Последствия потепления
Последний ледниковый период привел к появлению шерстистого мамонта и огромному росту площади ледников. Но он был только одним из многих, которые охлаждали Землю на протяжении всех 4,5 миллиардов лет ее истории.
Итак, как часто планету охватывают ледниковые периоды и когда стоит ожидать следующего?
Основные периоды оледенения в истории планеты
Ответ на первый вопрос зависит от того, имеете вы в виду большие оледенения или маленькие, которые происходят во время этих продолжительных периодов. На протяжении всей истории Земля пережила пять больших периодов оледенения, причем некоторые из них длились на протяжении сотен миллионов лет. На самом деле даже сейчас Земля переживает большой период оледенения, и это объясняет, почему она имеет полярные льды.
Пять основных ледниковых периодов - это Гуронский (2,4-2,1 миллиарда лет назад), оледенение Криогения (720-635 миллионов лет назад), Андско-Сахарское (450-420 миллионов лет назад), оледенение позднего палеозоя (335-260 миллионов лет назад) и Четвертичное (2,7 млн лет назад до настоящего времени).
Эти крупные периоды оледенения могут чередовать в себе меньшие ледниковые периоды и теплые периоды (межледниковье). В начале Четвертичного оледенения (2,7-1 млн лет назад) эти холодные ледниковые периоды происходили каждую 41 тысячу лет. Тем не менее в последние 800 тысяч лет существенные ледниковые периоды появлялись реже - примерно каждые 100 тысяч лет.
Как работает 100000-летний цикл?
Ледяные щиты растут в течение приблизительно 90 тысяч лет, а затем начинают таять в течение 10 тысяч лет теплого периода. Затем процесс повторяется.
Учитывая, что последний ледниковый период закончился около 11 700 лет назад, возможно, пришло время для начала еще одного?
Ученые считают, что мы должны были бы переживать очередной ледниковый период прямо сейчас. Однако существуют два фактора, связанных с орбитой Земли, которые влияют на формирование теплых и холодных периодов. Учитывая еще и то, как много углекислого газа мы выбрасываем в атмосферу, следующий ледниковый период не начнется еще по крайней мере 100 тысяч лет.
Что вызывает ледниковый период?
Гипотеза, выдвинутая сербским астрономом Милютином Миланковичем, объясняет, почему на Земле существуют циклы ледниковых и межледниковых периодов.
Поскольку планета вращается вокруг Солнца, на количество света, который она от него получает, влияют три фактора: ее наклон (который находится в диапазоне от 24,5 до 22,1 градусов по циклу 41 000 лет), ее эксцентриситет (изменение формы орбиты вокруг Солнца, которая колеблется от ближней окружности до овальной формы) и ее раскачивание (одно полное раскачивание происходит каждые 19-23 тысячи лет).
В 1976 году знаковый документ в журнале Science представил доказательства того, что эти три орбитальных параметра объясняют ледниковые циклы планеты.
Теория Миланковича заключается в том, что орбитальные циклы являются предсказуемыми и очень последовательными в истории планеты. Если Земля переживает ледниковый период, то она будет покрыта большим или меньшим количеством льда, в зависимости от этих орбитальных циклов. Но если на Земле слишком тепло, никаких изменений не произойдет, по крайней мере в отношении растущего количества льда.
Что может повлиять на нагревание планеты?
Первым на ум приходит газ, такой как диоксид углерода. За последние 800 тысяч лет уровни двуокиси углерода колебались от 170 до 280 частей на миллион (имеется в виду, что из 1 миллиона молекул воздуха 280 являются молекулами двуокиси углерода). Казалось бы незначительное различие в 100 частей на миллион приводит к появлению ледниковых и межледниковых периодов. Но уровень углекислого газа сегодня значительно выше, по сравнению с прошлыми периодами колебаний. В мае 2016 года уровень углекислого газа над Антарктидой достиг 400 частей на миллион.
Земля так сильно нагревалась и раньше. К примеру, во времена динозавров температура воздуха была даже выше, чем сейчас. Но проблема в том, что в современном мире она растет рекордными темпами, так как мы выбросили в атмосферу слишком много углекислого газа за короткое время. Кроме того, учитывая, что темпы выбросов на сегодняшний день не сокращаются, можно сделать заключение, что ситуация вряд ли изменится в ближайшее время.
Последствия потепления
Потепление, вызванное наличием этого углекислого газа, будет иметь большие последствия, потому что даже небольшое увеличение средней температуры Земли может привести к резким изменениям. Например, Земля была в среднем всего лишь на 5 градусов по Цельсию холоднее в течение последнего ледникового периода, чем сегодня, однако это привело к существенному изменению региональной температуры, исчезновению огромной части флоры и фауны и к появлению новых видов.
Если глобальное потепление приведет к таянию всех ледниковых покровов Гренландии и Антарктиды, уровень океанов вырастет на 60 метров, по сравнению с сегодняшними показателями.
Что приводит к большим ледниковым периодам?
Факторы, которые вызвали длительные периоды оледенений, таких как Четвертичное, не так хорошо изучены учеными. Но одна из идей состоит в том, что массовое падение уровня углекислого газа может привести к более низким температурам.
Так, например, в соответствии с гипотезой поднятия и выветривания, когда тектоника плит приводит к росту горных хребтов, на поверхности появляется новая незащищенная порода. Она легко поддается выветриванию и распадается, попадая в океаны. Морские организмы используют эти породы для создания своих раковин. Со временем камни и раковины забирают углекислый газ из атмосферы и его уровень существенно понижается, что и приводит к периоду оледенения.
Как раз во время мощного развития всех форм жизни на нашей планете начинается таинственный ледниковый период с его новыми температурными колебаниями. О причинах появления этого ледникового периода мы уже говорили раньше.
Точно так же, как наступившая в смена времен года привела к отбору более совершенных, более способных приспособляться животных и создала разнообразные породы млекопитающих, так и теперь, в этот ледниковый период, из млекопитающих выделяется человек, в еще более тягостной борьбе с надвигающимися ледниками, чем борьба с охватывающей тысячелетия сменой времен года. Здесь было недостаточно только одного приспособления путем существенного изменения тела. Необходим был разум, который сумел бы обратить себе на пользу самую природу и покорить ее.
Мы достигли, наконец, высшей ступени развития жизни: . Он овладел Землей, и разум его, развиваясь все дальше и дальше, научился охватывать всю вселенную. С появлением человека поистине началась совсем новая эпоха творения. Мы стоим еще на одной из низших его ступеней, мы простейшие среди существ, одаренных разумом, господствующим над силами природы. Наступило начало пути к неведомым величественным целям!
Существовало, по крайней мере, четыре больших ледниковых периода, которые, со своей стороны, снова распадаются на более мелкие волны температурных колебаний. Между ледниковыми периодами лежали периоды более теплые; тогда, благодаря тающим глетчерам, сырые долины покрывались пышной луговой растительностью. Поэтому именно в эти межледниковые периоды могли особенно хорошо развиться травоядные животные.
В отложениях четвертичной эпохи, которая замыкает ледниковые периоды, и в отложениях делювийской эпохи, которая следовала за последним всеобщим оледенением земного шара, и непосредственным продолжением которой является наше время, мы наталкиваемся на громадных толстокожих, а именно на мамонта мастодонта, окаменелые остатки которого мы еще теперь находим часто в тундрах Сибири. Даже с этим гигантом первобытный человек отваживался ввязываться в борьбу, и, в итоге, вышел он из нее победителем.
Мастодонт (реставрированный) делювийской эпохи.
Мы невольно возвращаемся мыслью опять к возникновению мира, если посмотрим на расцвет прекрасного настоящего из хаотических темных первобытных условий. То, что мы во второй половине наших исследований оставались все время только на нашей маленькой Земле, объясняется тем, что мы знаем все эти различные стадии развития только на ней. Но, принимая во внимание установленную нами раньше одинаковость всюду образующей мир материи и всеобщность управляющих материей сил природы, - мы придем к полной согласованности всех главных черт образования мира, которые мы можем наблюдать на небе.
У нас не остается никакого сомнения, что в далекой вселенной должны быть еще миллионы миров, подобных нашей Земле, хотя мы и не имеем о них никаких точных сведений. Напротив того, именно у родственниц Земли, остальных планет нашей солнечной системы, которые мы можем лучше исследовать, благодаря их большей близости к нам, имеются характерные отличия от нашей Земли, как, например, у сестер очень различных возрастов. Поэтому мы не должны удивляться, если мы именно на них не встречаем следов жизни, похожей на жизнь нашей Земли. Также и Марс со своими каналами остается пока загадкой для нас.
Если мы посмотрим вверх, на усыпанное миллионами Солнц небо, то мы можем быть уверены, что встретимся со взглядами живых существ, которые смотрят на наше дневное светило аналогично нам на их Солнце. Быть может, мы совсем уже не так далеки от того времени, когда, овладев всеми силами природы, человек сможет проникнуть в эти дали мироздания и послать сигнал за пределы нашего земного шара живым существам, находящимся на другом небесном теле, - и получить ответ от них.
Подобно тому, как жизнь, по крайней мере, иначе мы не можем себе это представить пришла к нам из вселенной и распространилась по Земле, начиная с простейших,- также и человек, в конце концов, раздвинет узкий горизонт, охватывающий его земной мир, и будет сноситься с другими мирами вселенной, откуда явились эти первичные элементы жизни на нашей планете. Вселенная принадлежит человеку, его разуму, его знанию, его силе.
Но как бы высоко ни поднимала нас фантазия, мы когда-нибудь снова низвергнемся вниз. Кругооборот развития миров заключается в подъеме и падении.
Ледниковый период на земле
После страшных ливней, подобных потопу, сделалось сыро и холодно. С высоких гор ледники все ниже и ниже сползали в долины, потому что Солнце больше не могло растоплять непрерывно падающие сверху массы снега. Вследствие этого и те места, где раньше в течение лета держалась еще температура выше нуля, тоже покрылись льдом на долгое время. Нечто подобное мы наблюдаем теперь в Альпах, где отдельные «языки» глетчеров спускаются значительно ниже границы вечных снегов. В конце концов, большая часть равнин у подножия гор также покрылась все выше нагромождающимся ледяным покровом. Наступил всеобщий ледниковый период, следы которого мы, действительно, можем наблюдать повсюду на всем земном шаре.
Нужно признать огромной заслугой мирового путешественника Ганса Мейера из Лейпцига найденные им доказательства, что как на Килиманджаро, так и на Кордильерах Южной Америки, даже в тропических областях, - повсюду ледники в то время спускались значительно ниже, чем в настоящее время. Изложенную здесь связь между той необыкновенной вулканической деятельностью и наступлением ледникового периода впервые предположили братья Саразен в Базеле. Как же произошло это?
На поставленный вопрос после тщательных исследований можно ответить следующее. Вся цепь Анд в течение геологических периодов, которые, конечно, исчисляются сотнями тысяч и миллионами лет, образовалась одновременно, и ее вулканы явились следствием этого грандиознейшего горообразующего процесса на Земле. В это время почти на всей Земле господствовала, примерно, тропическая температура, которая, однако, очень скоро после этого должна была смениться сильным всеобщим охлаждением.
Пенк установил, что существовало, по крайней мере, четыре больших ледниковых периода, в промежутках между которыми заключаются более теплые периоды времени. Но, кажется, что эти большие ледниковые периоды расчленяются на еще большее число меньших промежутков времени, в которые имели место более ничтожные всеобщие температурные колебания. Отсюда видно, какие неспокойные времена переживала Земля и, в каком постоянном волнении пребывал тогда воздушный океан.
Как долго продолжалось это время, может быть указано только очень приблизительно. Вычислено, что начало этого ледникового периода можно отнести, примерно, за полмиллиона лет тому назад. Со времени последнего «малого оледенения» прошло, по всей вероятности, всего от 10 до 20 тысячелетий, и мы живем сейчас, вероятно, только в одном из тех «межледниковых периодов», какие бывали перед последним всеобщим оледенением.
Через все эти ледниковые периоды проходят следы первобытного человека, развивающегося из животного. Сказания о потопе, которые перешли к нам из первобытных времен, могут стоять в связи с вышеописанными происшествиями. Персидское сказание почти несомненно указывает на вулканические явления, предшествовавшие началу великого потопа.
Это персидское сказание описывает великий потоп следующим образом: «С юга поднялся большой огненный дракон. Все было опустошено им. День превратился в ночь. Звезды исчезли. Зодиак был закрыт огромным хвостом; только Солнце и Луну можно было заметить на небе. Кипящая вода падала на Землю и опаляла до самых корней деревья. Среди частых молний падали капли дождя величиною с человеческую голову. Вода покрыла Землю выше, чем в рост человека. Наконец, после того как борьба дракона продолжалась 90 дней и 90 ночей, враг Земли был уничтожен. Поднялась страшная буря, вода сошла, дракон погрузился в глубину Земли».
Этот дракон, по воззрению знаменитого венского геолога Зюсса, был не что иное, как сильно действующий вулкан, огненное извержение которого распространялось по небу наподобие длинного хвоста. Все другие описанные в сказании явления вполне соответствуют явлениям, наблюдаемым после сильного вулканического извержения.
Таким образом, с одной стороны, мы показали, что после раскалывания и обвала огромной глыбы, величиною с материк, должен был образоваться ряд вулканов, за извержениями которых следовали потопы и оледенения. С другой стороны, мы имеем перед глазами ряд вулканов в Андах, расположенных по огромному обрыву тихоокеанского берега, и доказали также, что вскоре после возникновения этих вулканов наступила ледниковая эпоха. Сказания о потопе еще более восполняют картину этого бурного периода развития нашей планеты. При извержении Кракатау мы наблюдали в небольшом масштабе, но во всех подробностях, последствия погружения вулкана в морскую пучину.
Принимая во внимание все вышесказанное, мы вряд ли будем сомневаться в том, что зависимость между этими явлениями была, действительно, такова, как мы предположили. Таким образом, весь Тихий океан, действительно, возник вследствие отрыва и провала его теперешнего дна, которое до этого было огромным материком. Было ли это «кончиной мира» в том смысле, как это обычно понимают? Если падение свершилось внезапно, то это была, наверное, самая страшная и самая грандиозная катастрофа, которую видела когда-либо Земля с тех пор, как на ней появилась органическая жизнь.
На этот вопрос теперь, конечно, трудно ответить. Но все же мы можем сказать следующее. Если бы обвал на побережье Тихого Океана совершался постепенно, то остались бы совершенно необъяснимыми те страшные вулканические извержения, какие в конце «третичной эпохи» происходили вдоль всей цепи Анд и совсем слабые последствия которых, еще и сейчас там наблюдаются.
Если бы береговая область опускалась там так медленно, что для обнаружения этого опускания требовались целые столетия, как это мы наблюдаем еще в настоящее время у некоторых морских берегов, то и тогда все перемещения масс во внутренности Земли совершались бы очень медленно, и только изредка происходили бы вулканические извержения.
Во всяком случае, мы видим, что существуют противодействия этим силам, производящим сдвиги в земной коре, иначе не могли бы иметь места внезапные содрогания землетрясений. Но мы должны были также признать и то, что напряжения, получающиеся вследствие этих противодействий, не могут стать слишком большими, потому что земная кора оказывается пластичной, податливой для больших, но медленно действующих сил. Все эти соображения приводят нас к выводу, может быть и против нашего желания, что в этих катастрофах должны были проявляться именно внезапные силы.
В течение палеогена в северном полушарии был теплый и влажный климат, но в неогене (25 – 3 млн. лет назад) он стал значительно холоднее и суше. Изменения окружающей среды, связанные с похолоданием и появлением оледенений, являются особенностью четвертичного периода. Его за это иногда называют ледниковым периодом.
Ледниковые периоды случались в истории Земли неоднократно. Следы материковых оледенений обнаружены в слоях карбона и перми (300 – 250 млн. лет), венда (680 – 650 млн. лет), рифея (850 – 800 млн. лет). Самые древние ледниковые отложения, обнаруженные на Земле, имеют возраст более 2 млрд. лет.
Не найден какой-то единственный планетарный или космический фактор, вызывающий оледенение. Оледенения – результат сочетания нескольких событий, одни из которых играют основную роль, а другие – роль “спускового” механизма. Замечено, что все великие оледенения нашей планеты совпадали с крупнейшими горообразовательными эпохами, когда рельеф земной поверхности был наиболее контрастным. Площадь морей уменьшилась. В этих условиях колебания климата стали более резкими. Горы высотой до 2000 м, возникшие в Антарктиде, т.е. непосредственно на Южном полюсе Земли, стали первым очагом образования покровных ледников. Оледенение Антарктиды началось более 30 млн. лет назад. Возникновение там ледника сильно увеличило отражательную способность, что в свою очередь привело к понижению температуры. Постепенно ледник Антарктиды рос как по площади, так и в толщину, и его влияние на тепловой режим Земли все увеличивалось. Температура льда медленно снижалась. Антарктический материк стал огромнейшим аккумулятором холода на планете. В изменение климата Северного полушария большой вклад внесло формирование огромных плато в Тибете и в западной части Северо-Американского континента.
Становилось все холоднее и холоднее и примерно 3 млн. лет назад климат Земли в целом стал настолько холодным, что периодически стали наступать ледниковые эпохи, во время которых ледниковые покровы захватывали большую часть северного полушария. Горообразовательные процессы являются необходимым, но еще недостаточным условием возникновения оледенения. Средние высоты гор сейчас не ниже, а может быть, даже выше тех, какие были во время оледенения. Однако сейчас площадь ледников относительно невелика. Необходима какая-то дополнительная причина непосредственно вызывающая похолодание.
Следует подчеркнуть, что для возникновения крупного оледенения планеты не требуется сколько-нибудь значительного понижения температуры. Расчеты показывают, что общее среднегодовое понижение температуры на Земле на 2 – 4?С вызовет спонтанное развитие ледников, которые в свою очередь понизят температуру на Земле. В результате ледниковый панцирь покроет значительную часть площади Земли.
Огромную роль в регуляции температуры приповерхностных слоев воздуха играет углекислый газ. Углекислота свободно пропускает солнечные лучи к земной поверхности, но поглощает большую часть теплового излучения планеты. Она является колоссальным экраном, препятствующим охлаждению нашей планеты. Сейчас содержание в атмосфере углекислого газа не превышает 0,03%. Если эта цифра уменьшится вдвое, то среднегодовые температуры в средних широтах снизятся на 4–5?С, что может привести к началу ледникового периода. По некоторым данным концентрация СО2 в атмосфере была в ледниковые периоды примерно на треть меньше чем в межледниковья и морская вода содержала диоксида углерода в 60 раз больше чем атмосфера.
Уменьшение содержания СО2 в атмосфере может объясняться действием следующих механизмов. Если скорость спрединга (раздвижки) и соответственно субдукции значительно уменьшалась в какие-то периоды, то это должно было приводить к поступлению меньшего количества диоксида углерода в атмосферу. В действительности глобальные средние скорости спрединга обнаруживают за последние 40 млн. лет незначительные изменения. Если скорость возмещения СО2 была практически неизменной, то скорость его удаления из атмосферы за счет химического выветривания горных пород значительно возросла с появлением гигантских плато. В Тибете и Америке диоксид углерода соединяется с дождевой водой и грунтовыми водами, образуя углекислоту, которая вступает в реакцию с силикатными минералами горных пород. Образующиеся при этом бикарбонатные ионы переносятся в океаны, где они потребляются такими организмами, как планктон и кораллы, а затем откладываются на дне океана. Конечно эти осадки попадут в зону субдукции, расплавятся, и СО2 опять попадет в атмосферу в результате вулканической деятельности, но этот процесс требует длительного времени, от десятков до сотен миллионов лет.
Может показаться, что в результате вулканической деятельности будет повышаться содержание СО2 в атмосфере и следовательно будет теплее, но это не совсем так.
Изучение современной и древней вулканической деятельности позволило вулканологу И. В. Мелекесцеву связать похолодание и вызывающее его оледенение с увеличением интенсивности вулканизма. Хорошо известно, что вулканизм заметно влияет на земную атмосферу, изменяя ее газовый состав, температуру, а также загрязняя ее мелкораздробленным материалом вулканического пепла. Огромные массы пепла, измеряемые миллиардами тонн, выбрасываются вулканами в верхние слои атмосферы, а затем разносятся струйными течениями по всему земному шару. Через несколько суток после извержения в 1956 г. вулкана Безымянного его пепел был обнаружен в верхних слоях тропосферы над Лондоном, Пепловый материал, выброшенный во время извержения в 1963 г. вулкана Агупг на острове Бали (Индонезия), был найден на высоте около 20 км над Северной Америкой и Австралией. Загрязнение атмосферы вулканическим пеплом вызывает значительное уменьшение ее прозрачности и, следовательно, ослабление солнечной радиации на 10- 20% против нормы. Кроме того, частицы пепла служат ядрами конденсации, способствуя большому развитию облачности. Повышение облачности в свою очередь заметно уменьшает" количество солнечной радиации. По расчетам Брукса, увеличение облачности с 50 (характерно для настоящего времени) до 60% привело бы к понижению среднегодовой температуры на земном шаре на 2° С.
Климатические изменения наиболее ярко выражались в периодически наступавших ледниковых периодах, которые оказывали существенное влияние на преобразование поверхности суши, находящейся под телом ледника, водные объекты и биологические объекты, оказывающиеся в зоне влияния ледника.
По последним научным данным, продолжительность ледниковых эр на Земле составляет не менее трети всего времени ее эволюции за последние 2,5 млрд. лет. А если учесть длительные начальные фазы зарождения оледенения и его постепенной деградации, то эпохи оледенения займут почти столько же времени, сколько и теплые, безледниковые, условия. Последний из ледниковых периодов начался почти миллион лет назад, в четвертичное время, и ознаменовался обширным распространением ледников - Великим оледенением Земли. Под мощными покровами льда оказались северная часть Северо-Американского континента, значительная часть Европы, а возможно, также и Сибирь. В Южном полушарии подо льдом, как и сейчас, находился весь Антарктический материк.
Основными причинами оледенений являются:
космические;
астрономические;
географические.
Космические группы причин:
изменение количества тепла на Земле в связи с прохождением Солнечной системы 1 раз/186 млн. лет через холодные зоны Галактики;
изменение количества тепла, получаемого Землей, в связи с уменьшением солнечной активности.
Астрономические группы причин:
изменение положения полюсов;
наклон земной оси к плоскости эклиптики;
изменение эксцентриситета орбиты Земли.
Геолого-географические группы причин:
изменение климата и количества углекислоты в атмосфере (увеличение углекислоты – потепление; уменьшение – похолодание);
изменение направлений океанических и воздушных течений;
интенсивный процесс горообразования.
К условиям проявления оледенения на Земле относятся:
выпадение снега в виде осадков в условиях низких температур с его накоплением как материала для наращивания ледника;
отрицательные температуры в районах, где отсутствуют оледенения;
периоды интенсивного вулканизма из-за огромного количества пепла, выбрасываемого вулканами, что приводит к резкому уменьшению поступления тепла (солнечных лучей) на земную поверхность и вызывает глобальные уменьшения температур на 1,5-2ºС.
Самое древнее оледенение – протерозой (2300-2000 млн. лет назад) на территории Южной Африки, Северной Америки, Западной Австралии. В Канаде отложилось 12 км осадочных пород, в которых выделяются три мощные толщи ледникового происхождения.
Установленные древние оледенения (рис. 23):
на границе кембрия-протерозоя (около 600 млн. лет назад);
поздний ордовик (около 400 млн. лет назад);
пермский и каменноугольный периоды (около 300 млн. лет назад).
Продолжительность ледниковых периодов десятки – сотни тысяч лет.
Рис. 23. Геохронологическая шкала геологических эпох и древних оледенений
В период максимального распространения четвертичного оледенения ледники покрывали свыше 40 млн. км 2 - около четверти всей поверхности материков. Крупнейшим в Северном полушарии был Североамериканский ледниковый щит, достигавший в толщину 3,5 км. Под ледниковым покровом толщиной до 2,5 км оказалась вся северная Европа. Достигнув наибольшего развития 250 тыс. лет назад, четвертичные ледники Северного полушария стали постепенно сокращаться.
До неогенового периода на всей Земле – ровный теплый климат – в районе островов Шпицбергена и Земли Франца-Иосифа (по палеоботаническим находкам субтропических растений) в это время были субтропики.
Причины похолодания климата:
образование горных хребтов (Кордильеры, Анды), изолировавших район Арктики от теплых течений и ветров (поднятие гор на 1 км – похолодание на 6ºС);
создание в районе Арктики холодного микроклимата;
прекращение поступления тепла в район Арктики из теплых экваториальных областей.
К концу неогенового периода Северная и Южная Америки соединились, что создало препятствия для свободного перетока океанских вод, вследствие чего:
экваториальные воды повернули течение на север;
теплые воды Гольфстрима, резко охлаждаясь в северных водах, создали паровой эффект;
резко возросло выпадение большого количества осадков в виде дождя и снега;
понижение температуры на 5-6ºС привело к оледенению огромных территорий (Северная Америка, Европа);
начался новый период оледенения продолжительностью около 300 тыс. лет (периодичность ледников-межледниковых периодов с конца неогена по антропоген (4 оледенения) - 100 тыс. лет).
Оледенение не было непрерывным на протяжении всего четвертичного периода. Существуют геологические, палеоботанические и другие доказательства того, что за это время ледники по крайней мере трижды совершенно исчезали, сменяясь эпохами межледниковья, когда климат был теплее современного. Однако на смену этим теплым эпохам приходили похолодания, и ледники распространялись вновь. В настоящее время Земля находится в конце четвертой эпохи четвертичного оледенения, и, по геологическим прогнозам, наши потомки через несколько сотен-тысяч лет вновь окажутся в условиях ледникового периода, а не потепления.
По другому пути развивалось четвертичное оледенение Антарктиды. Оно возникло за много миллионов лет до того времени, как появились ледники в Северной Америке и Европе. Помимо климатических условий этому способствовал издавна существовавший здесь высокий материк. В отличие от древних ледниковых покровов Северного полушария, которые то исчезали, то возникали вновь, Антарктический ледниковый покров мало изменялся в своих размерах. Максимальное оледенение Антарктиды было больше современного всего в полтора раза по объему и ненамного больше по площади.
Кульминация последней ледниковой эпохи на Земле была 21-17 тыс. лет назад (рис. 24), когда объем льда возрастал приблизительно до 100 млн. км 3 . В Антарктике оледенение в это время захватывало весь континентальный шельф. Объем льда в ледниковом покрове, по-видимому, достигал 40 млн. км 3 , то есть был примерно на 40% больше его современного объема. Граница паковых льдов сдвигалась к северу приблизительно на 10°. В Северном полушарии 20 тыс. лет назад сформировался гигантский Панарктический древнеледниковый покров, объединявший Евразийский, Гренландский, Лаврентийский и ряд более мелких щитов, а также обширные плавучие шельфовые ледники. Общий объем щита превышал 50 млн. км 3 , а уровень Мирового океана понижался не менее чем на 125м.
Деградация Панарктического покрова началась 17 тыс. лет назад с разрушения входивших в его состав шельфовых ледников. После этого «морские» части Евразийского и Североамериканского ледниковых покровов, потерявшие устойчивость, стали катастрофически разрушаться. Распад оледенения произошел всего за несколько тысяч лет (рис. 25).
От края ледниковых покровов в то время текли огромные массы воды, возникали гигантские подпрудные озера, а их прорывы были во много раз больше современных. В природе господствовали стихийные процессы, неизмеримо более активные, чем сейчас. Это привело к значительному обновлению природной среды, частичной смене животного и растительного мира, началу господства на Земле человека.
Последнее отступание ледников, начавшееся свыше 14 тыс. лет назад, осталось на памяти людей. По-видимому, именно процесс таяния ледников и подъема уровня воды в океане с обширным затоплением территорий описан в Библии как всемирный потоп.
12 тыс. лет назад наступил голоцен - современная геологическая эпоха. Температура воздуха в умеренных широтах повысилась на 6° по сравнению с холодным поздним плейстоценом. Оледенение приняло современные размеры.
В историческую эпоху - примерно за 3 тыс. лет - наступания ледников происходили в отдельные столетия с пониженной температурой воздуха и увеличенной увлажненностью и получили название малые ледниковые периоды. Такие же условия складывались в последние века прошлой эры и в середине прошлого тысячелетия. Около 2,5 тыс. лет назад началось значительное похолодание климата. Арктические острова покрылись ледниками, в странах Средиземноморья и Причерноморья на грани новой эры климат был более холодным и влажным, чем сейчас. В Альпах в I тысячелетии до н. э. ледники выдвинулись на более низкие уровни, загромоздили горные перевалы льдами и разрушили некоторые высоко расположенные селения. На эту эпоху приходится крупное наступание кавказских ледников.
Совсем другим был климат на рубеже I и II тысячелетий новой эры. Более теплые условия и отсутствие льдов в северных морях позволили мореплавателям Северной Европы проникнуть далеко на север. С 870 года началась колонизация Исландии, где ледников в то время было меньше, чем теперь.
В X веке норманны, ведомые Эйриком Рыжим, обнаружили южную оконечность огромного острова, берега которого заросли густой травой и высоким кустарником, они основали здесь первую европейскую колонию, а землю эту назвали Гренландией, или «зеленой землей» (что сейчас ни в коей мере не скажешь о суровых землях современной Гренландии).
К концу I тысячелетия сильно отступили и горные ледники в Альпах, на Кавказе, в Скандинавии и Исландии.
Климат начал снова серьезно меняться в XIV веке. В Гренландии стали наступать ледники, летнее оттаивание грунтов становилось все более кратковременным, и к концу века здесь прочно установилась вечная мерзлота. Возросла ледовитость северных морей, и предпринимавшиеся в последующие века попытки достигнуть Гренландии обычным путем заканчивались неудачей.
С конца XV века началось наступание ледников во многих горных странах и полярных районах. После сравнительно теплого XVI века наступили суровые столетия, получившие название малого ледникового периода. На юге Европы часто повторялись суровые и продолжительные зимы, в 1621 и 1669 годах замерзал пролив Босфор, а в 1709 году по берегам замерзало Адриатическое море.
Во второй половине XIX века завершился малый ледниковый период и началась сравнительно теплая эпоха, продолжающаяся и поныне.
Рис. 24. Границы последнего оледенения
 |
Рис. 25. Схема образования и таяния ледника (по профилю Северный Ледовитый океан – Кольский полуостров – Русская платформа)
Периоды геологической истории Земли - это эпохи, последовательная смена которых сформировала ее как планету. В это время образовывались и разрушались горы, появлялись и осушались моря, сменяли друг друга ледниковые периоды, происходила эволюция животного мира. Изучение геологической истории Земли проводится по срезам горных пород, которые сохранили минеральный состав периода, сформировавшего их.
Кайнозойский период
Текущий период геологической истории Земли - это кайнозой. Он начался шестьдесят шесть миллионов лет назад и продолжает длиться. Условная граница была проведена геологами в конце мелового периода, когда наблюдалось массовое вымирание видов.
Термин был предложен английским геологом Филлипсом еще в середине девятнадцатого века. Дословный перевод его звучит, как «новая жизнь». Эра делится на три периода, каждый из которых, в свою очередь, подразделяется на эпохи.
Геологические периоды
Любая геологическая эра делится на периоды. В кайнозойской эре выделяют три периода:
Палеоген;
Четвертичный период кайнозойской эры, или антропоген.
В более ранней терминологии первые два периода объединялись под названием «третичный период».
На суше, которая еще не успела окончательно разделиться на отдельные материки, царствовали млекопитающие. Появились грызуны и насекомоядные, ранние приматы. В морях рептилий заменили хищные рыбы и акулы, появились новые виды моллюсков и водорослей. Тридцать восемь миллионов лет назад разнообразие видов на Земле поражало воображение, эволюционный процесс затронул представителей всех царств.
Всего пять миллионов лет назад по суше стали ступать первые человекообразные обезьяны. Еще три миллиона лет спустя на территории, относящейся к современной Африке, человек прямоходящий стал собираться в племена, собирать коренья и грибы. Десять тысяч лет назад появился современный человек, который начал перекраивать Землю под свои нужды.
Палеография
Палеоген продолжался сорок три миллиона лет. Материки в их современном виде еще были частью Гондваны, которая начинала раскалываться на отдельные фрагменты. Первой в свободное плаванье ушла Южная Америка, ставшая резервуаром для уникальных растений и животных. В эоценовой эпохе материки постепенно занимают свое теперешнее положение. Антарктида отделяется от Южной Америки, а Индия перемещается ближе к Азии. Между Северной Америкой и Евразией появился массив воды.
В олигоценовую эпоху климат становится прохладным, Индия окончательно закрепляется ниже экватора, а Австралия дрейфует между Азией и Антарктидой, отдаляясь от обеих. Из-за изменения температуры на Южном полюсе образуются ледниковые шапки, что приводит к снижению уровня моря.
В неогеновый период материки начинают сталкиваться друг с другом. Африка «таранит» Европу, в результате чего появляются Альпы, Индия и Азия формирует Гималайские горы. Таким же способом появляются Анды и скалистые горы. В плиоценовую эпоху мир становится еще холоднее, леса вымирают, уступая место степям.
Два миллиона лет назад наступает период оледенения, уровень моря колеблется, белые шапки на полюсах то нарастаю, то вновь растаивают. Животный и растительный мир подвергается испытаниям. На сегодняшний день человечество переживает один из этапов потепления, но в глобальном масштабе ледниковый период продолжается длиться.
Жизнь в кайнозое
Периоды кайнозоя охватывают сравнительно небольшой промежуток времени. Если поместить всю геологическую историю земли на циферблат, то для кайнозоя будет отведено две последние минуты.
Вымирание, которое ознаменовало конец мелового периода и начало новой эры, стерло с лица Земли всех животных, которые были крупнее крокодила. Те, кому удалось выжить, смогли приспособиться в новых условиях или эволюционировали. Дрейф континентов продолжился вплоть до появления людей, и на тех из них, которые были изолированы, смог сохраниться уникальный животный и растительный мир.
Кайнозойская эра отличалась большим видовым разнообразием флоры и фауны. Его называют временем млекопитающих и покрытосеменных. Кроме того, эту эру можно назвать эпохой степей, саванн, насекомых и цветковых растений. Венцом эволюционного процесса на Земле можно считать появление человека разумного.
Четвертичный период
Современное человечество живет в четвертичную эпоху кайнозойской эры. Она началась два с половиной миллиона лет назад, когда в Африке человекообразные приматы стали сбиваться в племена и добывать себя пищу путем собирательства ягод и выкапывания кореньев.
Четвертичный период ознаменовался образованием гор и морей, движением материков. Земля приобрела тот вид, который она имеет теперь. Для исследователей-геологов этот период - просто камень преткновения, так как продолжительность его настолько мала, что методы радиоизотопного сканирования горных пород просто недостаточно чувствительны и выдают большие погрешности.
Характеристика четвертичного периода складывается из материалов, полученных при помощи радиоуглеродного анализа. Этот метод основан на измерении количества быстрораспадающихся изотопов в почве и скальных породах, а также костях и тканях вымерших животных. Весь отрезок времени можно поделить на две эпохи: плейстоцен и голоцен. Человечество сейчас пребывает во второй эпохе. Пока нет точных подсчетов, когда она закончится, но ученые продолжают строить гипотезы.
Плейстоценовая эпоха
Четвертичный период открывает плейстоцен. Он начался два с половиной миллиона лет назад, а закончился всего двенадцать тысяч лет назад. Это было время оледенения. Длительные ледниковые периоды перемежались короткими потеплениями.
Сто тысяч лет назад в области современной Северной Европы появилась толстая ледяная шапка, которая стала расползаться в разные стороны, поглощая все новые и новые территории. Животные и растения вынуждены были либо приспособиться к новым условиям, либо умереть. Вымерзшая пустыня раскинулась от Азии до Северной Америки. В некоторых места толщина льда достигала двух километров.
Начало четвертичного периода оказалось слишком суровым для существ, населявших землю. Они привыкли к теплому, умеренному климату. Кроме того, на животных начали охотиться древние люди, которые уже изобрели каменный топор и другие ручные орудия. С лица Земли исчезают целые виды млекопитающих, птиц и представителей морской фауны. Не выдержал суровых условий и неандерталец. Кроманьонцы были более выносливыми, удачливыми в охоте, и именно их генетический материал должен был выжить.
Голоценовая эпоха
Вторая половина Четвертичного периода началась двенадцать тысяч лет назад и продолжается до сих пор. Он отличается относительным потеплением и стабилизацией климата. Начало эпохи ознаменовалось массовым вымиранием животных, а продолжилась она развитием человеческой цивилизации, ее техническим расцветом.
Изменения животного и растительного состава на протяжении эпохи были незначительные. Окончательно вымерли мамонты, перестали существовать некоторые виды птиц и морских млекопитающих. Около семидесяти лет назад общая температура на земле повысилась. Ученые связывают это с тем, что промышленная деятельность человека вызывает глобальное потепление. В связи с этим растаяли ледники в Северной Америке и Евразии, распадается ледяной покров Арктики.
Ледниковый период
Ледниковым периодом называется этап геологической истории планеты, занимающий несколько миллионов лет, во время которого наблюдается снижение температуры и увеличение количества материковых ледников. Как правило, оледенения чередуются с потеплениями. Сейчас Земля находится в периоде относительного повышения температуры, но это не значит, что через половину тысячелетия ситуация не может кардинально измениться.
В конце девятнадцатого века геолог Кропоткин с экспедицией посетил Ленские золотые прииски и обнаружил там признаки древнего оледенения. Его настолько заинтересовали находки, что он занялся крупномасштабной международной работой в этом направлении. В первую очередь он посетил Финляндию и Швецию, так как предположил, что именно оттуда распространились ледяные шапки на Восточную Европу и Азию. Отчеты Кропоткина и его гипотезы относительно современного ледникового периода легли в основу современных представлений об этом периоде времени.
История Земли
Ледниковый период, в котором сейчас находится Земля, - далеко не первый в нашей истории. Похолодание климата бывало и ранее. Оно сопровождалось значительными изменениями в рельефе материков и их движении, а также влияло на видовой состав флоры и фауны. Между оледенениями могли быть промежутки в сотни тысяч и миллионы лет. Каждый ледниковый период делится на ледниковые эпохи или гляциалы, которые в процессе периода чередуются с межледниковьями - интергляциалами.
В истории Земли выделяют четыре ледниковые эры:
Раннепротерозойская.
Позднепротерозойская.
Палеозойская.
Кайнозойская.
Каждая из них длилась от 400 миллионов до 2 миллиардов лет. Это наводит на мысль о том, что наш ледниковый период еще не добрался даже до своего экватора.
Кайнозойская ледниковая эра
Животные четвертичного периода были вынуждены отращивать дополнительный мех или искать укрытие ото льда и снега. Климат на планете снова поменялся.
Первая эпоха четвертичного периода характеризовалась похолоданием, а во вторую наступило относительное потепление, но даже сейчас в самых крайних широтах и на полюсах ледяной покров сохраняется. Он охватывает территорию Арктики, Антарктики и Гренландии. Толщина льда варьируется от двух тысяч метров до пяти тысяч.
Наиболее сильным во всей кайнозойской эре считается плейстоценовый ледниковый период, когда температура снизилась настолько, что замерзли три имеющихся на планете океана из пяти.
Хронология кайнозойских оледенений
Оледенение четвертичного периода началось недавно, если рассматривать это явление относительно истории Земли в целом. В нем можно выделить отдельные эпохи, во время которых температура опускалась особенно низко.
- Конец эоцена (38 миллионов лет назад) - оледенение Антарктиды.
- Весь олигоцен.
- Средний миоцен.
- Середина плиоцена.
- Гляциал Гильберт, замерзание морей.
- Континентальный плейстоцен.
- Поздний верхний плейстоцен (около десяти тысяч лет назад).
Это был последний крупный период, когда из-за похолодания климата животным и человеку пришлось приспосабливаться к новым условиям, чтобы выжить.
Палеозойская ледниковая эра
В палеозойскую эру Земля промерзла настолько, что ледяные шапки достигли Африки и Южной Америки на юге, а также покрывали всю Северную Америку и Европу. Два ледника практически сошлись по линии экватора. Пиком считается момент, когда над территорией северной и западной Африки возвышался трехкилометровый слой льда.
Ученые обнаружили остатки и последствия ледниковых отложений при исследованиях в Бразилии, Африке (в Нигерии) и устье реки Амазонка. Благодаря радиоизотопному анализу было выяснено, что возраст и химический состав этих находок одинаковый. А значит, можно утверждать, что слои породы образовались в результате одного глобального процесса, затронувшего сразу несколько материков.
Планета Земля по космическим меркам еще очень молода. Она только начинает свой путь во Вселенной. Неизвестно, с нами он будет продолжаться или человечество просто станет незначительным эпизодом в сменяющих друг друга геологических эпохах. Если взглянуть на календарь, то мы провели на этой планете ничтожно малое количество времени, а уничтожить нас при помощи очередного похолодания достаточно просто. Людям нужно об этом помнить и не преувеличивать свою роль в биологической системе Земли.
