В истории Земли существовали длительные периоды, когда вся планета была теплой - от экватора до полюсов. Но были и настолько холодные времена, что оледенения достигали тех регионов, которые в настоящее время относятся к умеренным зонам. Скорее всего, смена этих периодов была цикличной. В теплые времена льда могло быть относительно мало, и находился он только в полярных регионах или на вершинах гор. Важная черта ледниковых периодов заключается в том, что они меняют характер земной поверхности: каждое оледенение влияет на внешний вид Земли. Сами по себе эти изменения могут быть маленькими и незначительными, но они носят постоянный характер.
История ледниковых периодов
Мы не знаем точно, сколько ледниковых периодов было на протяжении истории Земли. Нам известно как минимум о пяти, возможно, семи ледниковых периодах, начиная с докембрийского, в частности: 700 миллионов лет назад, 450 миллионов лет назад (ордовикский период), 300 миллионов лет назад - пермо-карбоновое оледенение, один из крупнейших ледниковых периодов, затронувший южные континенты. Под южными континентами подразумевается так называемая Гондвана - древний суперконтинент, включавший в себя Антарктиду, Австралию, Южную Америку, Индию и Африку.
Самое недавнее оледенение относится к периоду, в котором мы живем. Четвертичный период кайнозойской эры начался около 2,5 миллионов лет назад, когда ледники Северного полушария достигли моря. Но первые признаки этого оледенения датируются 50 миллионами лет назад в Антарктике.
Структура каждого ледникового периода периодична: есть относительно короткие теплые эпохи, а есть более длинные периоды обледенения. Естественно, холодные периоды не являются следствием одного лишь оледенения. Оледенение - это наиболее наглядное следствие холодных периодов. Однако существуют достаточно длительные интервалы, которые являются очень холодными, несмотря на отсутствие оледенений. Сегодня примерами таких регионов являются Аляска или Сибирь, где бывает очень холодно зимой, но оледенений нет, так как недостаточно осадков, способных обеспечить достаточное количество воды для образования ледников.
Открытие ледниковых периодов
О том, что на Земле бывают ледниковые периоды, нам известно с середины XIX века. Среди множества имен, связанных с открытием этого феномена, первым обычно называют имя Луи Агассиса, швейцарского геолога, жившего в середине XIX века. Он изучал ледники Альп и осознал, что когда-то они были гораздо более обширными, чем сегодня. Это заметил не только он. В частности, Жан де Шарпантье, еще один швейцарец, также отметил этот факт.
Неудивительно, что эти открытия были сделаны в основном в Швейцарии, так как в Альпах до сих пор существуют ледники, хоть они и достаточно быстро тают. Легко заметить, что когда-то ледники были значительно больше - достаточно посмотреть на швейцарский ландшафт, троги (ледниковые долины) и так далее. Однако именно Агассис первым выдвинул эту теорию в 1840 году, опубликовав ее в книге «Étude sur les glaciers», а позже, в 1844-м, он развил эту идею в книге «Système glaciare». Несмотря на первоначальный скептицизм, со временем люди стали понимать, что это действительно правда.
С появлением геологического картирования, особенно в Северной Европе, стало понятно, что раньше ледники имели огромный масштаб. Тогда шли обширные дискуссии на тему того, как эта информация соотносится с Всемирным потопом, потому что возник конфликт между геологическими доказательствами и библейскими учениями. Изначально ледниковые отложения называли делювиальными, потому что их считали доказательством Всемирного потопа. Только потом стало известно, что такое объяснение не подходит: эти отложения были доказательством холодного климата и обширных оледенений. К началу ХХ века стало понятно, что оледенений было множество, а не одно, и с того момента начала развиваться эта область науки.
Исследования ледниковых периодов
Известны геологические подтверждения ледниковых периодов. Основные доказательства оледенений происходят из характерных отложений, сформированных ледниками. Они сохраняются в геологическом срезе в форме толстых упорядоченных слоев особых наносов (седиментов) - диамиктона. Это просто ледниковые накопления, но они включают в себя не только отложения ледника, но и наносы талой воды, сформированные ее потоками, ледниковыми озерами или ледниками, двигающимися в море.
Существует несколько форм ледниковых озер. Их основное отличие заключается в том, что они представляют собой водное тело, огражденное льдом. Например, если у нас есть ледник, который поднимается в долину реки, то он блокирует долину, как пробка в бутылке. Естественно, когда лед блокирует долину, река все еще будет течь, а уровень воды будет повышаться до тех пор, пока не перельется через края. Таким образом, ледниковое озеро формируется через прямой контакт со льдом. Существуют определенные отложения, которые содержатся в таких озерах и которые мы можем выявить.
Из-за того, как тают ледники, что зависит от сезонных изменений температуры, происходит ежегодный сход льда. Это приводит к ежегодному приросту незначительных отложений, попадающих из-под льда в озеро. Если мы потом посмотрим в озеро, мы увидим там слоистость (ритмичные слоистые осадки), которые также известны под шведским названием «варвы» (varve), что означает «ежегодные накопления». Таким образом, мы действительно можем увидеть ежегодную слоистость в ледниковых озерах. Мы можем даже сосчитать эти варвы и узнать, как долго существовало это озеро. В целом при помощи этого материала мы можем получить очень много информации.
В Антарктике мы можем увидеть огромного размера шельфовые ледники, которые сходят с земли в море. И естественно, лед плавуч, поэтому он держится на воде. По мере того как он плывет, он несет с собой гальку и незначительные отложения. Из-за теплового воздействия воды лед тает и сбрасывает этот материал. Это приводит к формированию процесса так называемого рафтинга пород, которые уходят в океан. Когда мы видим ископаемые отложения этого периода, мы можем узнать, где был ледник, как далеко он протянулся и так далее.
Причины оледенений
Исследователи полагают, что ледниковые периоды возникают потому, что климат Земли зависит от неравномерного прогрева ее поверхности Солнцем. Так, например, экваториальные регионы, где Солнце находится практически вертикально над головой, являются самыми теплыми зонами, а полярные регионы, где оно находится под большим углом к поверхности, - самыми холодными. Это означает, что различие в обогреве разных участков поверхности Земли управляет океанно-атмосферной машиной, которая постоянно пытается перенести тепло с экваториальных регионов к полюсам.
Если бы Земля была обычным шаром, этот перенос был бы очень эффективным, а контраст между экватором и полюсами очень мал. Так было в прошлом. Но так как сейчас есть континенты, они становятся на пути этой циркуляции, и структура ее потоков становится очень сложной. Простые потоки сдерживаются и изменяются - во многом из-за гор, что приводит к тем схемам циркуляции, которые мы видим сегодня и которые управляют пассатами и океаническими течениями. Например, одна из теорий о том, почему ледниковый период начался 2,5 миллиона лет назад, связывает это явление с возникновением Гималайских гор. Гималаи все еще очень быстро растут, и оказывается, что существование этих гор в очень теплой части Земли управляет такими вещами, как система муссонов. Начало четвертичного ледникового периода также ассоциируется с закрытием Панамского перешейка, который соединяет север и юг Америки, что предотвратило перенос тепла с экваториальной зоны Тихого океана в Атлантический.
Если бы расположение континентов относительно друг друга и относительно экватора позволяло циркуляции эффективно работать, то на полюсах было бы тепло, а относительно теплые условия сохранялись бы по всей земной поверхности. Количество тепла, получаемого Землей, было бы постоянно и лишь немного варьировалось. Но так как наши континенты создают серьезные преграды циркуляции между севером и югом, мы имеем ярко выраженные климатические зоны. Это означает, что полюса относительно холодные, а экваториальные регионы - теплые. Когда все происходит так, как сейчас, Земля может меняться под влиянием вариаций в количестве солнечного тепла, которое она получает.
Эти вариации практически полностью постоянны. Причина этого состоит в том, что со временем земная ось меняется, как меняется и земная орбита. С учетом такого сложного климатического зонирования изменение орбиты может поспособствовать долгосрочным изменениям в климате, что приводит к колебанию климата. Из-за этого мы имеем не сплошное обледенение, а периоды обледенений, прерывающиеся теплыми периодами. Это происходит под влиянием орбитальных изменений. Последние орбитальные изменения рассматриваются как три отдельных явления: одно длиной в 20 тысяч лет, второе - в 40 тысяч лет, а третье - в 100 тысяч лет.
Это привело к отклонениям в схеме циклических изменений климата во время ледникового периода. Обледенение, скорее всего, возникло во время этого циклического периода в 100 тысяч лет. Последняя межледниковая эпоха, которая была такой же теплой, как нынешняя, длилась около 125 тысяч лет, а затем наступила длительная ледниковая эпоха, которая заняла около 100 тысяч лет. Сейчас мы живем в очередную межледниковую эпоху. Этот период не будет длиться вечно, поэтому в будущем нас ждет очередная ледниковая эпоха.
Почему завершаются ледниковые периоды
Орбитальные изменения меняют климат, и оказывается, что ледниковые периоды характеризуются чередованиями холодных периодов, которые могут длиться до 100 тысяч лет, и теплых периодов. Мы называем их ледниковой (гляциал) и межледниковой (интергляциал) эпохами. Межледниковая эпоха обычно характеризуется примерно такими же условиями, что мы наблюдаем и сегодня: высокий уровень моря, ограниченные территории обледенения и так далее. Естественно, и сейчас существуют оледенения в Антарктиде, Гренландии и других подобных местах. Но в целом климатические условия относительно теплые. В этом суть интергляциала: высокий уровень моря, теплые температурные условия и в целом достаточно ровный климат.
Но во время ледниковой эпохи среднегодовая температура значительно меняется, вегетативные пояса вынуждены сместиться на север или юг в зависимости от полушария. Регионы вроде Москвы или Кембриджа становятся необитаемыми, по крайней мере зимой. Хотя они могут быть обитаемыми летом из-за сильно выраженного контраста между сезонами. Но что на самом деле происходит: холодные зоны существенно расширяются, среднегодовая температура снижается, и общие климатические условия становятся очень холодными. В то время как самые большие ледниковые события относительно ограничены по времени (возможно, около 10 тысяч лет), весь длинный холодный период может длиться 100 тысяч лет или даже больше. Так выглядит ледниково-межледниковая цикличность.
Из-за длительности каждого периода трудно сказать, когда мы выйдем из текущей эпохи. Это обусловлено тектоникой плит, расположением континентов на поверхности Земли. В настоящее время Северный полюс и Южный полюс изолированы: Антарктика находится на Южном полюсе, а Северный Ледовитый океан на севере. Из-за этого существует проблема с циркуляцией тепла. До тех пор пока не изменится расположение континентов, этот ледниковый период будет продолжаться. В соответствии с долгосрочными тектоническими изменениями можно предположить, что это займет еще 50 миллионов лет в будущем, пока не произойдут существенные изменения, которые позволят Земле выйти из ледникового периода.
Геологические последствия
Это высвобождает огромные участки континентального шельфа, которые сегодня затоплены. Это будет означать, например, что однажды можно будет пройти пешком из Британии во Францию, из Новой Гвинеи в Юго-Восточную Азию. Одно из самых критических мест - это Берингов пролив, связывающий Аляску с Восточной Сибирью. Он достаточно мелкий, около 40 метров, так что если уровень моря опустится до ста метров, то этот участок станет сушей. Это важно также потому, что растения и животные смогут мигрировать через эти места и попадать в регионы, куда сегодня попасть не могут. Таким образом, колонизация Северной Америки зависит от так называемой Берингии.
Животные и ледниковый период
Важно помнить, что мы сами являемся «продуктами» ледникового периода: мы эволюционировали в течение него, поэтому мы можем его пережить. Однако дело не в отдельных индивидах - это вопрос всей популяции. Проблемой сегодня является то, что нас слишком много и наша деятельность существенно изменила естественные условия. В естественных условиях многие животные и растения, которых мы видим сегодня, имеют длинную историю и отлично переживают ледниковый период, хотя есть и те, что эволюционируют незначительно. Они мигрируют, адаптируются. Существуют зоны, в которых животные и растения пережили ледниковый период. Эти так называемые рефугиумы располагались дальше на север или юг от их сегодняшнего места распространения.
Но в результате человеческой деятельности часть видов погибла или вымерла. Это происходило на всех континентах, - возможно, за исключением Африки. Огромное количество больших позвоночных, а именно млекопитающих, а также сумчатых в Австралии, было истреблено человеком. Это было вызвано либо непосредственно нашей деятельностью, например охотой, либо косвенно - разрушением среды их обитания. Животные, обитающие в северных широтах сегодня, в прошлом жили в Средиземноморье. Мы разрушили этот регион настолько, что этим животным и растениям, скорее всего, будет очень сложно вновь его колонизировать.
Последствия глобального потепления
В нормальных условиях по геологическим меркам мы бы достаточно скоро вернулись в ледниковый период. Но из-за глобального потепления, которое является последствием человеческой активности, мы отсрочиваем его. Мы не сможем совсем его предотвратить, так как причины, вызвавшие его в прошлом, существуют и сейчас. Деятельность человека, непредусмотренный природой элемент, влияет на атмосферное потепление, которое уже, возможно, вызвало задержку следующего гляциала.
Сегодня изменения климата - это очень актуальный и волнующий вопрос. Если Гренландский ледяной щит растает, то уровень моря поднимется на шесть метров. В прошлом, во время предыдущей межледниковой эпохи, которая была примерно 125 тысяч лет назад, Гренландский ледяной щит обильно таял, а уровень моря стал на 4–6 метров выше сегодняшнего. Это, конечно, еще не конец света, но и не временная сложность. В конце концов, Земля оправлялась от катастроф и раньше, она сможет пережить и эту.
Долгосрочный прогноз для планеты неплох, но для людей это другой вопрос. Чем больше мы проводим исследований, чем лучше понимаем, как Земля меняется и к чему это ведет, тем лучше мы понимаем планету, на которой живем. Это важно, потому что люди наконец стали задумываться об изменении уровня моря, глобальном потеплении и влиянии всех этих вещей на сельское хозяйство и население. Многое из этого связано с изучением ледниковых периодов. При помощи этих исследований мы узнаем механизмы оледенений, и мы можем использовать это знание с упреждением, пытаясь смягчить некоторые из этих изменений, которые сами и вызываем. Это и есть один из основных результатов и одна из целей исследований ледниковых периодов.
Конечно, главное следствие ледникового периода - это огромные ледниковые щиты. Откуда берется вода? Конечно, из океанов. А что происходит во время ледниковых периодов? Ледники формируются как следствие осадков на суше. Из-за того, что вода не возвращается в океан, уровень моря падает. Во времена наиболее сильных оледенений уровень моря может упасть больше чем на сто метров.
Чрезвычайно важную роль в формировании природы Земли и, в частности, Севера сыграли ледниковые периоды, или Великие оледенения. С ними связаны колебания уровня моря, сформировавшие морские террасы, образование трогов, появление вечной мерзлоты и многие другие особенности природы Арктики.
Влияние похолодания выходило далеко за пределы ледников: климаты резко отличались от современных, а температуры морских вод были гораздо ниже. Площадь вечной мерзлоты, или многолетнемерзлых грунтов, составляла до 27 миллионов квадратных километров (20% площади суши!), а плавучие льды занимали около половины площади Мирового океана. Если бы Землю в это время посетили разумные существа, она наверняка получила бы название Ледяная планета.
Такая география была свойственна Земле по крайней мере четырежды только за четвертичный период ее существования, а за последние два миллиона лет исследователи насчитывают до 17 оледенений. При этом последняя ледниковая эпоха была не самой грандиозной: около 100 тысяч лет назад лед сковывал до 45 миллионов квадратных километров суши. Межледниковая обстановка на Земле, подобная современной, оказывается сугубо временным состоянием. Ведь оледенения Земли продолжались примерно по 100 тысяч лет каждое, а интервалы потеплений между ними – менее 20 тысяч лет. Даже в довольно теплое настоящее время ледники занимают около 11% площади суши – почти 15 миллионов квадратных километров. Вечная мерзлота широким поясом протягивается через Северную Америку и Евразию. Зимой в Северном Ледовитом океане около 12 миллионов квадратных километров, а в океанах вокруг Антарктиды больше 20 миллионов квадратных километров сковано плавучими льдами.
Отчего же начинаются на Земле ледниковые периоды? Для того чтобы на планете началось оледенение, необходимы два условия. Должно произойти глобальное (т. е. захватывающее большую часть Земли) похолодание – такое, чтобы снег стал одним из основных видов осадков и чтобы, выпав зимой, он не успевал растаять за лето. А кроме того, осадков должно выпадать много – достаточно для обеспечения роста ледников. Оба условия кажутся простыми. Но что приводит к похолоданию? Причин может быть несколько, и какая из них определяла наступление того или иного оледенения, мы не знаем. Может быть, срабатывали несколько причин сразу. Возможные причины оледенений Земли таковы.
Континенты, будучи частями литосферных плит, перемещаются по поверхности Земли подобно плотам на воде. Оказываясь в полярных или приполярных районах (как современная Антарктида), материки попадают в благоприятные для формирования ледникового покрова условия. Здесь мало осадков, но температура достаточно низка, чтобы они выпадали преимущественно в виде снега и не таяли летом. Перемещения географических полюсов могли приводить к перемещениям природных зон, соответственно материк мог попасть в полярные условия не двигаясь – они сами к нему "приходили".
При бурном горообразовании значительные массивы суши могут оказаться выше снеговой линии (т.е. такой высоты, по достижении которой температура становится настолько низка, что накопление снега и льда преобладает над их таянием и испарением). При этом образуются горные ледники, температура становится еще ниже. Похолодание выходит за пределы гор, появляются ледники подножий. Температура падает еще ниже, ледники вырастают и начинается оледенение Земли.
В самом деле, за период с плиоцена до середины плейстоцена Альпы поднялись более чем на две тысячи метров, Гималаи – на три тысячи метров.
На климат и, в частности, на средние температуры воздуха влияет состав атмосферы (парниковый эффект). Возможно еще влияние запыленности атмосферы (например, вулканическим пеплом или пылью, поднятой ударом метеорита). Пыль отражает солнечный свет, и температура понижается.
Океаны влияют на климат многими способами. Один из них – хранение тепла и его перераспределение по планете океаническими течениями. Движения материков могут привести к тому, что приток теплых вод в приполярные районы уменьшится настолько, что они сильно охладятся. Примерно так произошло, когда Берингов пролив, соединяющий Северный Ледовитый океан с Тихим, стал почти закрыт (а бывали периоды, когда он бывал закрыт совсем и когда был широко открыт). Поэтому перемешивание воды в Северном Ледовитом океане затруднено, и почти весь он покрыт льдами.
Похолодания могут быть связаны с уменьшением количества солнечного тепла, приходящего на Землю. Причины этого, возможно, связаны с колебаниями солнечной активности или с колебаниями пространственного взаиморасположения Земли и Солнца. Известны расчеты югославского геофизика М. Миланковича, в 1920-х годах проанализировавшего изменения солнечной радиации в зависимости от изменений в системе Земля – Солнце. Циклы таких изменений примерно совпадают с цикличностью оледенений. На сегодняшний день эта гипотеза – наиболее обоснованная.
Каждый ледниковый период сопровождался характерными процессами. Вырастали материковые ледниковые покровы в высоких и умеренных широтах. Вырастали горные ледники на всей планете. Появлялись шельфовые ледники в полярных районах. Широко распространялись плавучие льды - в высоких широтах с движущимися льдинами и айсбергами на обширных акваториях Мирового океана. Увеличивались территории вечной мерзлоты в высоких и умеренных широтах, за пределами ледников.
Изменялась атмосферная циркуляция – увеличивались перепады температуры в умеренных широтах, учащались штормы в океанах, и иссушались внутренние части материков в тропиках. Перестраивалась и циркуляция океанических вод – течения прекращались или отклонялись из-за разрастания ледниковых покровов. Резко колебался уровень моря (до 250 м), так как разрастание и разрушение ледниковых покровов сопровождались изъятием и возвращением воды в Мировой океан. В связи с этими колебаниями появились и сохраняются в рельефе морские террасы - поверхности, образованные морским прибоем на древних береговых линиях. В настоящее время они могут оказаться выше или ниже современного берега (в зависимости от того, выше или ниже современного был уровень океана в период их образования).
Наконец, происходили громадные изменения в положении и размерах растительных поясов и соответствующие сдвиги в размещении животных.
Самым последним из периодов похолодания был Малый ледниковый период, зафиксированный в истории Западной Европы, Дальнего Востока и других районов. Он начался приблизительно в XI веке, достиг кульминации около 200 лет назад и постепенно ослабевает. В Исландии и Гренландии период 800 – 1000-х годов новой эры отличался теплым сухим климатом. Затем климат резко ухудшился, и за четыре сотни лет поселения викингов в Гренландии пришли в полное запустение из-за усиливавшихся холодов и прекращения контактов с внешним миром. Прохождение судов у побережья Гренландии стало невозможным из-за выноса морских льдов из Арктики. В Скандинавии и ряде других районов Малый ледниковый период проявился крайне суровыми зимами, подвижками ледников и частыми неурожаями.
Что происходило с обитателями северных районов Земли во времена оледенений и разделявших их межледниковий? Разрастание и таяние ледниковых покровов влияют на все живые организмы.
Вблизи экватора изменения климата были не особенно велики, и многие животные (слоны, жирафы, бегемоты, носороги) пережили ледниковые периоды довольно спокойно. В полярных же областях изменения были очень резки. Температура понижалась, воды не хватало (льда и снега было сколько угодно, но и растения и животные нуждаются в жидкой воде), громадные территории были заняты льдом. И чтобы выжить, обитатели Севера должны были уходить на юг. Но любопытно, что и в высоких широтах сохранялись области – убежища, т.е. районы, где сохранялась возможность выживания.
Решающую роль в выживании северных видов сыграла, вероятно, обширная свободная ото льда территория, существовавшая во время максимума оледенения 18 тысяч лет назад в Канадской Арктике, на Аляске и в прилегающих районах. Эта территория известна под названием Берингии. Напомним, что максимум оледенения – это время, когда громадные количества воды оказывались связаны в ледниках, а потому уровень Мирового океана сильно понижался, и шельфы (а в Северном Ледовитом океане они чрезвычайно велики) осушались.
Однако свободные ото льда территории, подобные Берингии, и южные области не смогли спасти всех. И около 10 тысяч лет назад вымерли не только многие виды, но и роды животных и растений (например, мамонтов – Elephas и мастодонтов – Mastodon).
Возможно, впрочем, что это вымирание было связано не только с изменениями в ландшафтной сфере, но и с появлением здесь человека. Может быть, именно охота сыграла решающую роль в жизни и гибели многих обитателей полярных районов.
Древнейшие ледниковые отложения, известные на сегодняшний день, имеют возраст около 2,3 млрд, лет, что соответствует нижнему протерозою геохронологической шкалы.
Они представлены окаменевшими основными моренами свиты Гоуганда на юго-востоке Канадского щита. Наличие в них типичных валунов утюгообразной и каплевидной формы с пришлифовками, а также залегание на покрытом штриховкой ложе свидетельствует об их ледниковом происхождении. Если основная морена в англоязычной литературе обозначается термином till, то более древние ледниковые отложения, прошедшие стадию литификации (окаменения), принято именовать тиллитами . Облик тиллитов имеют и отложения свит Брюс и Рамсей-Лейк, также имеющих нижнепротерозойский возраст и развитых на Канадском щите. Этот мощный и сложно построенный комплекс перемежающихся ледниковых и межледниковых отложений условно отнесен к одной ледниковой эпохе, получившей название гуронской.
С гуронскими тиллитами сопоставляются отложения серии Биджавар в Индии, серий Трансвааль и Витватерсранд в Южной Африке и серии Уайтватер в Австралии. Следовательно, есть основания говорить о планетарном масштабе нижнепротерозойского оледенения.
По мере дальнейшего развития Земли она пережила несколько столь же крупных ледниковых эпох, причем чем ближе к современности они имели место, тем большей суммой данных об их особенностях мы располагаем. После гуронской эпохи выделяются гнейсеская (около 950 млн. лет назад), стертская (700, возможно, 800 млн. лет назад), варангская, или, по другим авторам, вендская, лапландская (680-650 млн. лет назад), затем ордовикская (450-430 млн. лет назад) и, наконец, наиболее широко известная позднепалеозойская гондванская (330-250 млн. лет назад) ледниковые эпохи. Несколько особняком в этом списке стоит позднекайнозойский ледниковый этап, начавшийся 20-25 млн. лет назад, с появлением антарктического ледникового покрова и, строго говоря, продолжающийся по сей день.
По данным советского геолога Н. М. Чумакова, следы вендского (лапландского) оледенения найдены в Африке, Казахстане, в Китае и в Европе. Например, в бассейне среднего и верхнего Днепра буровыми скважинами вскрыты прослои тиллитов в несколько метров мощностью, относящиеся к этому времени. По направлению движения льдов, реконструированному для вендской эпохи, можно сделать предположение о том, что центр Европейского ледникового покрова в это время находился где-то в районе Балтийского щита.
Гондванская ледниковая эпоха привлекает к себе внимание специалистов на протяжении почти целого столетия. Еще в конце прошлого века геологи обнаружили на юге Африки, возле бурского поселения Нойтгедахт, что в бассейне р. Вааль, отлично выраженные ледниковые мостовые со следами штриховки на поверхности полого-выпуклых «бараньих лбов», сложенных докембрийскими породами. Это было время борьбы между теорией дрифта и теорией покровного оледенения, и основное внимание исследователей было приковано не к возрасту, а к признакам ледникового происхождения этих образований. Ледниковые шрамы Нойтгедахта, «курчавые скалы» и «бараньи лбы» были так хорошо выражены, что изучавший их в 1880 г. известный единомышленник Ч. Дарвина А. Уоллес считал их принадлежащими к последней ледниковой эпохе.
Несколько позже был установлен позднепалеозойский возраст оледенения. Были обнаружены ледниковые отложения, залегающие под углистыми сланцами с остатками растений каменноугольного и пермского периодов. В геологической литературе эта толща получила название серии двайка. В начале нашего столетия известный немецкий специалист по современному и древнему оледенению Альп А. Пенк, лично убедившийся в удивительном сходстве этих отложений с молодыми альпийскими моренами, сумел убедить в этом и многих своих коллег. Кстати, именно Пенком был предложен термин «тиллит».
Пермокарбоновые ледниковые отложения были обнаружены на всех континентах Южного полушария. Это тиллиты Талчир, открытые в Индии еще в 1859 г., Итараре в Южной Америке, Куттунг и Камиларон в Австралии. Найдены следы гондванского оледенения и на шестом континенте, в Трансантарктических горах и горах Элсуэрта. Следы синхронного оледенения всех этих территорий (за исключением тогда еще не исследованной Антарктиды) послужили для выдающегося немецкого ученого А. Вегенера аргументом при выдвижении гипотезы о дрейфе континентов (1912-1915 гг.). Его довольно немногочисленные предшественники указывали на сходство очертаний западного берега Африки и восточного берега Южной Америки, которые напоминают как бы разорванные надвое и удаленные друг от друга части единого целого.
Неоднократно указывалось и на сходство позднепалеозойского растительного и животного мира этих материков, на общность их геологического строения. Но именно идея об одновременном и, вероятно, едином оледенении всех материков Южного полушария заставила Вегенера выдвинуть концепцию Пангеи - великого праматерика, расколовшегося на части, которые затем начали дрейфовать по земному шару.
По современным представлениям, южная часть Пангеи, получившая название Гондваны, раскололась около 150-130 млн. лет назад, в юрском и начале мелового периода. Выросшая из догадки А. Вегенера современная теория глобальной тектоники плит позволяет удачно объяснить все известные на сегодняшний день факты о позднепалеозойском оледенении Земли. Вероятно, Южный полюс в это время находился близко к середине Гондваны и ее значительная часть была покрыта огромным ледяным панцирем. Детальное фациальное и текстурное изучение тиллитов позволяет предположить, что область его питания находилась в Восточной Антарктиде и, возможно, где-то в районе Мадагаскара. Установлено, в частности, что при совмещении контуров Африки и Южной Америки направление ледниковой штриховки на обоих континентах совпадает. Совместно с другими литологическими материалами это свидетельствует о движении гондванских льдов из Африки в Южную Америку. Восстановлены и некоторые другие крупные ледниковые потоки, существовавшие в эту ледниковую эпоху.
Оледенение Гондваны закончилось в пермском периоде, когда праматерик еще сохранял свою целостность. Возможно, это было связано с миграцией Южного полюса в направлении Тихого океана. В дальнейшем глобальные температуры продолжали постепенно увеличиваться.
Триасовый, юрский и меловой периоды геологической истории Земли характеризовались довольно ровными и теплыми климатическими условиями на большей части планеты. Но во второй половине кайнозоя, около 20-25 млн. лет назад, льды снова начали свое медленное наступление на Южном полюсе. К этому времени Антарктида заняла положение, близкое к современному. Движение осколков Гондваны привело к тому, что рядом с южным полярным материком не осталось значительных участков суши. Вследствие этого, по данным американского геолога Дж. Кеннета, в океане, окружающем Антарктиду, возникло холодное циркумполярное течение, еще более способствовавшее изоляции этого материка и ухудшению его климатических условий. Возле Южного полюса планеты начали накапливаться льды самого древнего из доживших до наших дней оледенения Земли.
В Северном полушарии первые признаки позднекайнозойского оледенения, по оценкам различных специалистов, имеют возраст от 5 до 3 млн. лет. Говорить о сколько-нибудь заметных смещениях в положении материков за такой короткий по геологическим меркам отрезок времени не приходится. Поэтому причину новой ледниковой эпохи следует искать в глобальной перестройке энергетического баланса и климата планеты.
Классическим районом, на примере которого в течение десятилетий изучалась история ледниковых эпох Европы и всего Северного полушария, являются Альпы. Близость к Атлантическому океану и Средиземному морю обеспечивала хорошую влагообеспеченность альпийских ледников, и они чутко реагировали на похолодания климата резким увеличением своего объема. В начале XX в. А. Пенк, исследовав геоморфологическое строение альпийских предгорий, пришел к выводу о четырех крупных ледниковых эпохах, пережитых Альпами в недавнем геологическом прошлом. Эти оледенения получили следующие названия (от самого древнего к самому молодому): гюнц, миндель, рисс и вюрм. Их абсолютный возраст в течение долгого времени оставался неясным.
Примерно в это же время из различных источников стали поступать сведения о том, что и равнинные территории Европы неоднократно испытывали наступание льдов. По мере накопления фактического материала позиции полигляциализма (концепции множественности оледенений) становились все прочнее. К 60-м гг. нашего века широкое признание в нашей стране и за рубежом получила схема четырехкратного оледенения европейских равнин, близкая к альпийской схеме А. Пенка и его соавтора Э. Брюкнера.
Естественно, наиболее хорошо изученными оказались отложения последнего ледникового покрова, сопоставляемого с вюрмским оледенением Альп. В СССР он получил название валдайского, в Центральной Европе - вислинского, в Англии - девенсийского, в США - висконсинского. Валдайскому оледенению предшествовало межледниковье, по своим климатическим параметрам близкое к современным условиям или чуть более благоприятное. По названию опорного размера, в котором были вскрыты отложения этого межледниковья (с. Микулино Смоленской области) в СССР оно получило название микулинского. По альпийской схеме этот отрезок времени именуется рисс-вюрмским интергляциалом.
До начала микулинского межледникового века Русская равнина была покрыта льдами московского оледенения, которому, в свою очередь, предшествовало рославльское межледниковье. Следующей по счету ступенькой вниз было днепровское оледенение. Оно считается максимальным по своим размерам и по традиции увязывается с рисской ледниковой эпохой Альп. До днепровского ледникового века на территории Европы и Америки существовали теплые и влажные условия лихвинского межледниковья. Отложения лихвинской эпохи подстилаются довольно плохо сохранившимися осадками окского (миндельского по альпийской схеме) оледенения. Доокское теплое время некоторыми исследователями считается уже не межледниковой, а доледниковой эпохой. Но в последние 10-15 лет появляется все больше сообщений о новых, более древних ледниковых отложениях, вскрытых в различных точках Северного полушария.
Синхронизация и увязка этапов развития природы, восстановленных по различным исходным данным и в различных по своему географическому положению точках земного шара представляет собой очень серьезную проблему.
Факт закономерного чередования ледниковых и межледниковых эпох в прошлом мало у кого из исследователей сегодня вызывает сомнения. Но причины такого чередования еще не выяснены окончательно. Решению этой задачи мешает прежде всего отсутствие строго достоверных данных о ритмике природных событий: сама по себе стратиграфическая шкала ледникового периода вызывает большое число критических замечаний и пока не существует ее надежно проверенного варианта.
Сравнительно надежно установленной можно считать лишь историю последнего ледниковомежледникового цикла, начавшегося после деградации льдов рисского оледенения.
Возраст рисской ледниковой эпохи оценивается в 250-150 тыс. лет. Последовавшее за ним микулинское (рисс-вюрмское) межледниковье достигло своего оптимума около 100 тыс. лет назад. Примерно 80-70 тыс. лет назад на всем земном шаре фиксируется резкое ухудшение климатических условий, знаменующее собой переход к вюрмскому ледниковому циклу. В этот период в Евразии и Северной Америке деградируют широколиственные леса, сменяясь ландшафтом холодной степи и лесостепи, происходит быстрая смена фаунистических комплексов: в них ведущее место занимают холодовыносливые виды - мамонт, волосатый носорог, гигантский олень, песец, лемминг. В высоких широтах увеличиваются в объеме старые ледниковые шапки и растут новые. Вода, необходимая для их образования, убывает из океана. Соответственно начинается понижение его уровня, которое фиксируется по лестнице морских террас на ныне затопленных участках шельфа и на островах тропической зоны. Охлаждение океанических вод находит свое отражение в перестройке комплексов морских микроорганизмов - например, вымирают фораминиферы Globorotalia menardii flexuosa. Вопрос о том, как далеко продвигались в это время материковые льды, пока остается дискуссионным.
Между 50 и 25 тыс. лет назад природная обстановка на планете вновь несколько улучшилась - наступил сравнительно теплый средневюрмский интервал. И. И. Краснов, А. И. Москвитин, Л. Р. Серебрянный, А. В. Раукас и некоторые другие советские исследователи, хотя в деталях их построения довольно существенно отличаются друг от друга, все же склонны сопоставлять этот отрезок времени с самостоятельным межледниковьем.
Такому подходу, однако, противоречат данные В. П. Гричука, Л. Н. Вознячука, Н. С. Чеботаревой, которые, исходя из анализа истории развития растительности в Европе, отрицают существование крупного покровного ледника в раннем вюрме и, следовательно, не видят основания для выделения средневюрмской межледниковой эпохи. С их точки зрения, раннему и среднему вюрму соответствует растянутый во времени период перехода от микулинского межледниковья к валдайскому (поздневюрмскому) оледенению.
По всей вероятности, этот спорный вопрос будет решен в недалеком будущем благодаря все более широкому применению методов радиоуглеродного датирования.
Около 25 тыс. лет назад (по мнению некоторых ученых, несколько раньше) началось последнее материковое оледенение Северного полушария. По данным А. А. Величко, это было время самых суровых климатических условий за весь ледниковый период. Интересный парадокс: самый холодный климатический цикл, термический минимум позднего кайнозоя, сопровождался самым незначительным по площади оледенением. К тому же и по длительности это оледенение было весьма непродолжительным: достигнув максимальных пределов своего распространения 20-17 тыс. лет назад, оно исчезло уже через 10 тыс. лет. Точнее, по данным, обобщенным французским ученым П. Беллэром, последние фрагменты европейского ледникового покрова распались в Скандинавии между 8 и 9 тыс. лет назад, а американский ледниковый щит полностью растаял всего лишь около 6 тысячелетий назад.
Своеобразный характер последнего материкового оледенения определялся не чем иным, как чрезмерно холодными климатическими условиями. По данным палеофлористического анализа, обобщенным голландским исследователем Ван дер Хамменом с соавторами, средние температуры июля в Европе (Голландия) в это время не превышали 5°С. Среднегодовые температуры в умеренных широтах уменьшались примерно на 10°С по сравнению с современными условиями.
Как это ни странно, излишний холод препятствовал развитию оледенения. Во-первых, он увеличивал жесткость льда и, следовательно, затруднял его растекание. Во-вторых, и это главное, холод сковал поверхность океанов, образовав на них ледяной покров, спускавшийся от полюса почти до субтропиков. По оценке А. А. Величко, в Северном полушарии его площадь в 2 с лишним раза превышала площадь современных морских льдов. В результате резко понизилась испаряемость с поверхности Мирового океана и соответственно влагообеспеченность ледников на суше. Одновременно возросла отражательная способность планеты в целом, что в еще большей степени способствовало ее охлаждению.
Особенно скудный режим питания был у европейского ледникового покрова. Оледенение Америки, получавшее питание из незамерзших частей Тихого и Атлантического океанов, находилось в гораздо более благоприятных условиях. Этим и была обусловлена его значительно большая площадь. В Европе ледники этой эпохи доходили до 52° с. ш., в то время как на Американском континенте они спускались на 12° южнее.
Анализ истории позднекайнозойских оледенений Северного полушария Земли позволил специалистам сделать два важных вывода:
1. Ледниковые эпохи в недавнем геологическом прошлом повторялись неоднократно. На протяжении последних 1,5-2 млн. лет Земля пережила по меньшей мере 6-8 крупных оледенений. Это свидетельствует о ритмичном характере колебаний климата в прошлом.
2. Наряду с ритмично-колебательными изменениями климата отчетливо прослеживается тенденция к направленному похолоданию. Иначе говоря, каждое последующее межледниковье оказывается прохладнее предыдущего, а ледниковые эпохи становятся все суровее.
Эти выводы касаются только природных закономерностей и не учитывают значительного техногенного влияния на окружающую среду.
Естественно, возникает вопрос о том, какие перспективы сулит для человечества такое развитие событий. Механическая экстраполяция кривой природных процессов в будущее заставляет нас ожидать в течение ближайших нескольких тысячелетий начала новой ледниковой эпохи. Не исключено, что такой намеренно упрощенный подход к составлению прогноза окажется верным. В самом деле, ритм климатических колебаний становится все короче и современная межледниковая эпоха должна скоро кончиться. Это подтверждается еще и тем, что климатический оптимум (наиболее благоприятные климатические условия) послеледниковья уже давно миновал. В Европе оптимальные природные условия имели место 5-6 тыс. лет назад, в Азии, по данным советского палеогеографа Н. А. Хотинского, - еще раньше. На первый взгляд есть все основания считать, что климатическая кривая опускается к новому оледенению.
Однако это далеко не так просто. Для того чтобы всерьез судить о будущем состоянии природы, мало знать основные этапы ее развития в прошлом. Необходимо выяснить механизм, определяющий чередование и смену этих этапов. Сама по себе кривая температурных изменений не может в данном случае служить аргументом. Где гарантия, что с завтрашнего дня спираль не начнет раскручиваться в противоположную сторону? И вообще можем ли мы быть уверены, что чередование оледенений и межледниковий отражает какую-то единую закономерность развития природы? Возможно, каждое оледенение в отдельности имело свою независимую причину, и, следовательно, для экстраполяции обобщающей кривой в будущее вообще нет никаких оснований… Это предположение выглядит маловероятным, но и его приходится иметь в виду.
Вопрос о причинах оледенений возник практически одновременно с самой ледниковой теорией. Но если фактологическая и эмпирическая часть этого направления науки за минувшие 100 лет достигла огромного прогресса, то теоретическое осмысление полученных результатов, к сожалению, шло главным образом в направлении количественного прибавления идей, объясняющих такое развитие природы. Поэтому в настоящее время нет общепринятой научной теории этого процесса. Соответственно нет и единой точки зрения на принципы составления долгосрочного географического прогноза. В научной литературе можно встретить несколько описаний гипотетических механизмов, определяющих ход глобальных колебаний климата. По мере накопления нового материала о ледниковом прошлом Земли значительная часть предположений о причинах оледенений отбрасывается и остаются лишь наиболее приемлемые варианты. Вероятно, среди них и следует искать окончательное решение проблемы. Палеогеографические и палеогляциологические исследования, хотя и не дают прямого ответа на интересующие нас вопросы, тем не менее служат практически единственным ключом к познанию природных процессов глобального масштаба. В этом и состоит их непреходящее научное значение.
Всегда ли климат был таким, как теперь?
Каждый из нас может сказать, что климат не всегда одинаков. Ряд засушливых лет сменяется дождливыми; после холодных зим наступают тёплые. Но эти колебания климата всё же не настолько велики, чтобы они могли в течение короткого промежутка времени существенно отразиться на жизни растений или животных. Так, например, тундра с её полярными берёзами, карликовыми ивами, мхами и лишайниками, с населяющими её полярными животными - песцами, леммингами (пеструшками), северными оленями - не развивается за такое короткое время в тех местах, где происходит похолодание. Но всегда ли так было? Всегда ли в Сибири было холодно, а на Кавказе и в Крыму так же тепло, как и теперь?
Уже давно стало известно, что пещеры в разных местах, в том числе, например, в Крыму и на Кавказе, содержат остатки культуры древнего человека. Там находили обломки глиняной посуды, каменные ножи, скребки и другие предметы быта, обломки костей животных и остатки давно потухших костров.
Лет 25 тому назад археологи под руководством Г А. Бонч-Осмоловского начали раскопки этих пещер и сделали замечательные открытия. В пещерах Байдарской долины (в Крыму) и в окрестностях Симферополя было обнаружено несколько культурных слоёв залегавших один над другим. Средние и нижние слои учёные относят к древнему каменному периоду жизни человека, когда человек пользовался грубыми неотшлифованными каменными орудиями, так называемому палеолиту, а верхние - к металлическому периоду, когда человек стал применять орудия из металлов: меди, бронзы и железа. Не оказалось там промежуточных слоёв, относящихся к новокаменному периоду (неолиту), т. е. к периоду, когда человек уже научился шлифовать и сверлить камни и выделывать глиняную посуду.
Среди находок древнего каменного периода не было найдено ни одного обломка глиняного черепка и ни одной кости домашнего животного (эти находки встречались только в верхних слоях). Человек палеолита не умел еще изготовлять глиняную посуду. Все предметы его домашнего обихода были сделаны из камня и кости. Были, вероятно, у него и деревянные поделки, но они не сохранились. Каменные же и костяные изделия отличались довольно большим разнообразием: наконечники копий и дротиков (лука и стрел палеолитический человек не знал), скребки для выделки кожи, резцы, тонкие кремнёвые пластинки - ножи, иголки из костей.
Не имел палеолитический человек и домашних животных. В остатках его кострищ было найдено множество костей только диких животных: мамонта, носорога, гигантскою оленя, сайгаков, пещерного льва, пещерного медведя, пещерной гиены, птиц и др. Но в других местах, на стоянках того же времени, например на стоянке Афонтова гора близ Красноярска, в Костенках близ Воронежа, среди костей животных были найдены остатки волка, которые, по мнению некоторых учёных, принадлежали одомашненному волку, а среди костяных поделок на Афонтовой горе некоторые оказались очень похожими на части современных упряжек для северных оленей. Эти находки позволяют предполагать, что в конце палеолита, вероятно, уже появились у человека первые домашние животные. Этими животными были собака (одомашненный волк) и северный олень.
Когда начали внимательно изучать кости животных из Крымских палеолитических пещер, то сделали ещё одно замечательное открытие. В средних слоях, которые учёные относят ко второй половине древнего каменного периода, иными словами, к верхнему палеолиту, были обнаружены многочисленные кости полярных лисиц (песцов), зайцев-беляков, северных оленей, полярных жаворонков., белых куропаток; теперь это обычные жители крайнего севера - тундры. Но климат Заполярья, как известно, далеко не такой тёплый, как в Крыму. Следовательно, когда в Крыму жили полярные животные, там было холоднее, чем теперь. Этот же вывод сделали учёные и после изучения угольков из костров крымского верхнепалеолитического человека: оказалось, что дровами этому человеку служили северная рябина, можжевельник и берёза. То же самое оказалось и в стоянках верхнепалеолитического человека на Кавказе, с той лишь разницей, что вместо полярных животных там были найдены представители тайги - лоси и представители альпийских лугов - серный некоторые мыши (прометеева мышь), которые теперь живут высоко в горах, а в то время жили почти у самого берега моря.
Многочисленные остатки стойбищ человека верхнепалеолитического периода были открыты и во многих других местах Советского Союза: па Оке, на Дону, на Днепре, на Урале, в Сибири (на Оби, Енисее, Лене и Ангаре); и везде на этих стоянках среди остатков животных были обнаружены кости полярных животных, не живущих теперь в этих местах. Всё это указывает на то, что климат верхнепалеолитической эпохи был более суровым, чем в настоящее время.
Но если в те отдалённые времена было холодно даже в Крыму и на Кавказе, то что же было гам, где сейчас стоят Москва и Ленинград? Что было в то время в северной и средней Сибири, где и сейчас зимой 40 градусов мороза не редкость?
Огромные территории Европы и Северной Азии были покрыты в то время сплошным льдом, достигавшим местами толщины двух километров! Южнее Киева, Харькова и Воронежа лёд двумя гигантскими языками спускался по долинам современных рек Днепра и Дона. Уральские и Алтайские горы были покрыты ледяными плащами, которые спускались далеко в равнины. Такие же ледники находились и в горах Кавказа, доходя почти до самого моря. Вот почему те животные, которые живут теперь около ледников, высоко в горах, были найдены в стоянках человека древнего каменного периода близ моря. Крым в то время был убежищем для различных животных. Громадный ледник, надвинувшийся в пределы русской равнины с севера - из Финляндии и Скандинавии, заставил отступить обитавших там зверей на юг. Поэтому на небольшой территории Крыма оказалась такая смесь степных и полярных животных.
Это была эпоха Великого оледенения Земли.
Какие же следы оставил этот ледник?
Жителям средней и северной полосы России хорошо известны большие и маленькие камни - валуны и галечники, которые во множестве встречаются на распаханных полях. Иногда эти камни достигают очень крупных размеров (с дом и больше). Из одного такого гранитного валуна, например, сделано основание памятника Петру I в Ленинграде. Некоторые валуны уже поросли лишайниками; многие из них легко рассыпаются от удара молотком. Это свидетельствует о том, что они долго лежали на поверхности. Валуны обычно имеют округлую форму, а если к ним присмотреться повнимательнее, то на некоторых из них можно обнаружить гладкие пришлифованные поверхности с бороздами и царапинами. Валуны разбросаны даже на равнинах, там, где нет никаких гор. Откуда же появились здесь эти камни?
Иногда приходится слышать, что валуны «растут» из земли. Но это - глубокое заблуждение. Стоит лишь покопать лопатой или внимательно посмотреть в оврагах, и сразу станет ясно, что валуны находятся в земле, в песке или глине. Размоет землю немного дождём, раздует песок ветром, и там, где в прошлом году ничего не было видно, покажется на поверхности валун. На другой год почву ещё больше размоет дождём и раздует ветром и валун кажется больше. Вот и думают, что он вырос.
Изучив состав валунов, учёные пришли к единодушному мнению, что родиной многих из них являются Карелия, Швеция, Норвегия, Финляндия. Там породы того же состава, что и валуны, образуют целые скалы, в которых прорезаны ущелья и долины рек. Глыбы, оторванные от этих скал, и представляют валуны, рассеянные на равнинах Европейской части СССР, Польши, Германии.
Но как и почему они оказались так далеко от своей родины! Раньше, лет 75 тому назад, думали, что там, где сейчас встречаются валуны, было море и их занесло на льдинах, подобно тому как сейчас в полярном океане плавучие льды (айсберги), оторвавшись от края ледника, опускающегося в море, уносят с собой глыбы, оторванные ледником от скалистых берегов. Сейчас от этого предположения отказались. Теперь никто из учёных не сомневается, что валуны принёс с собой гигантский ледник, спускавшийся со Скандинавского полуострова.
Изучив состав и распространение ледниковых валунов в России, учёные установили, что ледники были также в горах Сибири, на полярном Урале, на Новой Земле, на Алтае и на Кавказе. Спускаясь с гор, они несли с собой валуны и оставляли их далеко на равнинах, отметив таким образом пути и границы своего продвижения. Сейчас валуны, состоящие из горных пород Урала и Новой Земли, встречаются близ Тобольска, в Западной Сибири, в устье Иртыша, а породы с низовьев Енисея - в центре Западной Сибири, у села Самарово на реке Оби. Два гигантских ледника двигались в то время друг другу навстречу. Один с Урала и Новой Земли, другой с крайнего севера Восточной Сибири - от правого берега Енисея или Таймыра. Эти огромные ледники сливались в одно сплошное ледяное поле, закрывавшее весь север Западной Сибири.
Встречая на своём пути твёрдые горные породы, ледник шлифовал и сглаживал их, а также оставлял на них глубокие шрамы и борозды. Такие шлифованные и изборождённые скалистые холмы известны под названием «бараньих лбов». Особенно часты они на Кольском полуострове, в Карелии.
Кроме того, ледник захватывал огромные массы песка, глины и нагромождал всё это у своего края в виде валов, теперь поросших лесом. Очень хорошо видны такие валы, например, на Валдае (в Калининской области). Они называются «конечными моренами». По ним можно хорошо определить край бывшего ледника. Когда ледник растаял, то вся территория, некогда занятая им, оказалась покрытой глиной с валунами и галькой. Этот глинистый плащ с валунами, на котором образовалась позднее современная почва, и распахивается теперь.
Как мы видим, следы бывшего некогда Великого оледенения Земли настолько ясны, что ни у кого не вызывают сомнения. В нём убеждает нас также и то, что такие же следы оставляют на земле и современные ледники, имеющиеся во многих горах как у нас, так и в других странах. Только современные ледники гораздо меньше того, который покрывал Землю в эпоху Великого оледенения.
Таким образом, остатки животных, найденные в Крыму при раскопках верхнепалеолитических пещер, дали правильное указание на то, что когда-то там был более холодный климат, чем теперь.
Но, может быть, крымские стоянки были раньше или позже Великого оледенения? И на этот вопрос мы имеем совершенно определённый ответ.
Такие же стоянки, как в Крыму, были найдены во многих местах, покрытых во время Великого оледенения сплошными льдами, но ни разу эти стоянки не обнаружены где-либо под ледниковыми слоями. Они встречались либо за пределами бывшею распространения ледника, либо (более молодые) в пределах южной части его - в слоях, лежащих над ледниковыми образованиями. Это убедительно доказывает, что все исследованные стоянки относятся к эпохе Великого оледенения (а некоторые из них-ко времени таяния ледников).
Чрезвычайно важные открытия были сделаны за последние десять лет. На Днепре и на реке Десне, близ Новгорода-Северского, под ледниковыми слоями были найдены стоянки древнего человека и каменные орудия. Такого же типа стоянки были обнаружены и на Черноморском побережье. Этим было доказано, что человек жил не только во время Великого оледенения и после него, но и до этого оледенения.
Изучая ещё более древние слои земли, люди убедились также и в том, что было время, когда в Сибири росли такие деревья, какие встречаются теперь только на Черноморском побережье. Вечнозелёные лавры, магнолии и смоковницы росли когда-то на берегах рек и озёр, находившихся на месте нынешней Барабинской степи (Западная Сибирь). В лесах Украины жили обезьяны, а в Прибайкалье и Приазовских степях водились страусы и антилопы, которые теперь встречаются только в Африке и Южной Америке.
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.