, tạo ra trữ lượng than đá lớn nhất mà nhân loại khai thác đến tận ngày nay. Đây cũng là kỷ nguyên mà động vật có màng ối (bò sát nguyên thủy) xuất hiện, đặt nền móng cho các lớp động vật sau này.
1. Môi trường và khí hậu toàn cầu
Trong phần lớn kỷ Carbon, khí hậu Trái Đất nóng ẩm, đặc biệt ở các vùng xích đạo – điều kiện hoàn hảo để cây cối phát triển nhanh chóng.
Về địa lý:
Siêu lục địa Gondwana tiếp tục trôi dần về phía cực Nam. Euramerica ở gần xích đạo, hình thành nhiều đồng bằng đầm lầy. Cuối kỷ Carbon, Gondwana bắt đầu hình thành các dãy núi do va chạm với Euramerica – báo hiệu quá trình hình thành siêu lục địa Pangaea. 2. Sự phát triển mạnh mẽ của rừng rậm than đá Rừng bao phủ khắp các vùng đất thấp ẩm ướt, đặc biệt là các đầm lầy ven sông và hồ. Các loài thực vật đặc trưng: Lepidodendron (cây thạch tùng cao tới 30 m), Sigillaria, Calamites (tổ tiên của cây đuôi ngựa), và dương xỉ có hạt. Lá và thân cây rơi xuống, tích tụ trong môi trường yếm khí, không phân hủy hoàn toàn → trải qua hàng triệu năm nén lại tạo thành than đá.
Đây là lý do kỷ Carbon còn gọi là "Kỷ Than Đá" (Carboniferous).
3. Côn trùng và động vật chân đốt khổng lồ
Do nồng độ oxy trong khí quyển lên đến khoảng 35% (so với 21% ngày nay), nhiều loài côn trùng và động vật chân đốt đạt kích thước khổng lồ:
Meganeura – chuồn chuồn khổng lồ với sải cánh gần 75 cm. Arthropleura – động vật chân đốt dài tới 2,5 mét, trông như rết khổng lồ. Sự phong phú của rừng rậm tạo điều kiện sống lý tưởng cho côn trùng, khiến chúng trở thành mắt xích quan trọng trong chuỗi thức ăn. 4. Cuộc cách mạng động vật có xương sống trên cạn
Trong thời kỳ đầu, lưỡng cư nguyên thủy như Ichthyostega, Temnospondyli chiếm ưu thế. Tuy nhiên, lưỡng cư phụ thuộc vào môi trường ẩm và phải đẻ trứng dưới nước.
Bước ngoặt xảy ra vào giữa kỷ Carbon: Sự xuất hiện của động vật có màng ối (Amniotes) – tổ tiên của bò sát, chim và thú.
Màng ối trong trứng giúp phôi thai phát triển độc lập với nước → động vật có thể sinh sản trên cạn hoàn toàn.
Tiêu biểu:
Hylonomus – được coi là bò sát đầu tiên trong lịch sử Trái Đất. Sự xuất hiện của bò sát mở ra một chương mới, vì chúng có thể sống sâu trong đất liền, nơi lưỡng cư không thể sinh tồn. 5. Sự hình thành của siêu lục địa Pangaea
Vào cuối kỷ Carbon:
Gondwana và Euramerica va chạm, tạo nên siêu lục địa Pangaea – một mảnh đất khổng lồ bao trùm phần lớn diện tích Trái Đất.
Điều này gây nên các chuỗi núi lớn như Appalachia, và thay đổi sâu sắc về khí hậu:
Vùng cực trở nên lạnh giá, băng hà xuất hiện ở Gondwana → thời kỳ băng hà đầu tiên kể từ kỷ Ordovic.
Sự thay đổi này ảnh hưởng đến môi trường sống của sinh vật, đặc biệt là rừng đầm lầy, nhiều khu vực bị biến mất.
6. Tuyệt chủng cuối kỷ Carbon
Không diễn ra một sự kiện tuyệt chủng khủng khiếp như ở kỷ Devon, nhưng:
Sự thu hẹp của rừng đầm lầy, do biến đổi khí hậu và lục địa hợp nhất, khiến nhiều loài thực vật và động vật bị suy giảm mạnh. Lưỡng cư không thích nghi tốt với môi trường khô hạn, nhường chỗ cho bò sát chiếm lĩnh vai trò chủ đạo.