Эпоха плейстоцена началась около 2,6 миллиона лет назад и закончилась 11 700 лет назад. В конце этой эпохи прошел последний на сегодняшний день ледниковый период, когда ледники покрывали огромные участки континентов Земли. С начала образования Земли 4,6 миллиарда лет назад на ней прошло не менее пяти задокументированных основных ледниковых периодов. Плейстоцен является первой эпохой, в которой эволюционировал Homo sapiens: к концу эпохи люди расселились почти по всей планете. Каким же был последний ледниковый период?
Ледовый каток величиной с мир
Именно в период плейстоцена континенты расположились на Земле так, как мы привыкли. В какой-то момент ледникового периода пласты льда покрывали всю Антарктиду, большую часть Европы, Северной и Южной Америки, а также небольшие районы Азии. В Северной Америке они простирались по Гренландии и Канаде и части северных Соединенных Штатов. Остатки ледников этого периода все еще можно увидеть в некоторых частях света, включая Гренландию и Антарктику. Но ледники не просто «стояли на месте». Ученые отмечают около 20 циклов, когда ледники продвигались и отступали, когда таяли и нарастали снова.
В целом климат тогда был намного холоднее и суше, чем сегодня. Поскольку большая часть воды на поверхности Земли заледенела, осадков было мало - примерно в два раза меньше, чем сегодня. В пиковые периоды, когда большая часть воды была заморожена, глобальные средние температуры составляли на 5 -10°С ниже сегодняшних температурных норм. Однако зима и лето все же сменяли друг друга. Правда, в те летние деньги позагорать бы вам не удалось.
Жизнь во время ледникового периода
В то время как Homo sapiens в тяжелой ситуации вечных холодных температур начал развивать мозг, чтобы выжить, многие позвоночные, особенно крупные млекопитающие, также мужественно переносили суровые климатические условия этого периода. Кроме всем известных шерстистых мамонтов, в этот период по Земле бродили саблезубые кошки, гигантские наземные ленивцы и мастодонты. Хотя многие позвоночные вымерли в течение этого периода, в те годы на Земле жили млекопитающие, которых можно встретить и сегодня: в том числе обезьяны, крупный рогатый скот, олени, кролики, кенгуру, медведи и члены семейства псовых и кошачьих.
Динозавров, кроме нескольких ранних птиц, в ледниковый период не было: они вымерли в конце мелового периода, более чем за 60 миллионов лет до начала эпохи плейстоцена. Зато сами птицы в тот период неплохо себя чувствовали, включая родственников уток, гусей, ястребов и орлов. Пернатым приходилось конкурировать с млекопитающими и другими существами за ограниченные запасы продовольствия и воды, поскольку значительная часть ее была заморожена. Также в период плейстоцена обитали крокодилы, ящерицы, черепахи, питоны и другие рептилии.
С растительностью было похуже: во многих областях трудно было найти густые леса. Чаще встречались отдельные хвойные деревья, такие как сосны, кипарис и тисы, а также некоторые широколистные деревья, вроде буков и дубов.
Массовое вымирание
К сожалению, около 13 000 лет назад более трех четвертей крупных животных ледникового периода, в том числе шерстистые мамонты, мастодонты, саблезубые тигры и гигантские медведи, вымерли. Ученые много лет спорят о причинах их исчезновения. Есть две основные гипотезы: человеческая находчивость и изменение климата, но обе не могут объяснить вымирание в масштабах планеты.
Некоторые исследователи считают, что тут, как и с динозаврами, не обошлось без внеземного вмешательства: недавние исследования показывают, что внеземной объект, возможно, комета шириной около 3-4 километров, мог взорваться над южной Канадой, почти уничтожив древнюю культуру каменного века, а также мегафауну вроде мамонтов и мастодонтов.
По материалам Livescience.com
К тому времени, когда пришел последний ледниковый период, эволюция уже «придумала» млекопитающих. Животные, которые решили плодиться и размножаться в ледниковом периоде, были довольно большими и покрытые мехом. Ученые дали им общее название «мегафауна», поскольку ей удалось пережить ледниковый период. Впрочем, поскольку другие, менее холодостойкие виды не смогли его пережить, мегафауна чувствовала себя довольно хорошо.
Травоядные животные мегафауны привыкли добывать пищу в ледяной среде, адаптируясь к своему окружению различными способами. Например, носороги ледникового периода, возможно, обладали рогом в форме лопаты для удаления снега. Хищники вроде саблезубых тигров, коротколицых медведей и лютоволков (да, волки из «Игры престолов» действительно когда-то существовали) тоже адаптировались к окружению. Хотя времена были жестокими, а добыча вполне могла превратить хищника в жертву, в ней было много мяса.
Люди ледникового периода
Несмотря на относительно небольшие размеры и небольшой волосяной покров, Homo sapiens выживали в холодных тундрах ледниковых периодов тысячелетиями. Жизнь была холодной и трудной, но люди были изобретательными. Например, 15 000 лет назад люди ледникового периода жили в племенах охотников-собирателей, строили удобные жилища из костей мамонта и шили теплую одежду из меха животных. Когда еды было много, они хранили ее в естественных холодильниках вечной мерзлоты.
Поскольку охотничьи инструменты в то время были представлены в основном каменными ножами и наконечниками для стрел, сложное оружие было редкостью. Чтобы захватывать и убивать огромных животных ледникового периода, люди использовали ловушки. Когда животное попадало в ловушку, люди нападали на него группой и забивали до смерти.
Маленькие ледниковые периоды
Иногда небольшие ледниковые периоды возникали между большими и продолжительными. Они не были столь же разрушительными, но все еще могли вызвать голод и болезни из-за неудачных урожаев и других побочных эффектов.
Самый последний из этих маленьких ледниковых периодов начался где-то между 12 и 14 веками и достиг пика между 1500 и 1850 годами. На протяжении сотен лет в северном полушарии держалась чертовски холодная погода. В Европе моря регулярно замерзали, а горные страны (например, Швейцария) могли только наблюдать за тем, как двигались ледники, разрушая деревни. Были годы без лета, а противные погодные условия повлияли на все аспекты жизни и культуры (возможно, именно поэтому Средние века кажутся нам мрачными).
Наука до сих пор пытается выяснить, что вызвало этот небольшой ледниковый период. Среди возможных причин - комбинация тяжелой вулканической активности и временное снижение солнечной энергии Солнца.
Теплый ледниковый период
Некоторые ледниковые периоды могли быть довольно теплыми. Земля была покрыта огромным количеством льда, но по факту погода была довольно приятной.
Иногда события, которые приводят к ледниковому периоду, настолько суровы, что даже если полна парниковых газов (которые удерживают тепло солнца в атмосфере, нагревая планету), лед все еще продолжает образовываться, поскольку при наличии достаточно толстого слоя загрязнений он будет отражать лучи Солнца обратно в космос. Эксперты говорят, что это превратило бы Землю в гигантский десерт «Запеченная Аляска» - холодный внутри (лед на поверхности) и теплый снаружи (теплая атмосфера).
Человек, чье имя напоминает об известном теннисисте, на самом деле был уважаемым ученым, одним из гениев, определяющих научную среду 19 века. Он считается одним из отцов-основателей американской науки, хотя был французом.
Помимо многих других достижений, именно благодаря Агассису мы знаем хоть что-то о ледниковых периодах. Хотя этой идеи многие касались и раньше, в 1837 году ученый стал первым человеком, который серьезно вывел ледниковые периоды в науку. Его теории и публикации по ледяным полям, которые покрывали большую часть земли, были глупо отклонены, когда автор впервые их представил. Тем не менее от своих слов он не отрекся, и дальнейшие исследования в конечном счете привели к признанию его «сумасшедших теорий».
Примечательно то, что его пионерские работы по ледниковым периодам и ледниковой деятельности были простым хобби. По роду деятельности он был ихтиологом (изучал рыб).
Техногенное загрязнение предотвратило следующий ледниковый период
Теории о том, что ледниковые периоды повторяются на полурегулярной основе, независимо от того, что мы делаем, часто вступают в противоречие с теориями о глобальном потеплении. В то время как последние безусловно авторитетны, некоторые считают, что именно глобальное потепление может быть полезно в будущей борьбе с ледниками.
Выбросы двуокиси углерода, вызванные деятельностью человека, считаются существенной частью проблемы глобального потепления. Однако у них есть один странный побочный эффект. По данным исследователей из Кембриджского университета, выбросы CO2 могут быть в состоянии остановить следующий ледниковый период. Каким образом? Хотя планетарный цикл Земли постоянно пытается начать ледниковый период, он начнется, только если уровень углекислого газа в атмосфере будет крайне низок. Накачав в атмосферу CO2, люди, возможно, случайно сделали ледниковые периоды временно недоступными.
И даже если беспокойство, связанное с глобальным потеплением (что тоже крайне плохо), заставит людей снизить выбросы CO2, время еще есть. В настоящее время мы отправили столько диоксида углерода в небо, что ледниковый период не начнется еще по меньшей мере лет 1000.
Растения ледникового периода
Хищникам было относительно легко во время ледниковых периодов. В конце концов, они всегда могли съесть кого-нибудь другого. Но что ели травоядные?
Оказывается, все что хотели. В те времена было много растений, которые могли пережить ледниковый период. Даже в самые холодные времена оставались степи-луговые и древесно-кустарниковые участки, которые позволили мамонтам и другим травоядным животным не помереть с голодухи. Эти пастбища были полны видов растений, которые отлично растут в холодную сухую погоду - например, ели и сосны. В более теплых областях в изобилии были березы и ивы. В целом климат в то время был очень похож на сибирский. Хотя растения, скорее всего, серьезно отличались от своих современных коллег.
Все вышесказанное не означает, что ледниковые периоды не уничтожили часть растительности. Если растение не смогло адаптироваться к климату, ему оставалось лишь мигрировать через семена либо исчезнуть. В Австралии когда-то были самые длинные списки разнообразных растений, пока ледники не уничтожили добрую их часть.
Гималаи могли вызвать ледниковый период
Горы, как правило, не славятся активным вызовом хоть чего-нибудь, кроме случайных обвалов - просто стоят себе и стоят. Гималаи могут опровергнуть это убеждение. Возможно, именно они несут непосредственную ответственность за вызов ледникового периода.
Когда массивы суши Индии и Азии столкнулись 40-50 миллионов лет назад, столкновение вырастило массивные каменные гряды в горную цепь Гималаев. Это вывело огромное количество «свежего» камня. Затем начался процесс химической эрозии, который удаляет значительное количество углекислого газа из атмосферы с течением времени. И это, в свою очередь, могло повлиять на климат планеты. Атмосфера «остыла» и вызвала ледниковый период.
Земля-снежок
В большинстве ледниковых периодов ледовые щиты покрывают только часть мира. Даже особо тяжелый ледниковый период покрывал, как считают, лишь около одной трети земного шара.
А что же такое «Земля-снежок»? Так называемый Snowball Earth.
Snowball Earth - это леденящий душу «дедушка» ледниковых периодов. Это полный морозильник, который буквально заморозил каждую частичку поверхности планеты, пока Земля не вымерзла в огромный снежный ком, летящий в космосе. То немногое, что смогло пережить полную заморозку, либо зацепилось за редкие места с относительно небольшим количеством льда, либо, в случае растений, зацепилось за места, где было достаточно солнечного света для фотосинтеза.
По некоторым данным, это событие произошло по крайней мере однажды, 716 миллионов лет назад. Но мог быть и не один такой период.
Эдемский сад
Некоторые ученые серьезно считают, что тот самый райский сад был реален. Они говорят, что был он в Африке и стал единственной причиной, по которой наши предки пережили ледниковый период.
Чуть менее 200 000 лет назад особенно враждебный ледниковый период убивал виды налево и направо. К счастью, небольшая группа ранних людей смогли пережить ужасный холод. Они наткнулись на побережье, которое сейчас представлено Южной Африкой. Несмотря на то, что лед пожинал свое по всему миру, эта зона осталась свободной ото льда и была полностью пригодной для жизни. Ее почва была богата питательными веществами и давала много еды. Было много естественных пещер, которые можно было использовать в качестве укрытия. Для молодых видов, борющихся за выживание, это был не иначе как рай.
Человеческая популяция «Эдемского сада» насчитывала всего несколько сотен лиц. Эта теория поддерживается многими экспертами, но ей до сих пор не хватает убедительных доказательств, в том числе и исследований, которые покажут, что люди обладают гораздо меньшим генетическим разнообразием, чем большинство других видов.
Последний ледниковый период привел к появлению шерстистого мамонта и огромному росту площади ледников.
Но он был только одним из многих, которые охлаждали Землю на протяжении всех 4,5 миллиардов лет ее истории.
Последствия потепления
Последний ледниковый период привел к появлению шерстистого мамонта и огромному росту площади ледников. Но он был только одним из многих, которые охлаждали Землю на протяжении всех 4,5 миллиардов лет ее истории.
Итак, как часто планету охватывают ледниковые периоды и когда стоит ожидать следующего?
Основные периоды оледенения в истории планеты
Ответ на первый вопрос зависит от того, имеете вы в виду большие оледенения или маленькие, которые происходят во время этих продолжительных периодов. На протяжении всей истории Земля пережила пять больших периодов оледенения, причем некоторые из них длились на протяжении сотен миллионов лет. На самом деле даже сейчас Земля переживает большой период оледенения, и это объясняет, почему она имеет полярные льды.
Пять основных ледниковых периодов - это Гуронский (2,4-2,1 миллиарда лет назад), оледенение Криогения (720-635 миллионов лет назад), Андско-Сахарское (450-420 миллионов лет назад), оледенение позднего палеозоя (335-260 миллионов лет назад) и Четвертичное (2,7 млн лет назад до настоящего времени).
Эти крупные периоды оледенения могут чередовать в себе меньшие ледниковые периоды и теплые периоды (межледниковье). В начале Четвертичного оледенения (2,7-1 млн лет назад) эти холодные ледниковые периоды происходили каждую 41 тысячу лет. Тем не менее в последние 800 тысяч лет существенные ледниковые периоды появлялись реже - примерно каждые 100 тысяч лет.
Как работает 100000-летний цикл?
Ледяные щиты растут в течение приблизительно 90 тысяч лет, а затем начинают таять в течение 10 тысяч лет теплого периода. Затем процесс повторяется.
Учитывая, что последний ледниковый период закончился около 11 700 лет назад, возможно, пришло время для начала еще одного?
Ученые считают, что мы должны были бы переживать очередной ледниковый период прямо сейчас. Однако существуют два фактора, связанных с орбитой Земли, которые влияют на формирование теплых и холодных периодов. Учитывая еще и то, как много углекислого газа мы выбрасываем в атмосферу, следующий ледниковый период не начнется еще по крайней мере 100 тысяч лет.
Что вызывает ледниковый период?
Гипотеза, выдвинутая сербским астрономом Милютином Миланковичем, объясняет, почему на Земле существуют циклы ледниковых и межледниковых периодов.
Поскольку планета вращается вокруг Солнца, на количество света, который она от него получает, влияют три фактора: ее наклон (который находится в диапазоне от 24,5 до 22,1 градусов по циклу 41 000 лет), ее эксцентриситет (изменение формы орбиты вокруг Солнца, которая колеблется от ближней окружности до овальной формы) и ее раскачивание (одно полное раскачивание происходит каждые 19-23 тысячи лет).
В 1976 году знаковый документ в журнале Science представил доказательства того, что эти три орбитальных параметра объясняют ледниковые циклы планеты.
Теория Миланковича заключается в том, что орбитальные циклы являются предсказуемыми и очень последовательными в истории планеты. Если Земля переживает ледниковый период, то она будет покрыта большим или меньшим количеством льда, в зависимости от этих орбитальных циклов. Но если на Земле слишком тепло, никаких изменений не произойдет, по крайней мере в отношении растущего количества льда.
Что может повлиять на нагревание планеты?
Первым на ум приходит газ, такой как диоксид углерода. За последние 800 тысяч лет уровни двуокиси углерода колебались от 170 до 280 частей на миллион (имеется в виду, что из 1 миллиона молекул воздуха 280 являются молекулами двуокиси углерода). Казалось бы незначительное различие в 100 частей на миллион приводит к появлению ледниковых и межледниковых периодов. Но уровень углекислого газа сегодня значительно выше, по сравнению с прошлыми периодами колебаний. В мае 2016 года уровень углекислого газа над Антарктидой достиг 400 частей на миллион.
Земля так сильно нагревалась и раньше. К примеру, во времена динозавров температура воздуха была даже выше, чем сейчас. Но проблема в том, что в современном мире она растет рекордными темпами, так как мы выбросили в атмосферу слишком много углекислого газа за короткое время. Кроме того, учитывая, что темпы выбросов на сегодняшний день не сокращаются, можно сделать заключение, что ситуация вряд ли изменится в ближайшее время.
Последствия потепления
Потепление, вызванное наличием этого углекислого газа, будет иметь большие последствия, потому что даже небольшое увеличение средней температуры Земли может привести к резким изменениям. Например, Земля была в среднем всего лишь на 5 градусов по Цельсию холоднее в течение последнего ледникового периода, чем сегодня, однако это привело к существенному изменению региональной температуры, исчезновению огромной части флоры и фауны и к появлению новых видов.
Если глобальное потепление приведет к таянию всех ледниковых покровов Гренландии и Антарктиды, уровень океанов вырастет на 60 метров, по сравнению с сегодняшними показателями.
Что приводит к большим ледниковым периодам?
Факторы, которые вызвали длительные периоды оледенений, таких как Четвертичное, не так хорошо изучены учеными. Но одна из идей состоит в том, что массовое падение уровня углекислого газа может привести к более низким температурам.
Так, например, в соответствии с гипотезой поднятия и выветривания, когда тектоника плит приводит к росту горных хребтов, на поверхности появляется новая незащищенная порода. Она легко поддается выветриванию и распадается, попадая в океаны. Морские организмы используют эти породы для создания своих раковин. Со временем камни и раковины забирают углекислый газ из атмосферы и его уровень существенно понижается, что и приводит к периоду оледенения.
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.
Периоды геологической истории Земли - это эпохи, последовательная смена которых сформировала ее как планету. В это время образовывались и разрушались горы, появлялись и осушались моря, сменяли друг друга ледниковые периоды, происходила эволюция животного мира. Изучение геологической истории Земли проводится по срезам горных пород, которые сохранили минеральный состав периода, сформировавшего их.
Кайнозойский период
Текущий период геологической истории Земли - это кайнозой. Он начался шестьдесят шесть миллионов лет назад и продолжает длиться. Условная граница была проведена геологами в конце мелового периода, когда наблюдалось массовое вымирание видов.
Термин был предложен английским геологом Филлипсом еще в середине девятнадцатого века. Дословный перевод его звучит, как «новая жизнь». Эра делится на три периода, каждый из которых, в свою очередь, подразделяется на эпохи.
Геологические периоды
Любая геологическая эра делится на периоды. В кайнозойской эре выделяют три периода:
Палеоген;
Четвертичный период кайнозойской эры, или антропоген.
В более ранней терминологии первые два периода объединялись под названием «третичный период».
На суше, которая еще не успела окончательно разделиться на отдельные материки, царствовали млекопитающие. Появились грызуны и насекомоядные, ранние приматы. В морях рептилий заменили хищные рыбы и акулы, появились новые виды моллюсков и водорослей. Тридцать восемь миллионов лет назад разнообразие видов на Земле поражало воображение, эволюционный процесс затронул представителей всех царств.
Всего пять миллионов лет назад по суше стали ступать первые человекообразные обезьяны. Еще три миллиона лет спустя на территории, относящейся к современной Африке, человек прямоходящий стал собираться в племена, собирать коренья и грибы. Десять тысяч лет назад появился современный человек, который начал перекраивать Землю под свои нужды.
Палеография
Палеоген продолжался сорок три миллиона лет. Материки в их современном виде еще были частью Гондваны, которая начинала раскалываться на отдельные фрагменты. Первой в свободное плаванье ушла Южная Америка, ставшая резервуаром для уникальных растений и животных. В эоценовой эпохе материки постепенно занимают свое теперешнее положение. Антарктида отделяется от Южной Америки, а Индия перемещается ближе к Азии. Между Северной Америкой и Евразией появился массив воды.
В олигоценовую эпоху климат становится прохладным, Индия окончательно закрепляется ниже экватора, а Австралия дрейфует между Азией и Антарктидой, отдаляясь от обеих. Из-за изменения температуры на Южном полюсе образуются ледниковые шапки, что приводит к снижению уровня моря.
В неогеновый период материки начинают сталкиваться друг с другом. Африка «таранит» Европу, в результате чего появляются Альпы, Индия и Азия формирует Гималайские горы. Таким же способом появляются Анды и скалистые горы. В плиоценовую эпоху мир становится еще холоднее, леса вымирают, уступая место степям.
Два миллиона лет назад наступает период оледенения, уровень моря колеблется, белые шапки на полюсах то нарастаю, то вновь растаивают. Животный и растительный мир подвергается испытаниям. На сегодняшний день человечество переживает один из этапов потепления, но в глобальном масштабе ледниковый период продолжается длиться.
Жизнь в кайнозое
Периоды кайнозоя охватывают сравнительно небольшой промежуток времени. Если поместить всю геологическую историю земли на циферблат, то для кайнозоя будет отведено две последние минуты.
Вымирание, которое ознаменовало конец мелового периода и начало новой эры, стерло с лица Земли всех животных, которые были крупнее крокодила. Те, кому удалось выжить, смогли приспособиться в новых условиях или эволюционировали. Дрейф континентов продолжился вплоть до появления людей, и на тех из них, которые были изолированы, смог сохраниться уникальный животный и растительный мир.
Кайнозойская эра отличалась большим видовым разнообразием флоры и фауны. Его называют временем млекопитающих и покрытосеменных. Кроме того, эту эру можно назвать эпохой степей, саванн, насекомых и цветковых растений. Венцом эволюционного процесса на Земле можно считать появление человека разумного.
Четвертичный период
Современное человечество живет в четвертичную эпоху кайнозойской эры. Она началась два с половиной миллиона лет назад, когда в Африке человекообразные приматы стали сбиваться в племена и добывать себя пищу путем собирательства ягод и выкапывания кореньев.
Четвертичный период ознаменовался образованием гор и морей, движением материков. Земля приобрела тот вид, который она имеет теперь. Для исследователей-геологов этот период - просто камень преткновения, так как продолжительность его настолько мала, что методы радиоизотопного сканирования горных пород просто недостаточно чувствительны и выдают большие погрешности.
Характеристика четвертичного периода складывается из материалов, полученных при помощи радиоуглеродного анализа. Этот метод основан на измерении количества быстрораспадающихся изотопов в почве и скальных породах, а также костях и тканях вымерших животных. Весь отрезок времени можно поделить на две эпохи: плейстоцен и голоцен. Человечество сейчас пребывает во второй эпохе. Пока нет точных подсчетов, когда она закончится, но ученые продолжают строить гипотезы.
Плейстоценовая эпоха
Четвертичный период открывает плейстоцен. Он начался два с половиной миллиона лет назад, а закончился всего двенадцать тысяч лет назад. Это было время оледенения. Длительные ледниковые периоды перемежались короткими потеплениями.
Сто тысяч лет назад в области современной Северной Европы появилась толстая ледяная шапка, которая стала расползаться в разные стороны, поглощая все новые и новые территории. Животные и растения вынуждены были либо приспособиться к новым условиям, либо умереть. Вымерзшая пустыня раскинулась от Азии до Северной Америки. В некоторых места толщина льда достигала двух километров.
Начало четвертичного периода оказалось слишком суровым для существ, населявших землю. Они привыкли к теплому, умеренному климату. Кроме того, на животных начали охотиться древние люди, которые уже изобрели каменный топор и другие ручные орудия. С лица Земли исчезают целые виды млекопитающих, птиц и представителей морской фауны. Не выдержал суровых условий и неандерталец. Кроманьонцы были более выносливыми, удачливыми в охоте, и именно их генетический материал должен был выжить.
Голоценовая эпоха
Вторая половина Четвертичного периода началась двенадцать тысяч лет назад и продолжается до сих пор. Он отличается относительным потеплением и стабилизацией климата. Начало эпохи ознаменовалось массовым вымиранием животных, а продолжилась она развитием человеческой цивилизации, ее техническим расцветом.
Изменения животного и растительного состава на протяжении эпохи были незначительные. Окончательно вымерли мамонты, перестали существовать некоторые виды птиц и морских млекопитающих. Около семидесяти лет назад общая температура на земле повысилась. Ученые связывают это с тем, что промышленная деятельность человека вызывает глобальное потепление. В связи с этим растаяли ледники в Северной Америке и Евразии, распадается ледяной покров Арктики.
Ледниковый период
Ледниковым периодом называется этап геологической истории планеты, занимающий несколько миллионов лет, во время которого наблюдается снижение температуры и увеличение количества материковых ледников. Как правило, оледенения чередуются с потеплениями. Сейчас Земля находится в периоде относительного повышения температуры, но это не значит, что через половину тысячелетия ситуация не может кардинально измениться.
В конце девятнадцатого века геолог Кропоткин с экспедицией посетил Ленские золотые прииски и обнаружил там признаки древнего оледенения. Его настолько заинтересовали находки, что он занялся крупномасштабной международной работой в этом направлении. В первую очередь он посетил Финляндию и Швецию, так как предположил, что именно оттуда распространились ледяные шапки на Восточную Европу и Азию. Отчеты Кропоткина и его гипотезы относительно современного ледникового периода легли в основу современных представлений об этом периоде времени.
История Земли
Ледниковый период, в котором сейчас находится Земля, - далеко не первый в нашей истории. Похолодание климата бывало и ранее. Оно сопровождалось значительными изменениями в рельефе материков и их движении, а также влияло на видовой состав флоры и фауны. Между оледенениями могли быть промежутки в сотни тысяч и миллионы лет. Каждый ледниковый период делится на ледниковые эпохи или гляциалы, которые в процессе периода чередуются с межледниковьями - интергляциалами.
В истории Земли выделяют четыре ледниковые эры:
Раннепротерозойская.
Позднепротерозойская.
Палеозойская.
Кайнозойская.
Каждая из них длилась от 400 миллионов до 2 миллиардов лет. Это наводит на мысль о том, что наш ледниковый период еще не добрался даже до своего экватора.
Кайнозойская ледниковая эра
Животные четвертичного периода были вынуждены отращивать дополнительный мех или искать укрытие ото льда и снега. Климат на планете снова поменялся.
Первая эпоха четвертичного периода характеризовалась похолоданием, а во вторую наступило относительное потепление, но даже сейчас в самых крайних широтах и на полюсах ледяной покров сохраняется. Он охватывает территорию Арктики, Антарктики и Гренландии. Толщина льда варьируется от двух тысяч метров до пяти тысяч.
Наиболее сильным во всей кайнозойской эре считается плейстоценовый ледниковый период, когда температура снизилась настолько, что замерзли три имеющихся на планете океана из пяти.
Хронология кайнозойских оледенений
Оледенение четвертичного периода началось недавно, если рассматривать это явление относительно истории Земли в целом. В нем можно выделить отдельные эпохи, во время которых температура опускалась особенно низко.
- Конец эоцена (38 миллионов лет назад) - оледенение Антарктиды.
- Весь олигоцен.
- Средний миоцен.
- Середина плиоцена.
- Гляциал Гильберт, замерзание морей.
- Континентальный плейстоцен.
- Поздний верхний плейстоцен (около десяти тысяч лет назад).
Это был последний крупный период, когда из-за похолодания климата животным и человеку пришлось приспосабливаться к новым условиям, чтобы выжить.
Палеозойская ледниковая эра
В палеозойскую эру Земля промерзла настолько, что ледяные шапки достигли Африки и Южной Америки на юге, а также покрывали всю Северную Америку и Европу. Два ледника практически сошлись по линии экватора. Пиком считается момент, когда над территорией северной и западной Африки возвышался трехкилометровый слой льда.
Ученые обнаружили остатки и последствия ледниковых отложений при исследованиях в Бразилии, Африке (в Нигерии) и устье реки Амазонка. Благодаря радиоизотопному анализу было выяснено, что возраст и химический состав этих находок одинаковый. А значит, можно утверждать, что слои породы образовались в результате одного глобального процесса, затронувшего сразу несколько материков.
Планета Земля по космическим меркам еще очень молода. Она только начинает свой путь во Вселенной. Неизвестно, с нами он будет продолжаться или человечество просто станет незначительным эпизодом в сменяющих друг друга геологических эпохах. Если взглянуть на календарь, то мы провели на этой планете ничтожно малое количество времени, а уничтожить нас при помощи очередного похолодания достаточно просто. Людям нужно об этом помнить и не преувеличивать свою роль в биологической системе Земли.