Четвертичный период кайнозойской эры: животные, растения, климат. Периоды геологической истории Земли. Ледниковый период. «Великие» оледенения: факты против теории

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.

1. Конец эоцена (38 миллионов лет назад) - оледенение Антарктиды.
2. Весь олигоцен.
3. Средний миоцен.
4. Середина плиоцена.
5. Гляциал Гильберт, замерзание морей.
6. Континентальный плейстоцен.
7. 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.

Человечество родилось и окрепло в период великих оледенений планеты. Этих двух фактов вполне достаточно, чтобы нам проявить особый интерес к проблемам ледникового времени. Им посвящено и посвящается регулярно великое множество книг и журналов - горы фактов и гипотез. Даже если вам посчастливится овладеть ими, впереди неизбежно будут маячить нечеткие контуры новых гипотез, догадок, предположений.

В наше время ученые всех стран и всех специальностей нашли общий язык. Это математика: цифры, формулы, графики.

Почему происходят оледенения Земли, до си пор неясно. Не потому, что трудно найти причину похолоданий. Скорее потому, что причин найдено слишком много. При этом ученые приводят множество фактов в защиту своих мнений, используют формулы и результаты многолетних наблюдений.

Вот некоторые гипотезы (из огромного их числа):
Во всем виновата Земля
1) Если наша планета прежде находилась в расплавленном состоянии, значит, со временем она остывает и покрывается ледниками.

К сожалению, это простое и ясное объяснение противоречит всем имеющимся научным данным. Оледенения случались и в «молодые годы» Земли.

2) Двести лет назад немецкий философ Гердер предположил, что полюса Земли перемещаются.

Геолог Вегнер «вывернул наизнанку» эту идею: не полюса перемещаются на материки, а глыбы материков подплывают к полюсам по текучей, ниже лежащей оболочке планеты. Убедительно доказать движение материков пока не удается. Да и только ли в нем дело? В Верхоянске, например, значительно холоднее, чем на Северном полюсе, а ледники там все равно не образуются.

3) Вверх по склонам гор через каждый километр подъема температура воздуха снижается на 5-7 градусов. Начавшиеся миллионы лет назад движения земной коры привели ныне к ее поднятию на 300-600 метров. Уменьшение площади океанов дополнительно охладило планету: ведь вода - хороший аккумулятор тепла.

Но как же быть с многократными наступаниями ледника за одну и ту же эпоху? Не могла же поверхность земли так часто колебаться то вверх, то вниз.

4) Для роста ледников необходимы не только холода, но и много снега. Значит, если по какой-то причине растают льды Ледовитого океана, его воды будут усиленно испаряться и выпадать на ближайших материках. Зимние снега не успеют растаять в короткое северное лето, начнут накапливаться льды. Все это - предположения, почти без доказательства. (К слову подумалось, что было бы здорово если бы наше образование помимо стандартных предметов и тем, включало в себя и такие необычные, но в то же время важные темы, как теория оледенения Земли.)

Место под солнцем

Астрономы привыкли мыслить на языке математики. Выводы их о причинах и ритмах оледенений отличаются точностью, наглядностью и… вызывают множество сомнений. Расстояние от Земли до Солнца, наклон земной оси не остаются постоянными. На них сказывается влияние планет, формы Земли (она не шар и ось собственного вращения не проходит через ее центр).

Сербский ученый Миланкович построил график, отражающий увеличение или уменьшение со временем количества солнечного тепла для определенной параллели, в зависимости от положения Земли относительно Солнца. В дальнейшем эти графики уточнялись и дополнялись. Выявилось удивительное совпадение их с оледенениями. Казалось бы, все стало абсолютно ясно.

Однако Миланкович составил свой график лишь для последнего миллиона лет жизни Земли. А раньше? И тогда положение Земли относительно Солнца менялось периодически, а оледенений не было десятки миллионов лет! Значит, точно рассчитано влияние второстепенных причин, а самые главные остались не учтенными. Все равно, что определять часы, минуты, секунды солнечных затмений, не зная, в какие дни и годы затмения произойдут.

Этот недостаток астрономической теории пытались устранить, предполагая перемещение материков к полюсам. Но дрейф материков и сам по себе не доказан.

Пульс звезды

Ночью на небе мерцают звезды. Это красивое зрелище - оптический обман, нечто вроде миража. Ну, а если звезды и наше действительно мерцают (конечно, очень медленно)?

Тогда причину оледенений следует искать на Солнце. Но как уловить неторопливые, тысячелетиями продолжающиеся колебания его излучения?

До сих пор достоверно не установлена связь климата Земли с солнечными пятнами. На увеличение солнечной активности чутко реагируют верхние слои атмосферы. Возбуждение свое они передают к поверхности Земли. В годы высокой активности Солнца накапливается в озерах и морях больше осадков, утолщаются годичные кольца деревьев.

Достаточно убедительны доказательства одиннадцатилетнего и столетнего циклов солнечной активности. Между прочим, они прослеживаются в слоистых отложениях, отлагавшихся миллионы и даже сотни миллионов лет назад. Наше светило отличается завидным постоянством.

Но зато длительные солнечные циклы, с которыми можно связывать оледенения, почти совсем не изучены. Исследовать их - дело будущего.

Туманности…

Некоторые ученые для объяснения оледенений привлекают силы космоса. Самое простое: в своем галактическом путешествии Солнечная система минует более или менее нагретые части космоса.

Есть другое мнение: периодически изменяется интенсивность излучения Млечного Пути. В начале прошлого века была предложена очередная гипотезу. В межзвездном пространстве витают гигантские облака космической пыли. Когда Солнце проходит сквозь эти скопления (словно самолет в тучах), частицы пыли поглощают часть солнечных лучей, предназначенных Земле. Планета охлаждается. Когда среди космического облака встречаются просветы, поток тепла возрастает и Земля вновь «согревается».

Математические расчеты опровергли это предположение. Оказалось, что плотность туманностей невелика. На коротком расстоянии от Земли до Солнца влияние пыли почти не скажется.

Другие исследователи связывали повышение активности Солнца с прохождением его через космические водородные облака, считая, что тогда за счет притока нового материала яркость Солнца может увеличиваться на 10 процентов.

Гипотезу эту, как и некоторые другие, трудно опровергнуть или доказать.

Как бы это могло быть.

Слишком часто приверженцы одной какой-нибудь научной теории непримиримы к своим противникам и общая сплоченность в поисках истины уступает место несогласованным усилиям. В настоящее время этот недостаток все чаще преодолевается. Все чаще ученые высказываются за обобщение множества гипотез в единое целое.

Возможно, на своем космическом пути Солнце, попадая в различные области Галактики, то увеличивает, то уменьшает силу своего излучения (или это происходит за счет внутренних изменений в самом Солнце). Начинается медленный спад или подъем температуры на всей поверхности Земли, где главный источник тепла - солнечные лучи.

Если во время медленного «солнечного похолодания» происходят значительные поднятия земной коры, увеличивается площадь суши, изменяется направление и сила ветров, а с ними - и океанских течений, то климат в приполярных областях может существенно ухудшиться. (Не исключено дополнительное влияние перемещения полюса или дрейфа материков).

Изменения температуры воздуха будут идти быстро, в то время как океаны еще будут хранить тепло. (В частности, Северный океан еще не будет Ледовитым). Испарение с их поверхности будет высоким, и количество атмосферных осадков, в особенности снега, увеличится.

Земля вступит в ледниковую эпоху.

На фоне общего похолодания отчетливее выявится влияние на климат астрономических факторов. Но не столь четко, как показано на графике Миланковича.

Надо будет учесть и вероятные колебания излучения самого Солнца. А как же кончаются ледниковые эпохи?

Утихают движения земной коры, «жарче припекает» Солнце. Лед, вода, ветер сглаживают горы и возвышенности. Все больше осадков накапливается в океанах, и от этого, а главное - от начавшегося таяния ледников, уровень морей повышается, вода надвигается на сушу. За счет увеличения водной поверхности - дополнительное «согревание» Земли.

Потепление, как и оледенение, нарастает, словно лавина. Первые незначительные изменения климата влекут за собой другие, к ним подключаются все новые и новые…

Наконец, поверхность планеты сгладится. Потоки теплого воздуха станут беспрепятственно растекаться от экватора к полюсам. Обилие морей, хранителей солнечного тепла, будет способствовать смягчению климата. Наступит долгое «тепловое спокойствие» планеты. До грядущих оледенений.

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.

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.

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.

В
о 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)