Journal of creation 5(3) 2011 p art of this paper



Yüklə 81,32 Kb.

tarix27.12.2017
ölçüsü81,32 Kb.


Papers

74

JOURNAL OF CREATION 25(3) 2011



P

art  1  of  this  paper

1

  noted  how  uniformitarians  thought  



the  Paleozoic  coal  deposits  of  the  northern  hemisphere  

formed   in   swamps.   This   was   despite   the   plethora   of  

evidence  they  uncovered  which  presented  problems  for  their  

surrounding   the   incredible   biodensity   of   fossils   in   the  

coal   measures   coupled   with   a   lack   of   biodiversity;;   the  

disarticulation  of  the  fossils  coupled  with  their  excellent  

preservation;;  and  the  separation  of  different  fossilized  parts  

geographical  extent  of  the  coal  seams,  the  high  purity  of  the  

coal  seams  with  minimal  contamination  from  mud  and  sand,  

silvomarine   origin   of   the   Paleozoic   coal   deposits.   This  

hypothesis  by  biologists  is  supported  by  their  paleontological  

and  chemical  evidence  that  the  dominant  Paleozoic  fern  tree  

plants   were   structured   for   a   water   environment.   In   line  

with   this,   the   second   part   of   this   paper

2

   concentrated   on  



on  the  elastic  and  vacuous  nature  of  those  fern  trees.  The  

author’s  calculations  concerning  their  root  structures,  their  

unusual  ontogeny  and  radiating  rootlets  and  other  evidence  

The   silvomarine   hypothesis   for   the   formation   of  

Kuntze.  His  concept  was  that  the  Paleozoic  coal  beds  formed  

addition  to  a  phenomenal  breath  of  quantitative  analyses  

(e.g.  on  coal  bed  chemistry).  

hypothesis.   Where   did   the   intervening   limestone,   shale,  

sandstone,  and  clay  layers  come  from?  Why  are  the  fern  

tree  roots  that  form  the  base  of  this  forest  almost  always  

separated  from  their  trunks?  How  do  you  account  for  the  

large   number   of   coal   layers   in   cyclothems?   Why   is   the  

biodiversity  so  low?  And  so  forth.  

questions,  a  mathematical  model  of  the  dominant  vegetation  

in  the  Paleozoic  coal  beds  should  be  made.  This  is  of  much  

biodiversity  seen  in  the  coal  beds.  This  paper  presents  a  

mathematical  model  of  a  lycopod  or  fern  tree,  concentrating  

A mathematical test

A   reasonable   assumption   for   the   spread   of   a   lateral  

Paleozoic  lycopod  root  system  in  an  aqueous  environment  

would  be  that  at  its  termini  for  the  mature  Stigmaria,  and  

perhaps  in  its  intermediate  stages  at  the  points  where  its  

roots  bifurcate,  its  roots  should  be  equidistant  from  each  

other.  That  is,  they  would  be  distributed  equally  around  a  

circle  centered  at  their  genesis  point.  This  is  certainly  the  

3

  

root   bifurcation   to   where   the   root   is   ready   to   bifurcate  



Stigmaria,  then  there  would  be  a  uniquely  determined  angle  

between  them  if  the  roots  are  equidistant  from  each  other  

at  the  termini  of  both  stages.  If  ‘a’  is  the  common  length  of  

b’  the  common  length  of  the  

a’  and  

b



a  =  b

Therefore  any  previously  published  example  of  such  a  



The origin of the Carboniferous coal 

measures—part 3: a mathematical test of 

lycopod root structure

Joanna F. Woolley

The notion of the compatibility of form and function in plant organisms is used as a guide to mathematically 

predict the geometrical shape of Carboniferous Stigmaria (i.e. lycopod roots). It is assumed that Stigmaria were 

created to be in an abundant fluid environment. The analytical predictions resulting from this assumption are 

compared to the Paleozoic fossil evidence. This mathematical model is part of a complete lycopod model that is 

outlined in enough detail to be reproduced. Finally a rationale for the discrepancies in the depiction of Stigmaria 

in popular and scientific venues versus what has been used in this model developed is given. Agreement between 

predicted stigmarian structure and the fossil evidence strongly supports an abundantly fluid environment for 

them. It favors the floating forest, catastrophic paradigm of Paleozoic coal formation.



Papers

75

JOURNAL OF CREATION 25(3) 2011



measured  and  that  of  the  bifurcation  angle  

between   them.   The   lengths   could   then  

be   put   into   the   eq  uation   that   calculated  

the   ideal   bifurcation   angle   under   the  

given   assumptions.   The   calculated   and  

measured  angles  could  then  be  compared  

to   see   how   valid   the   assumption   is   in  

practice.  

Take  the  example  from  the  literature  

note  that  there  is  considerable  variation  

in   the   lengths   of   the   root   sections   (the  

averaged   values   were   used),   apparently  

because   some   suffered   from   adverse  

the   averaged   measured   angle   between  

have  reasonable  agreement,  though  it  is  

root  growth  in  this  specimen  is  far  more  

interesting.  

Given  the  lengths  and  the  analytically  

determined  angle  from  the  example  under  

discussion,   an   iterative   mathematical  

procedure   can   be   used   to   calculate   the  

the  roots  and  their  lengths  if  they  must  be  

equidistant  from  each  other.

The  calculations  showed  that  every  

second  pair  of  terminal  roots  has  to  cross  

each  other.  That  the  terminal  roots  have  

to   cross   each   other   can   also   be   shown  

the  stigmarian  branches  make  an  equal  

angle  of  90°  with  any  circle  centered  at  

new  outwardly  progressing  branches  then  make  the  same  

angle  in  absolute  magnitude  (but  not  90°)  with  any  circle  

of  expansion.  However,  these  angles  have  opposite  signs  

at  alternate  positions  around  the  periphery  of  any  of  these  

circles.  When  the  branches  have  grown  to  where  they  are  

equidistant  from  each  other,  the  second  point  of  bifurcation  

two  new  branches  in  the  next  bifurcation  then  have  to  be  

expansion  at  a  more  tangential  aspect,  while  the  other  one  

approaches   at   more   of   a   normal   aspect.   Therefore,   the  

must  necessarily  cross  each  other  eventually,  because  they  

are  rapidly  approaching  each  other  while  the  other  pair  is  

on  a  more  nearly  parallel  course.  Thus  the  distance  between  

them  closes  as  they  grow  outward  before  they  cross.  They  

have  to  cross  in  order  to  put  distance  between  themselves  

equal  to  that  of  the  more  nearly  parallel  branches.  This  is  

a  most  unnatural  circumstance  if  the  roots  are  embedded  

4

   This  



was  consistent  with  the  calculated  angle  

for   the   crossing   of   the   stigmarian   roots  

of   58.06°.   The   author   also   collected  

one   sample   of   fossil   stigmarian   roots  

measured  at  it  was  53°.  Another  sample,  

from   southeastern   Kentucky’s   Bryson  

Formation,  was  also  located.  It  again  had  

an  angle  that  measured  53°.  These  three  

in   the   mathematical   model,   though   the  

agreement  could  be  better.

and  bifurcation  angles  were  considered,  

but  found  wanting.  For  instance,  retaining  

the   assumption   of   the   equal   separation  

before  they  bifurcate  or  at  their  maximum  

extent),  but  adding  the  requirement  that  

the   bifurcation   angles   between   all   the  

sets  of  roots  for  all  bifurcations  be  equal,  

will   not   allow   the   branches   to   cross  

each  other  and  remain  equidistant.  That  

mathematically  excluded  when  the  angles  

are   required   to   be   equal.   Furthermore,  

for  the  case  where  the  terminal  branches  

are   not   allowed   to   cross   but   the   equal  

bifurcation  angles  requirement  is  retained,  

to  60°,  which  is  below  the  value  of  any  

bifurcation  angle  seen  in  fossil  evidence  

the  author  is  aware  of.  Finally,  the  ratios  

far  from  those  observed  in  real  fossil  remains.

This  all  strongly  suggests  that  such  a  root  system  was  

indeed  designed  for  a  watery  environment.  If  it  were  not,  

then  the  plant  would  have,  at  one  point  in  the  terminal  stage  

of  its  roots’  growth,  a  situation  where  every  second  pair  

of  root  tips  of  the  plant  would  be  nearly  coincident.  This  

limited  environment.  When  this  prediction  is  compared  to  

the  photographs  of  the  few  existing  extant  stigmarian  root  

systems  available  to  the  author,  good  agreement  is  found.

The   mathematical   model   of   a   Stigmaria

part  of  a  complete  lycopod  mathematical  model  outlined  

here.

5

  It  was  developed  to  quantitatively  answer  the  many  



those  concerning  the  large  number  of  layers  in  Paleozoic  

cyclothems;;   the   biodensity   and   particular   spacing   of  

lycopods;;  and  the  origin  of  the  limestone,  shale,  sandstone,  

and  clay  layers  in  cyclothems.  These  questions  and  others,  

like  why  Stigmaria  are  nearly  always  found  separated  from  

c

a



b

β

α



Alpha  =  78.86  degrees,  beta 

=  69.2  degrees,;  for  a  9-meter 

diameter:  a  =  0.716829006 

m,  b  =  0.942453873  m,  c  = 

2.98482897578 m; for a 6.7-meter 

diameter: a = 0.533639371 meters, 

b = 0.7016045499 meters, and c 

= 2.22203934863.

Figure  1.

  [Above]  A  Stigmaria 



ficoides Brongniart from the Middle 

Pennsylvanian  of  the  Piesberg  near 

Osnabruck,  Germany;  [Below]    a 

schematic configuration (top view). 




Papers

76

JOURNAL OF CREATION 25(3) 2011



their   lycopod   trunks,   will   be   answered   in   forthcoming  

articles.  The   answers   are   both   intriguing   and   surprising,  

providing  good  reasons  to  believe  the  superior  merit  of  the  

silvomarine  hypothesis.  



Typical misleading representations of stigmaria 

and lycopods

evidence   to   use   in   reconstructing   lycopod   root   systems,  

especially   the   crossing   of   their   roots,   accurate   portrayals  

of   them   are   exceedingly   rare.

6

  What   reconstructions   are  



attempted   usually   mimic   the   roots   of   contemporary   trees  

with  shallow  roots  splayed  out  radially  from  the  base,  with  a  

notable  absence  of  any  root  crossings.  A  few  typical  examples  

of  this  tendency  follow.

The  University  of  California  at  Berkeley  paleontology  

department’s   web   site   reproduces   a   representation   of  



Stigmaria

consistent   root   crossings   of   Stigmaria.    In   addition,   the  

height  of  the  Lepidodendron  lycopod  is  distorted  by  a  factor  

this   is   not   the   case).  All   these   gross   distortions   help   hide  

8

   as   are  



similar  misrepresentations  of  the  Stigmaria.

Pennsylvania  contains  some  of  the  world’s  best  examples  

of  Upper  Carboniferous  strata.  Accordingly,  the  Pennsylvania  

producing   Carboniferous   vegetation.   This   vegetation   is  

dominated  by  the  lycopod  fern  trees,  shown  uprooted  in  the  

three  accompanying  photographs  of  paintings  and  models  

the   exterior   dimensions   and   morphology   of   the   lycopods  

are   well   known,   they   are   grossly  

misrepresented   in   the   museum.   For  

example,  the  roots  are  only  one  fourth  

the  size   they  should  be,  the  rootlets  

are  one  twelfth  the  size  they  should  

be  (the  equivalent  of  pretending  a  six  

foot   man   is   only   six   inches   high!),  

and   they   are   missing   on   the   top   of  

the  roots  (except  at  the  tips  of  them)  

and  shown  bending  downward  rather  

than   radiating   straight   out   from  

the   root.  All   of   these   disingenuous  

representations   are   necessary,   along  

with   other   ones   concerning   the  

biodiversity  and  biochemistry  of  the  

that  Pennsylvanian  coal  was  produced  

ments  cannot  be  expected  to  get  things  

of  a  technical  nature  correct.  However,  

the   Pennsylvania   State   exhibit   was  

Figure  2.

  Reproduction  of  an  unrealistically 

distorted  depiction  of  a  Lepidodendron  and  its 

roots, abstracted from the University of California 

at Berkeley’s department of paleontology website.  

Baird   as   a   consultant.

9

  Although   his   expertise   centers   on  



tetrapods   (i.e.   amphibians   and   lepospondyli),   it   would   be  

logical   to   assume   that   he   was   aware   and   approved   the  

presentation  of  lycopods  at  the  museum.

There  were  several  species  of  Stigmaria  named  before  

1820.   However,   these   names   are   not   given   scientific  

credence  because  they  occur  before  the  date  an  international  

commission   on   botanical   names   was   established.

10

  After  



that  date  various  researchers  began  to  produce  descriptions  

of   new   species   and   otherwise   add   to   our   knowledge   of  



Stigmaria.   Because   this   data   was   scattered   throughout  

William  G.  Chaloner  writing  it.

11

Chaloner  is  noted  for  his  work  on  fossil  spores,  not  on  



lycopods.  Perhaps  because  of  this  his  review  was  all  the  

more  candid  than  it  would  have  been  otherwise.  He  noted  

species   of   Stigmaria   that   had   been   described.   This   was  

because   some   of   them   had   been   established   only   after   a  

few  transverse  cuts  had  been  made  on  fossil  specimens  and  

stages  of  stigmarian  ontogeny.  In  fact,  it  is  likely  the  three  

of  taphonomic  disturbances  rather  than  speciation.  More  

on  this  topic  will  be  given  after  the  following  discussion.

Similarly,   the   author   has   seen   a   complete   gradation  

between   smooth   and   grooved   stigmarian   steles,   so   this  

may  also  be  a  taphonomic  development  that  is  not  related  

to   differences   in   Stigmaria   species.   Note   that   Chaloner  

fails  to  even  mention  the  two  books  written  by  the  botanist  

work   is   far   broader   in   scope   of  

specimens  considered  and  had  far  

more   empirical   rigour   than   any  

reference  Chaloner  chose  to  cite.

Figure   6   is   from   Chaloner’s  

review.

12

   The   upper   part   of   it  



gives   a   typically   disingenuous,  

crossing  Stigmaria.  The  distortions  

of   the   fossil   evidence   all   tend   to  

hypothesis   at   the   expense   of   the  

silvomarine   one.   The   lower   part  

of  the  diagram  is  much  worse.  The  

rootlets  are  shown  visibly  tapering  

with  one  of  them  bifurcating.  They  

are   noted   as   being   40   cm   long,  

one   fifth   of   the   length   reported  

elsewhere.  They  are  shown  bending  

100,000  rootlets  seen  by  the  author,  

none   have   been   visibly   tapered,  

Lepidostrobus

Lepido-

phylloides



Lepidodendron

Stigmaria




Papers

77

JOURNAL OF CREATION 25(3) 2011



Figure 5.

 A questionable reproduction of an uprooted Stigmaria 

with  rootlets  (note  absence  of  rootlets  on  most  of  the  top  [left] 

side) as displayed at the Pennsylvania State Museum in Harrisburg, 

Pennsylvania.

Figure 6.

 The details, as well as the overall picture, of Stigmaria 

are  misrepresented  in  the  above  diagrams  abstracted  from  an 

encyclopedic review of lycopods. 

Figure 3.



 A questionable reproduction of the Upper Carboniferous 

forest, as displayed at the Pennsylvania State Museum in Harrisburg, 

Pennsylvania.

Figure 4.

 A questionable reproduction of an uprooted Stigmaria 

with rootlets, as displayed at the Pennsylvania State Museum in 

Harrisburg, Pennsylvania.

bent  downward  instead  of  radiating  out  perpendicularly  to  

the  surface  of  the  Stigmaria,  bifurcated,  or  been  as  short  

as  represented  here  when  their  lengths  could  possibly  be  

traced  that  far.

13

space  in  the  interior  of  the  Stigmaria.  However,  the  rootlets  



are   shown   as   traversing   parallel   to   the   stele   in   this   space  

before  they  enter  it.  This  has  never  been  observed  by  the  

author.   Numerous   examples   of   the   rootlets   entering   the  

stele  perpendicularly—without  undergoing  any  bends  in  the  

interior  of  the  Stigmaria  have  been  seen.  The  case  of  usually  

broken  rootlets  being  swept  in  one  direction  along  the  axes  

of  the  stele  has  also  been  observed.  Could  it  be  that  the  few  

cuts  examined  by  other  researchers  on  a  simple  Stigmaria  are  

running  into  this  phenomenon  without  correctly  interpreting  

it?  Are   Stigmaria

structural  disturbances  having  nothing  to  do  with  evolutionary  

differentiation  and  everything  to  do  with  a  violent  placement  

they  have  been  too  preoccupied  with  the  quest  to  prove  an  

untenable  guess  to  have  noticed  the  true  macroscopic  nature  

of  lycopod  fern  trees?

Conclusions

The  Paleozoic  fern  tree  root  model  is  an  integral  part  of  

a  more  extensive  model  of  the  entire  lycopod.  Such  a  model  

is  necessary  to  quantitatively  examine  the  various  aspects  of  

the  hypothesis  that  the  Carboniferous  coal  measures  were  

Paleozoic  fern  tree  model  is  contrasted  to  the  input  that  would  

have  been  derived  if  the  contemporary  consensus  depiction  

that  arguments  about  homologous  structures  and  evolutionary  

adaptive  reduction,  the  dwelling  on  evolutionary  expectations  

rather   than   on   observations,   has   steered   researchers   away  

2 metres

R

f



10cm

Camb


X2

PX

Mid C



Phell


Papers

78

JOURNAL OF CREATION 25(3) 2011



from   a   more   realistic   appreciation   of   Paleozoic   lycopod  

examples  of  dubious  depictions  of  lycopod  structures,  ones  

showing  gross  distortions  from  the  fossil  evidence,  are  given.  

forest   hypothesis   of   Kuntze   at   the   expense   of   the   swamp  

hypothesis  for  the  genesis  of  Paleozoic  coal  beds.

Acknowledgments

French  language  translations  found  necessary  to  complete  

the  background  upon  which  this  article  is  based.

References

J.  Creation  24

logic  of  lycopod  root  structure,  J.  Creation  25

3.   The  measurements  of  a  Piesberg,  Germany,  Stigmaria  were  taken  from  a  

Handbuch  der  Paleobotanik,  Band  1:  Thallophyta,  

Bryophyta,  Pteridophyta

Plant  Fossils  of  West  

Virginia

5.   The  modeling  assumptions  for  the  Stigmaria

were  considered  as  being  neutrally  buoyant  in  water  (based  on  the  author’s  

observations  of  the  fossil  evidence  of  their  ease  of  pliability  relative  to  their  

assumed  rootlet  solid  structure  to  be  2.62  g/cm

3

the   rootlets   of  



   Brongniart   from  Westfalen,   Germany  

(Middle  Pennsylvanian)  as  presented  in  Hirmer,  ref.  3,  p.  294,  bottom  right  

3

.  The  roots  were  taken  



averaged  dimensions  from  a  

  Brongniart  from  Piesberg,  

Germany  (Middle  Pennsylvanian),  Hirmer,  ref.  

aufgestellte   Baumstumpf   mit  Wurzeln   aus   dem   Carbon   des   Piesberges,  



Jahrbuch  d.  k.  Preuß.  Geol.  Landesanst.  für  das  Jahr,  1889,  Berlin,  1892.  

The  lengths  of  the  roots  from  their  genesis  point  were  normalized  to  be  

4.5  m  (9  m  in  diameter)  for  a  mature  specimen,  as  reported  in  Williamson,  

W.C.,  


,  

  

It  was  assumed  that  the  root  development  paralleled  the  development  of  the  



trunk,  including  that  of  its  pith.  Therefore,  the  trunk  development  will  now  

be  discussed.  The  height  of  a  modeled  Sigillaria  was  taken  to  be  30  m,  a  

generally  accepted  maximum  value  (although  higher  estimated  and  actual  

values  have  been  reported).  The  pith  of  the  trunk  was  taken  to  follow  a  third  

literature)  and  allowed  to  asymptotically  converge  to  its  genesis  point  on  

the  origin.  This  equation  (in  meters  with  y  being  the  vertical  distance)  is

  

y  =  150.31  x

3

  –  191.38  x



2

  +  94.61  x



  

for  a  Lepidodendron



Sigillaria  up  to  its  maximum  

was  taken  as  representing  the  mature  interior  development  of  the  roots  up  

interior  narrowing  was  taken  as  being  linear.  The  spacing  density  of  rootlets  

on  the  roots  was  taken  as  uniform  but  rootlets  were  assumed  not  to  remain  

on  the  mature  Stigmaria  before  its  branches  became  horizontal.  A  better,  

consistent  estimate  of  the  spacing  density  as  a  function  of  root  diameter  is  

possible  only  if  the  effects  of  elastic  distortion  due  to  the  crushing  of  the  

roots  can  be  adequately  taken  into  account—something  the  author  has  yet  

to  accomplish.  The  spongy  material  in  the  roots  was  taken  to  cover  30%  of  

the  remaining  interior  space,  with  the  low  density  of  0.1  g/cm

3

.  This  estimate  



is  predicated  upon  measurements  taken  on  a  Stigmaria  from  the  Scrubgrass  

coal  layer  of  western  Pennsylvania  collected  by  the  author.  The  Stigmaria  

sample  underwent  an  unusual  electrochemical  taphonomy,  preserving  the  

interior  of  the  Stigmaria.  Rootlets  are  taken  to  be  uniformly  2  meters  long  

(with  the  density  as  noted  above),  a  calculational  consideration  only  when  

they  are  exposed  out  of  the  water.  The  exterior  of  the  tip  of  the  Stigmaria  was  

taken  to  be  a  right  circular  cone  tapering  from  a  radius  of  2.60238226322  cm  

to  a  radius  of  zero  in  the  last  10.16  cm  of  its  length,  following  the  formula

  

y  =  –41.6000200119  r

2

r  +  10.16

  

implicitly  giving  the  radius  of  the  circular  cross  section  r  as  a  function  of  y,  



the  start  of  the  last  10.16  cm  of  the  root  (y  =  0)  to  its  termination  (y  =  10.16),  

as  averaged  from  measurements  on  specimens  collected  by  the  author  [not  

believed  by  the  author  to  have  undergone  much,  if  any,  crushing].

6.   However,   note   that   root   crossings   were   obviously   known   to   leading  

researchers  Kuntze,  Brongniart  and  Williamson  over  a  century  ago.  The  

early  and  ubiquitously  copied  misrepresentation  of  the  appendices  or  rootlets  

on  the  Stigmaria

page  50  of  his  booklet  Geogenetische  Beitrage,  Gressner  and  Schramm,  

where  the  break  in  the  lower,  mature  lycopod  has  been  omitted,  making  it  

Paleobotany:  the  Biology  

and  Evolution  of  Fossil  Plants

The   State   Museum   of   Pennsylvania:  A   Centennial   History,  

1905–2005,  Pennsylvania  Historical  and  Museum  Commission  Harrisburg,  

PA,   p.   26,   2005,   as   seen   at   www.portal.state.pa.us/portal/server.pt/

document/1009151/100years_pdf,  accessed  1  May  2011.

et  al.

International  code  

of   botanical   nomenclature   (Vienna   Code)   adopted   by   the   seventeenth  

International  Botanical  Congress,  Vienna,  Austria,  July  2005  (electronic  

edn),   International  Association   for   Plant  Taxonomy,  Vienna,  Article   13,  

2006;;  ibot.sav.sk/icbn/main.htm.

Traite  de  Paleobotanique,  

volume  II:  Bryophyta,  Psilophyta,  Lycophyta

Comparative  Study  of  Stigmarian  Appendages  and  Isoetes  Roots,  American  



J.  Botany  34

takes  great  pains  to  argue  along  the  lines  of  homologous  development  and  

adaptive  reduction,  using  detailed  microscopic  evidence  to  argue  its  case,  its  

phenomenal  distortion  of  the  macroscopic  physiology  of  lycopods  typically  

mirrors  its  evolutionary  myoptism.

13.   The   author   has   observed   considerable   taphonomic   variation   in   rootlet  

diameter   and   great   variation—including   wrapping   around   the   root—in  

rootlet  direction.  The  rootlets  are  usually  observed  as  being  stiff,  but  they  

can   also   be   undulating.  The   author   does   not   discount   the   possibility   of  

rootlet  bifurcation.  

Joanna  F.  Woolley  is  a  store  manager  for  a  national 

jewelry store chain. She has an avid interest in gemstones, 

minerals, and fossils. This article is an outgrowth of a home 

school science project by Joanna F. Woolley. In addition to 

an avid interest in fossils, minerals, and gemstones, she is 

active in church work. 





Dostları ilə paylaş:


Verilənlər bazası müəlliflik hüququ ilə müdafiə olunur ©genderi.org 2019
rəhbərliyinə müraciət

    Ana səhifə