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.

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.

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.

В кайнозойской эре млекопитающие начали подвергаться воздействию особого фактора, не существовавшего, насколько нам известно, в меловое время. Этот фактор - похолодание климата. Поэтому к отмеченным изменениям, которым подверглись континенты в течение кайнозойской эры, мы должны добавить еще одно - изменение преобладающего климата. Массивы суши стали холоднее. Наиболее сильным было охлаждение полярных районов, самым слабым - экваториальных, но так или иначе оно проявилось повсюду. Влияние этого похолодания распространялось широко и сказывалось не только на млекопитающих, но и на других организмах. Начнем с обзора данных, на которых основан наш вывод об изменении температур, происходившем с начала кайнозоя.

Свидетельства изменения климата . В первую очередь следует отметить три группы фактов.

1. При бурении в глубоководных областях океана в слоях тонкообломочных кайнозойских отложений найдены ископаемые раковины микроскопических беспозвоночных. В некоторых слоях встречены раковины животных, обитающих в холодной воде; выше и ниже залегают слои, содержащие раковины животных, характерных для более теплой воды.

2. В некоторых слоях тонкообломочных отложений, слагающих дно в глубоководных областях океана вокруг Антарктиды, встречены зерна кварцевого песка, несущие на поверхности следы ледниковой обработки. Эти зерна, вероятно, заносились в море с айсбергами, из которых по мере таяния песчаный материал опускался на дно моря. Песчинки такого типа встречены в донных отложениях начиная с эоцена, что указывает на существование ледников в Антарктиде уже в это время. Эти песчинки встречаются в тех же слоях, к которым приурочены ископаемые раковины холодноводных беспозвоночных.

3. В некоторых слоях кайнозойских отложений на континентах найдены ископаемые листья растений, произраставших в холодном климате. Ископаемые растения, характерные для более теплых климатов, найдены в слоях, залегающих и выше, и ниже.

Таким образом, существует три вида данных, различных, но свидетельствующих об одном и том же: понижении температур в кайнозое, наиболее сильно проявившемся в высоких широтах южного полушария. По этим и некоторым другим данным была построена кривая (рис. 62), которая показывает повышения и понижения температуры в течение кайнозойской эры. За исключением ее крайней правой части, кривая построена исключительно на основе перечисленной выше информации. Кривая показывает также, что изменения температур были медленными и постепенными, но отнюдь не постоянными.

Рис. 62. Предполагаемая схема колебаний температур на земной поверхности в течение всего кайнозоя до наших дней. Кривая неточна, так как дана в обобщенном виде для всей Земли. На ней показаны главные эпохи повышения и понижения температур. Более полная информация, возможно, позволила бы выделить множество мелких колебаний, наложенных на крупные, показанные на кривой

Колебания климата: ледниковые эпохи . Изменение климата не было постоянным. Температуры снова и снова колебались, от более теплых к более холодным, и снова к теплым. Похолодание проявилось сначала в Антарктике, затем на Аляске и других районах Крайнего Севера. Но средние широты похолодание захватило лишь около двух миллионов лет назад, и когда это произошло, эффект похолодания был очень сильным и очевидным. В этих широтах происходило накопление снега и образование огромных мощных ледников, покрывших большую часть Северной Америки и северную часть Европы. Сравнительно недавние эпохи, когда огромные покровы льда надвигались на области средних широт, представляют собой то, что мы привыкли называть ледниковыми эпохами; так они и названы на рисунке 62. И все же, строго говоря, в таких районах, как Антарктика и Аляска, подобные ледниковые эпохи имели место на много миллионов лет раньше, чем показано на рисунке. Эти древние ледниковые эпохи гораздо менее известны; они были установлены только в 60-х годах нашего века, и еще не ясно, как изменить определение термина "ледниковая эпоха" так, чтобы оно включало и эти древние события. Однако гораздо важнее то, что в пределах одного только четвертичного периода было несколько ледниковых эпох, возможно даже больше, чем схематически показано извилистой кривой на нашей схеме.

Последняя ледниковая эпоха . Последняя ледниковая эпоха была сравнительно недавно. Она достигла своей наивысшей точки только 20 000 лет назад, когда мощный ледниковый покров, огромный ледник, занял почти всю Канаду и большую часть США; край его заходил далеко на юг от районов теперешних городов Нью-Йорк, Чикаго, Сиэтл. Другой ледник охватил территорию Европы, распространившись к югу до мест, где сейчас находятся города Копенгаген, Берлин и Ленинград. Общая площадь ледников, покрывавших Северную Америку и Европу, превышала 23 миллиона км 2 , а толщина льда была более полутора километров, так что лед полностью скрывал под собой почти все горы, расположенные на занятой льдом территории. Таким образом, объем ледников, вероятно, мог достигать 37 миллионов км 3 льда. Сейчас же общий объем ледников в Соединенных Штатах (за исключением Аляски) менее 83 км 3 . В настоящее время льды существуют в виде тысячи мелких горных ледничков, большей частью расположенных в штатах Вашингтон и Орегон. В Канаде ныне объем льда гораздо больше, предположительно около 41 000 км 3 , потому что Канада частично находится в холодных арктических областях и лед там дольше не тает. Но даже и 41000 км 3 - это лишь ничтожная доля того объема ледяного покрова, который существовал в Канаде 20 000 лет назад.

Когда мы думаем о том поразительном количестве льда, которое так недавно покрывало земную поверхность, у нас возникают два основных вопроса. Во-первых, была ли ледниковая эпоха исключительным явлением, свойственным только кайнозойской эре? И во-вторых, каковы причины возникновения ледниковых эпох? Постараемся ответить на эти вопросы.

Древние ледниковые эпохи . Итак, во-первых, происходили ли оледенения в более ранние геологические периоды, задолго до начала кайнозойской эры? Конечно, да. Доказательства этого неполны, но они вполне определенны, и некоторые из этих свидетельств распространяются на большие площади. Доказательства существования пермской ледниковой эпохи присутствуют на нескольких континентах (не исключено, что в то время эти континенты были частью одного массива суши), и кроме того, на континентах обнаружены следы ледников, относящиеся к другим эпохам палеозойской эры вплоть до ее начала, ранне-кембрийского времени. Даже в гораздо более древних породах, образовавшихся до начала фанерозоя, мы находим следы, оставленные ледниками, и ледниковые отложения. Возраст некоторых из этих следов составляет более двух миллиардов лет, то есть, возможно, составляет половину возраста Земли как планеты. А можно ли утверждать, что не существовало еще более древних, еще до сих пор не открытых ледниковых эпох?

Во всяком случае, даже рассматривая только известные нам оледенения, происходившие на протяжении более двух миллиардов лет, мы должны признать, что они не противоречат принципу актуализма, согласно которому - в применении к геологическим процессам - нет ничего нового под Солнцем. Поэтому ледниковые события, происходившие 20 000 лет назад, - или современное оледенение Антарктиды - всего лишь повторение таких же событий, которые в той или иной форме неоднократно повторялись с тех пор, как существует Земля.

Таков ответ на первый из двух вопросов. Оледенение - это не более необычное событие, чем возникновение огромной горной цепи, - и то и другое повторяется всякий раз,-как создаются соответствующие условия. Этот ответ позволяет легче разобраться во втором вопросе - почему происходят оледенения? Все, что от нас требуется - это определить "соответствующие условия" и затем понять, что же происходит, когда эти условия возникают.

Отчего бывают оледенения?

Основные условия . Ответ на этот вопрос может быть дан только в свете некоторых общих сведений о ледниках. Во многих районах средних широт, как, например, Соединенные Штаты и Европа, часть атмосферных осадков выпадает в виде снега. Даже в высоких горах снегопады происходят в основном зимой. Если зимние температуры достаточно низки, снег остается лежать на земле, но при наступлении весны и лета он тает. Однако в очень высоких горах, как, например, в северной части Скалистых гор, температуры даже летом настолько низки, что отдельные пятна снежного покрова сохраняются в течение всего лета и на следующую зиму покрываются свежевыпавшим снегом. Накапливаясь таким образом год за годом, снег на горном склоне уплотняется и подвергается воздействию силы тяжести, направленной вниз. Это воздействие заставляет его сползать вниз по склону. В процессе этого сползания спрессованный снег становится ледником. Если снегопады достаточно обильны, а температура настолько низка, что снег не тает, ледник может принять языковидную форму и продолжать увеличиваться в длину, перемещаясь вниз по горной долине, подобно водному потоку, но, конечно, гораздо медленнее.

Сотни крупных лопастеобразных языков льда, расположенных рядом друг с другом, можно видеть в горах, например в Альпах. Ледники в смежных долинах сливаются между собой, когда одна долина впадает в другую. У подножия гор весь лед, медленно движущийся вниз по долинам, сливается, распространяясь в виде единого непрерывного ледяного покрова. Что может помешать льду распространяться до бесконечности? Только одно, но очень существенное обстоятельство - таяние. При спуске с гор или переходе в более низкие широты повышается температура. И рано или поздно температура на внешнем крае движущегося ледника повышается настолько - именно настолько, - что весь лед, который приносится сюда в виде медленно движущегося ледяного потока, тает. С этого момента край ледника не может продвинуться дальше. Правда, лед продолжает двигаться, но весь поступающий лед тает по мере поступления и превращается в потоки талых вод.

Таковы условия существования языковидных ледников, которые обычно видят туристы в Альпах, Скалистых горах Канады и других горных районах. Такие ледники занимают горные долины, а положение их нижних концов определяется соотношением скорости течения льда и скорости таяния. При существующих ныне климатах ледники не могут существенно меняться. Но стоит температуре на поверхности Земли хоть немного понизиться, и все они начнут увеличиваться в длину. Если температура в достаточной степени понизится, повторится ледниковая эпоха, когда половина территории Северной Америки была непригодна для обитания человека и большинства животных.

Смысл сказанного сводится к тому, что ледниковая эпоха - это закономерный результат снижения температуры (Непосредственная причина оледенения значительно сложнее - она заключается в увеличении количества твердых осадков, накопленных на суше, что в свою очередь может зависеть от двух различных причин: и понижения температуры, уменьшающей таяние, и повышения температуры (воздух становится влажнее, осадки увеличиваются). - Прим. ред ) на Земле всего на несколько градусов. Загадочно в оледенениях не то, откуда берется снег и лед, загадочна причина снижения температуры. Пока сохраняется незыблемым принцип актуализма и пока продолжается круговорот воды в природе, в наиболее холодных местах планеты всегда будут существовать снег и лед. Ледниковая эпоха начинается только тогда, когда температура падает настолько, что на обширных территориях осадки выпадают в виде снега, лето становится прохладным и таяние льда уменьшается.

Это равновесие очень неустойчиво. И сейчас мы не так далеки от оледенения, как это многим кажется. Данные расчетов, основанные на многолетних наблюдениях погоды в горах южной Норвегии, в районе лыжных курортов между Осло и Бергеном, показывают, что снижения средней годовой температуры всего лишь на 3°С в течение длительного периода будет достаточно, чтобы вызвать такие изменения ледников, что в результате начнется новое оледенение Европы. И действительно, большая часть льда, распространившегося в северо-западной части Европы до максимальных пределов около 20 000 лет назад, имела своим источником снегопады именно в этих горах южной Норвегии. Конечно, к этому добавлялся снег, выпадавший на гораздо более обширной площади самого ледника, и, однажды начавшись, оледенение разрасталось, как снежный ком, катящийся по склону.

Совершенно ясно, что состояние ледника зависит в основном от климата. Там, где температуры достаточно высоки, ледников нет. Там, где температуры низки, ледники образуются, но границей их распространения служит линия, где приток льда уравновешивается таянием. Отсюда следует, что ледниковая эпоха, когда ледники велики и многочисленны, является эпохой низких температур и, следовательно, временем, когда выпадение осадков происходит в виде снега. Естественным результатом этого является смещение линии равновесия притока и таяния льда в более низкие широты, так что льды покрывают обширные площади. После достижения "пика" оледенения по мере повышения температур критическая линия смещается обратно в высокие широты, ледники сокращаются и ледниковая эпоха приходит к концу.

К настоящему моменту пик последней ледниковой эпохи остался далеко позади - 20 000 лет назад. Большая часть льдов, достигавших 20 000 лет назад объема более 23 миллионов км 3 , растаяла, и талые воды стекли в море. Но даже в настоящее время, через 20 000 лет после момента наибольшего похолодания, лед сохраняется там, где большие высоты или холодный климат препятствуют его таянию. Даже сейчас все еще существует более тысячи ледников в Соединенных Штатах (не считая Аляски) и более 1200 в Альпах. В Гренландии до сих пор существует один большой ледник [ледниковый щит. - Ред.], покрывающий большую часть острова и имеющий 2400 километров в длину и 800 километров в ширину. Объем ледника Гренландии, представляющего самый большой ледяной массив северного полушария, достигает 3,3 миллиона км 3 . Весь этот лед образовался в результате того, что когда-то в прошлом здесь выпал снег и до сих пор не растаял.

Обращаясь к южному полушарию, мы видим в самом центре его, как раз вокруг Южного полюса, материк Антарктиду. По сравнению с размерами ледникового покрова этого материка огромная глыба ледника Гренландии кажется ничтожной. Его объем более 20 миллионов км 3 (Объем льда Антарктиды - 24 миллиона км3, Гренландии - 1 миллион км3. - Прим. ред ), что составляет более 90% всего льда на Земле и более 75% общих запасов пресной воды как в жидком, так и в твердом виде. Антарктический ледниковый покров занимает почти весь континент, и его площадь почти на 1/3 больше всей площади Соединенных Штатов, включая Аляску. Поэтому справедливо будет считать, что в Антарктиде в отличие от Северной Америки ледниковая эпоха не кончилась. Лед до сих пор почти полностью покрывает этот континент, хотя возможно, что его площадь 20 000 лет назад была еще больше. В Северной Америке оледенение было несколько раз, ледник приходил и уходил, однако, насколько мы можем судить, в течение по крайней мере последних 10 миллионов лет Антарктида была непрерывно покрыта льдами. Ледниковый покров увеличивался или уменьшался в объеме при колебаниях климата, но, вероятно, полностью не исчезал в отличие от ледниковых покровов Северной Америки и Европы. Причина этого различия очевидна, поскольку Антарктида - это самый высокий континент, обладающий наибольшими средними высотными отметками поверхности. Еще более важным обстоятельством является то, что она расположена на Южном полюсе, где постоянно очень низкие температуры. Все осадки выпадают здесь в виде снега и не тают. Поэтому однажды образовавшийся лед сохраняется не только в течение всего года, но и в течение миллионов лет. Он сползает вниз к внешнему краю покрытого им континента, как огромная масса теста на сковороде. При достижении льдом берега, когда он спускался в океан, от него отламывались глыбы, образующие большие плосковерхие айсберги. Несколько измеренных айсбергов оказались огромными. Один айсберг по величине в два раза превосходил площадь штата Коннектикут. Превратившись в плавающий в море айсберг, лед постепенно тает, но движение льда по поверхности континента в направлении к морю происходит непрерывно.

Пульсация . Суммируя основные условия, необходимые для возникновения ледников, заметим, что для этого нужно только, чтобы суша располагалась на достаточных высотах или в достаточно высоких широтах, обеспечивающих настолько низкие температуры, что снег там не тает в течение всего года. Как мы видели, возвышенности образуются при движении плит коры и столкновении континентов. Время от времени при этом образуются высокие горы, но такие движения происходят очень медленно. Измеренная скорость движений плит коры составляет величины порядка нескольких сантиметров в год. Если бы движения плит и образование новых гор были бы единственными причинами оледенений, то оледенение не могло бы (как это было в действительности) закончиться на протяжении всего лишь 20 000 лет или менее того. Если бы все объяснялось движениями плит коры, то ничто не помешало бы однажды образовавшемуся и распространившемуся на большей части континента леднику сохраняться в течение миллионов лет до тех пор, пока горы не будут постепенно снижены эрозией или пока континент, плавающий вместе с плитой коры, не будет медленно перенесен в более теплые широты, где покров льда мог бы таять.

Оледенения, по крайней мере те из них, которые происходили в средних широтах, начинались и кончались гораздо быстрее, чем это могло бы быть, если бы причиной их был медленный и негибкий процесс движения континентов. Изменения происходили в течение не миллионов, а всего лишь тысяч лет. Благодаря многочисленным радиоуглеродным датировкам стало возможным построить приблизительную, но достаточно надежную хронологическую шкалу, воспроизводящую ход стаивания огромной массы льда, занимавшей большую часть Северной Америки только 20 000 лет назад. Процесс разрушения ледника начался приблизительно 15 000 лет назад и закончился около 6000 лет назад. Иначе говоря, таяние всего этого огромного ледяного покрова заняло всего около 9000 лет (рис. 63). При этом около 37 миллионов км 3 льда было превращено в воду, которая стекла в ближайшие реки и через них в океан.

Мало того, что этот процесс продолжался всего 9000 лет, но на начальных стадиях ход его несколько раз прерывался периодами, когда толщина льда увеличивалась и он снова наступал, а затем снова начиналось его сокращение. Такие периоды в Европе, Северной Америке и Новой Зеландии наступали примерно в одно время. Отсюда очевиден вывод, что существует другая причина климатических изменений, которая действует быстро и проявляется одновременно во всем мире и не зависит от горообразования и движения плит коры Земли.

Рис. 63. Схема таяния ледникол Северной Америки в конце последней ледниковой эпохи (главным образом по данным Геологической службы Канады). А. Северная Америка 20 000-15 000 лет назад

Рис. 63. Схема таяния ледникол Северной Америки в конце последней ледниковой эпохи (главным образом по данным Геологической службы Канады). Б. Около 12 000-10 000 лет назад

Рис. 63. Схема таяния ледникол Северной Америки в конце последней ледниковой эпохи (главным образом по данным Геологической службы Канады). В. Около 9000 лет назад

Рис. 63. Схема таяния ледникол Северной Америки в конце последней ледниковой эпохи (главным образом по данным Геологической службы Канады). Г. Около 7000 лет назад

Было сделано много попыток установить эту причину и предложено несколько гипотез, но ни одна из них не является общепринятой среди ученых, изучающих эту проблему. Нам придется довольствоваться одной гипотезой, которая объясняет факты, хотя сама еще не доказана. Эта теория предполагает, что количество тепловой энергии, которую Земля получает от Солнца, изменяется, медленно пульсируя, в результате чего температуры постоянно колеблются в небольших пределах. Идея достаточно проста, но мы еще не располагаем средствами доказать ее правильность или ошибочность. Приняв за неимением лучшей данную гипотезу, мы сможем утверждать, что во время преобладания низменностей и обширных морей (скажем, в меловой период) на Земле могли существовать лишь очень немногочисленцые ледники (или их совсем не было), и, следовательно, предполагаемые медленные пульсации тепловой энергии, поступающей на поверхность Земли, могли оказывать лишь слабое воздействие на климат. Но в то время (предположим, в кайнозойское), когда существовали возвышенности и многочисленные горные области, а значительная часть площади континентов находилась в довольно высоких широтах, на возвышенностях могло существовать много ледников. В таком случае пульсация, которая хотя бы немного понижала температуру, могла привести к катастрофическому увеличению площади ледников. И наоборот, небольшое увеличение температуры могло иметь противоположный, но в такой же степени катастрофический результат. Большего мы пока сказать не можем.

Воздействие ледников на поверхность Земли

Ледниковая эрозия . Составление карты древних ледников возможно главным образом потому, что движущийся лед оставляет заметные следы на поверхности, по которой он движется. Лед выскабливает, полирует и различными другими способами разрушает поверхность, а затем он отлагает продукты разрушения горных пород. В результате часто можно видеть, как на эродированной ледником поверхности, отделенные от нее резкой границей, залегают рыхлыe продукты-отложения ледника. Как скальная поверхность, так и залегающие на ней отложения несут отчетливые, в большинстве случаев легко распознаваемые следы прежнего присутствия ледника.

Обломки породы различного размера, подхваченные движущимся льдом, вмерзают в нижнюю поверхность льда и, как частицы песка на наждачной бумаге, скребут и царапают скальную поверхность, оставляя на ложе ледника множество прерывистых борозд и царапин (фото 51), которые совершенно не похожи на следы, оставленные водными потоками. Местами целые глыбы породы отделяются по трещинам от коренного ложа и уносятся ледником, увеличивая собой количество обломков, вмерзших в подошву ледника.

Фото 51. Ледниковые штрихи и царапины на поверхности песчаников. Обломки оставлены ледником, который двигался в направлении от фотокамеры

Ледниковая аккумуляция . Обломки пород, включенные в лед, разносятся им и отлагаются вдоль пути движения ледника, образуя слой отложений, который местами, ближе к краю ледника, может достигать значительной мощности. Так как лед - это твердое тело, отложение обломков льдом происходит совсем не так, как рекой. В реке отложение частиц происходит в соответствии с их размерами. Отложение же обломочного материала в основании ледника происходит в таком же порядке, как и при переносе, то есть без всякой сортировки, грубые частицы вперемешку с тонкими, валуны рядом с илистыми частицами (фото 52). Образовавшиеся отложения часто выглядят как груда грунта, которую сгреб бульдозер. Кроме того, в отличие от окатанных речных галек, которые поток переворачивает и окатывает, обломки породы в ледниковых отложениях сохраняют неправильную форму и имеют плоские грани, образующиеся при трении о скальную поверхность обломка, вмерзшего в основание ледника (фото 53).

Фото 52. Обломочные отложения времени последнего оледенения, состоящие из неокатанных обломков горных пород различного размера, несортированных и неслоистых. Эти признаки отличают их от водных отложений. Рукоятка ледоруба имеет длину 45 см. Северный склон горы Рейнир, штат Вашингтон

В некоторых местах вдоль внешнего края ледника и вблизи него отлагающиеся обломки перемещаются водой при таянии ледника. В таких местах этот материал теряет типично ледниковый характер и приобретает сортировку и слоистость в результате переработки текучими водами. При этом серии слоистых отложений беспорядочно перемежаются с толщами неслоистого материала.

Фото 53. Шесть галек, произвольно выбранных из ледниковых отложений на территории штата Нью-Йорк. У каждой гальки есть одна или несколько плоских граней, оглаженных ледником

Но независимо от того, есть ли в них слоистый материал или нет, в целом ледниковые отложения имеют тенденцию образовывать большие или малые гряды, расположенные вдоль края ледника. Такая гряда представляет собой конечную морену, характерную форму, создаваемую оледенением. В некоторых районах наблюдается несколько морен, расположенных одна за другой, каждая из которых фиксирует положение края ледника во время ее отложения.

Потоки талых вод, вытекающих из-под края ледника, отмеченного конечной мореной, отлагали в своих долинах гальку и песок, отсортированные и слоистые, как настоящие речные отложения. Некоторые из этих отложений достигают 30 метров мощности или даже больше, а в ширину распространяются на всю ширину долины. Ледниковое происхождение имеют многие пес-чано-галечные отложения вдоль долин рек Огайо или Миссисипи, прослеживающиеся по долине Миссисипи до самой дельты. И все же, несмотря на большой объем этих отложений, даже если мы прибавим к ним ледниковые отложения, распространенные в границах оледенения, далее к северу, общая мощность слоя продуктов выветривания и коренных пород, удаленных огромными ледниковыми покровами, покрывавшими когда-то Северную Америку и Европу, оказывается на удивление мала. Точно мы не знаем, но можем предполагать, что в среднем толщина этого слоя, вероятно, не более 7,5 метра.

Озерные впадины . Более явным результатом влияния ледника, и в частности великих ледниковых покровов, на рельеф было образование больших и малых впадин, многие из которых заполнились водой и стали озерами. На любой хорошей крупномасштабной карте Канады, Соединенных Штатов или Северной Европы можно видеть, что большинство озер сосредоточено в районах древнего оледенения. В одной только Северной Америке число озер исчисляется сотнями тысяч.

Впадины создаются ледником несколькими способами. Одни образуются в результате частичного удаления движущимся льдом трещиноватых коренных пород. Другие представляют собой понижения неровной поверхности ледниковых отложений. Третьи представляют собой речные долины, подпруженные ледниковыми отложениями. (Такое происхождение, по крайней мере частично, имеют Великие озера Америки.) Множество мелких впадин образовалось в результате вытаивания глыб льда размером от нескольких метров до десятков километров в поперечнике, которые были погребены под ледниковыми отложениями. Когда такая глыба вытаивает, образуется впадина, в которую проседают залегавшие ранее на льду отложения. Среди многих тысяч озер штата Миннесота многие именно такого происхождения.

Более слабые колебания климата

Климат после 1800 г. Данные измерений температур, производившихся правительственными учреждениями в большинстве стран, показывают изменения температур с начала XIX в. В самом общем виде эти изменения приведены на кривой рисунка 64. Она свидетельствует о том, что за последние сто лет средние годовые температуры увеличивались более чем на полградуса Цельсия, причем это увеличение шло неравномерно. Оно затронуло большую часть планеты, как тропические, так и высокие широты, как северное, так и южное полушарие. Затем, после 1940 г., начался период похолодания. Температуры понизились, и к 1970 г. достигли того уровня, который наблюдался около 1920 г. Таким образом, устанавливается тот факт, что климаты Земли не являются чем-то постоянным и неизменным, но подвергаются существенным изменениям. Теплые зимы и жаркие летние сезоны, отмечавшиеся в 30-х годах двадцатого века на западе США, представляются частью общего потепления климата, проявлявшегося в широких масштабах.

Не удивительно, что летопись колебаний размеров небольших ледников в горах Северной Америки и в Альпах обнаруживает сходство с температурной кривой (рис. 64). Измерения, проведенные на одних и тех же ледниках в течение ряда лет, показывают, что в промежутке между концом XIX в. и серединой XX в. многие ледники в целом сократились. Но приблизительно с 1950 г. некоторые ледники снова начали увеличиваться. Их режим отражает изменение тенденции, которое устанавливается по температурной кривой, но пока еще прошло слишком мало времени, чтобы можно было судить, изменилось ли направление развития ледников.

Рис. 64. Кривая колебаний температур (средних для периодов в пять лет)

Климат за последнюю 1000 лет . Измерения температур с помощью термометра начали производиться лишь незадолго до начала XVIII в., но общее представление о колебаниях температуры в широких масштабах в Европе, а также в Японии за последнюю тысячу лет можно получить, используя различные косвенные методы. Различные данные показывают, что приблизительно с XI по XIII в. климат был теплее, чем когда-либо с тех пор. Это был "период викингов" - время, когда лето было настолько теплым и сухим и когда северные моря были настолько свободны от плавучих льдов, что норвежцы могли повсюду плавать в небольших лодках. Они даже основали на юге Гренландии колонии с населением в 3000 человек или несколько больше, торговавшие с Европой продуктами сельского хозяйства. Однако приблизительно после 1500 г. торговля прекратилась и сообщение с Европой почти прервалось. Колонии оказались изолированными, и в XVIII в. прибывший туда корабль не обнаружил потомков поселенцев этой некогда процветавшей колонии.

Проведенные в XX в. археологические исследования ста погребений на кладбище одной из колоний помогли восстановить часть позднейшей истории колонии. Грунт в месте захоронений был мерзлым, как это наблюдается сейчас в большинстве арктических районов, хотя очевидно, что в то время, когда производилось погребение, он не был мерзлым. Останки принадлежали молодым людям, что указывает на малую продолжительность жизни, небольшого роста, что в сочетании с деформацией скелетов и необычно сильно разрушенными зубами предполагает плохое питание. Вполне вероятно, что эти люди умирали от болезней, голода и других причин, явившихся результатом длительного постепенного ухудшения климата.

После "периода викингов" и до XVII в. повсеместно в Европе ощущалось общее снижение температуры. В Норвегии и в Альпах жители горных селений были вынуждены отступить перед надвигавшимися ледниками. Снизилась постепенно и нижняя граница древесной растительности в Альпах, перестали давать урожаи и были заброшены виноградники в горах Германии. Зимы стали длиннее и холоднее. Каждый, кто внимательно рассматривал голландские пейзажи XVII в., помнит, что многие из них изображают зимние сцены, где люди катаются на коньках по замерзшим каналам. В наше время такое встретишь не часто.

Суммируя вышесказанное, можно отметить, что летопись изменений климата за последнюю тысячу лет включает как ранний "период викингов", который был теплее современного, так и позднейший холодный период, который был холоднее современного. Потепление, отмечавшееся в начале настоящего столетия, ознаменовало конец этого очень холодного периода. В целом приведенные данные подтверждают изменчивость климатов.

Последние 10 000 лет . В Швеции, Финляндии и других северных странах растительность распределена в виде ясно выраженных зон, которые в основном определяются температурой (вспомним рис. 35). Территория этих стран испещрена озерными впадинами, созданными великими ледниками прошлого, как было описано выше. Возраст почти всех впадин моложе 15 000 лет, а многих моложе 10 000 лет (рис. 63). Некоторые озера целиком заполнились отложениями, преимущественно остатками растений в виде торфа, и превратились в болота. Другие, хотя все еще остаются озерами, постепенно заполняются торфом. Отложения включают не только стебли и листья растений, но также большое количество пыльцы от растений, растущих вокруг озера.

Ученые предполагали, что, пробурив скважину в торфяных отложениях, заполняющих болото или озеро, и определив растения, встречающиеся в каждом слое, они смогут в деталях восстановить смену растительности, окружавшей озеро (рис. 65). Изменение состава растительности при переходе от одного слоя к другому должно было бы отражать изменение климата, начавшееся с таяния ледника. Они ожидали, что растительность будет меняться от тундровой в нижних горизонтах (представленной арктическими травами и кустарниками, произраставшими вблизи ледника) до современной древесной растительности в верхней части разреза.

Рис. 65. Болото, занимающее впадину в ледниковых отложениях, в котором ежегодно отлагается пыльца растений, произрастающих в окрестностях. Постепенно в нем накапливаются слои опавших листьев, стеблей и других растительных остатков, образующие торф

Проделав этот эксперимент, ученые обнаружили и определили ископаемые растения (главным образом по пыльце), но были удивлены изменением растительности снизу вверх. Растительность изменялась от тундровой к еловым и пихтовым лесам, затем к березовым и сосновым лесам и далее к дубу, буку, ольхе и орешнику, показывая, таким образом, постепенное потепление. Но выше, в верхних слоях, эти растения снова сменялись березой и сосной, которые главным образом и произрастают здесь в настоящее время. Дуб, бук и орешник сейчас растут гораздо южнее. Однако радиоуглеродная датировка слоя, содержащего дуб, бук и орешник, показывает, что этот слой образовался около 5000 лет назад.

В таком случае очевидно, что самый теплый климат был около 5000 лет назад (3000 лет до н. э.). В это время средние температуры были выше современных (в тех же точках) приблизительно на 1° С. Затем тенденция изменений климата сменилась на противоположную, климат стал влажнее и холод-неб, дубовые деревья, окружавшие болото, погибли и сменились березой и сосной. Таким образом, мы получили еще одно надежное свидетельство колебаний климата; вместо того чтобы становиться постепенно теплее со времени начала таяния ледников периода великого оледенения, климат 5000 лет назад стал более сухим и теплым, чем в настоящее время. В то время ледники в Альпах и Скалистых горах были менее многочисленны и меньше по размерам. Многие из современных ледников начали образовываться менее 5000 лет назад и, таким образом, представляют собой "современные" ледники, а не остатки ледников последней ледниковой эпохи (Изменения климата и размеров ледников происходят непрерывно. Похолодание и увеличение ледников были в XVIII - начале XIX вв. ("малый ледниковый период"), в 40-60-х годах XIX в. (незначительное), потепление в 1920-1940-х годах, в 1970-х годах (незначительное). - Прим. ред ).

Будущее

Ученым, которые занимаются вопросом истории климата, часто задают два вопроса. Первый из них: "Будет ли новое оледенение?", и второй: "Если будет, то когда?" Легче всего ответить на первый вопрос. Большинство ученых согласно с тем, чтобы сказать: "Да, вероятно", потому что за последние два миллиона лет произошло уже несколько оледенений, а главные условия, необходимые для возникновения оледенения, - поднятие суши, многочисленные горы и присутствие обширного ледяного щита на Южном полюсе - все еще существуют.

Гораздо менее ясен будет ответ на второй вопрос. Имеющаяся у нас информация о климатах все еще недостаточно точна, чтобы судить о том, существует ли четкая закономерность в повторяемости оледенений. Если бы мы знали, что такая закономерность существует, и могли бы измерить интервалы между оледенениями прошлого, тогда можно было бы предсказать, что сулит нам климат будущего. Может быть, такое предсказание и станет возможным в будущем, но в настоящее время оно невозможно.

Литература

Flint R. F. 1971, Glacial and Quaternary geology: John Wiley & Sons, New York. Есть русский перевод: Флинт РФ., Ледники и палеогеография плейстоцена, М., ИЛ, 1963.

Hovgaard William, 1925, The Norsemen in Greenland: "Georg. Rev.", v. 15, p. 605-616.

Lamb H. H., 1965, The early medieval warm epoch and its sequel: Palaeogeography, Palaeoclimatology, Palaeoecology, v. 1, p. 13-37.

Pjst Austin, LaChapelle E. R., 1971, Glacier ice: The Mountaineers: University of Washington Press, Seattle.

Schwarzbach Martin, 1963, Climates of the past: D. Van Nostrand Company, Princeton, N. J. Есть русский перевод: Шварцбах М., Климаты прошлого, М., ИЛ, 1955.

Днепровское оледенение
было максимальным в среднем плейстоцене (250-170 или 110 тыс. лет назад). Оно состояло из двух или трех стадий.

Иногда последнюю стадию Днепровского оледенения выделяют в самостоятельное московское оледенение (170-125 или 110 тыс. лет назад), а разделеющий их период относительно теплого времени рассматривают как одинцовское межледниковье.

В максимальную стадию этого оледенения значительная часть Русской равнины была занята ледниковым покровом, который узким языком по долине Днепра проникал на юг до устья р. Орели. На большей части данной территории существовала многолетняя мерзлота, а среднегодовая температура воздуха была тогда не выше -5-6°С.
На юго-востоке Русской равнины в среднем плейстоцене произошло так называемое «раннехазарское» повышение уровня Каспийского моря на 40-50 м, которое состояло из нескольких фаз. Их точная датировка неизвестна.

Микулинское межледниковье
Вслед за днепровским оледенением последовало (125 или 110-70 тыс. лет назад). В это время в центральных районах Русской равнины зима была значительно мягче, чем сейчас. Если в настоящее время средние температуры января близки к -10°С, то в микулинское межледниковье они не опускались ниже -3°С.
Микулинскому времени соответствовало так называемое «позднехазарское» повышение уровня Каспийского моря. На севере Русской равнины отмечалось синхронное повышение уровня Балтийского моря, которое соединялось тогда с Ладожским и Онежским озерами и, возможно, Белым морем, а также Северного Ледовитого океана. Общее колебание уровня мирового океана между эпохами оледенения и таяния льдов составляло 130-150 м.

Валдайское оледенение
После микулинского межледниковья наступило , состоящее из ранневалдайского или тверского (70-55 тыс. лет назад) и поздневалдайского или осташковского (24-12:-10 тыс. лет назад) оледенений, разделенных средневалдайским периодом неоднократных (до 5) колебаний температуры, во время которых климат был гораздо холоднее современного (55-24 тыс. лет назад).
На юге Русской платформы раннему валдаю отвечает значительное «аттельское» понижение – на 100-120 метров – уровня Каспийского моря. Вслед за ним последовало «раннехвалынское» повышение уровня моря примерно на 200 м (на 80 м выше первоначальной отметки). Согласно расчетам А.П. Чепалыги (Chepalyga,т1984), поступление влаги в Каспийский бассейн верхнехвалынского времени превышало ее потери приблизительно на 12 куб. км в год.
После «раннехвалынского» повышения уровня моря последовало «енотаевское» понижение уровня моря, а затем вновь «позднехвалынское» повышение уровня моря примерно на 30 м относительно его первоначального положения. Максимум позднехвалынской трансгрессии пришелся, по данным Г.И. Рычагова, на конец позднего плейстоцена (16 тыс. лет назад). Позднехвалынский бассейн характеризовался температурами водной толщи, несколько ниже современных.
Новое понижение уровня моря происходило довольно быстро. Оно достигло максимума (50 м) в самом начале голоцена (0,01-0 млн. лет назад), около 10 тысяч лет назад, и сменилось последним – «новокаспийским» повышением уровня моря примерно на 70 м около 8 тысяч лет назад.
Примерно такие же колебания поверхности воды происходили в Балтийском море и на Северном Ледовитом океане. Общее колебание уровня мирового океана между эпохами оледенения и таяния льдов составляло тогда 80-100 м.

Согласно результатам радиоизотопного анализа более чем 500 различных геологических и биологических образцов, взятых на юге Чили, средние широты на западе Южного полушария испытывали потепления и похолодания в то же самое время, что и средние широты на западе Северного полушария.

Раздел " Мир в плейстоцене. Великие оледенения и исход с Гипербореи " / Одиннадцать оледенений четвертичного периода и ядерные войны

© А.В. Колтыпин, 2010