Kulki węglowe są permineralizowanymi formami życia, które są pełne wapnia, magnezu i czasami siarczku żelaza. Zasadniczo mają one okrągły kształt. Kulki węglowe nie są wykonane z węgla, nawet jeśli mają nazwę "kula węglowa" — nazwa pochodzi od ich częstego występowania w pokładach węgla (często w karbonie), a nie od składu chemicznego.
Pochodzenie i historia badań
W 1855 roku dwaj angielscy naukowcy, Joseph Dalton Hooker i Edward William Binney, znaleźli w Anglii kule węglowe. Z tego powodu w Europie przeprowadzono wstępne badania nad kulami węglowymi. Kulki węglowe zostały znalezione i zidentyfikowane w Ameryce Północnej w 1922 roku. Od tego czasu znaleziono kule węglowe w innych krajach i zaproponowano kilka teorii dotyczących ich powstawania.
Marie Stopes i D.M.S. Watson badali również próbki kulek węglowych. Zgodzili się, że kulki węglowe powstały na miejscu. Dodali również, że do powstania kuli węglowej niezbędna jest interakcja ze środowiskiem morskim.
Proces powstawania
Kulki węglowe powstają, gdy szczątki roślin (czasem także zwierząt) zostaną szybko otoczone osadem bogatym w jony wapnia i magnezu, które wytrącają się jako węglany (np. kalcyt, dolomit). Szybkie zalanie torfowiska wodami słonawymi lub morskimi, obecność osadów wapiennych oraz działanie procesów chemicznych i biologicznych prowadzą do permineralizacji — wypełnienia i zastąpienia tkanek roślinnych minerałami. W niektórych przypadkach w minerałach obecna jest także pirytyzacja (siarczek żelaza), co sprzyja zachowaniu wyjątkowych detali strukturalnych.
Zachowanie materiału organicznego i metody badawcze
Jakość konserwacji materiału organicznego zależy od szybkości procesu pochówku i stopnia ucisku przed poddaniem go permineralizacji. Ogólnie rzecz biorąc, kulki węglowe powstające w wyniku szybkiego zakopania szczątków o niewielkim stopniu rozkładu i ciśnienia mają wyższy stopień zakonserwowania. Jednak szczątki roślinne w większości kulek węglowych wykazują różne oznaki rozkładu i zapadania się.
Badania kulek węglowych prowadzi się przede wszystkim przez wykonywanie cienkich szlifów i preparatów mikroskopowych, techniki "peel" (odlewy i odrywki powierzchni) oraz coraz częściej przez obrazowanie tomograficzne (CT), które pozwala oglądać wewnętrzną strukturę bez niszczenia próbki. Dzięki tym metodom można obserwować anatomię tkanek roślinnych na poziomie komórkowym, co jest niezwykle cenne dla paleobotaniki.
Znaczenie geologiczne i paleobotaniczne
Kulki węglowe mają dużą wartość naukową, ponieważ zachowują szczegóły anatomiczne roślin sprzed setek milionów lat. Dzięki nim poznajemy budowę ówczesnych drzew i roślin torfotwórczych — np. grup takich jak lycopsydy (np. Lepidodendron), skrzopy (Calamites), paprocie i prasośliny — oraz możemy odtwarzać skład i strukturę pradawnych torfowisk. Informacje te pomagają wyjaśnić mechanizmy formowania złóż węgla i zmiany środowiskowe w historii Ziemi.
Występowanie
Kulki węglowe znajdują się w pokładach węgla w całej Ameryce Północnej i Eurazji. Północnoamerykańskie kule węglowe znajdują się w większej ilości miejsc niż w Europie. Najwcześniejsze opisy i badania dotyczyły znalezisk w Niemczech i na terenach dawnej Czechosłowacji. W 1962 roku Sergius Mamay i Ellis Yochelson znaleźli ślady szczątków zwierząt morskich w północnoamerykańskich kulach węglowych, co potwierdza udział wpływów morskich w procesach ich powstawania.
Podsumowując, kulki węglowe to permineralizowane, mineralne "zamki" zachowujące detale dawnych roślin (i czasem zwierząt), stanowiące cenny zapis geologiczny i paleobotaniczny, pozwalający odtwarzać pradawne ekosystemy torfowe i warunki sedymentacji.
