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.
История ледникового периода.
Причины возникновения ледниковых периодов - космические: изменение активности Солнца, изменение положения Земли относительно Солнца. Планетарные циклы: 1). 90 - 100 тысячелетние циклы изменения климата в результате изменения эксцентриситета земной орбиты; 2). 40 - 41 тысячелетние циклы изменения наклона земной оси от 21,5 град. до 24,5 град.; 3). 21 - 22 тысячелетние циклы изменения ориентации земной оси (прецессия). Значительное влияние оказывают результаты вулканической активности - затемнение земной атмосферы пылью и пеплом.
Древнейшее оледенение было 800 - 600 млн. лет назад в Лаврентийский период Докембрийской эры.
Около 300 млн. лет назад произошло Пермокарбоновое оледенение в конце Каменноугольного - начале Пермского периода Палеозойской эры. В это время на планете Земля был единственный суперконтинент Пангея. Центр континента находился в районе экватора, край достигал южного полюса. Ледниковые периоды сменялись потеплениями, а те - снова похолоданиями. Такие смены климата длились с 330 по 250 млн. лет назад. За это время Пангея сместилась к северу. Около 200 млн. лет назад на Земле надолго установился ровный тёплый климат.
Около 120 - 100 млн. лет назад в Меловой период Мезозойской эры от материка Пангея откололся материк Гондвана и остался в Южном полушарии.
В начале Кайнозойской эры, в раннем Палеогене в эпоху Палеоцен - ок. 55 млн. лет назад произошло общее тектоническое поднятие земной поверхности на 300 - 800 метров, начался раскол Пангеи и Гондваны на континенты и общепланетное похолодание. 49 - 48 млн. лет назад в начале эпохи Эоцен образовался пролив между Австралией и Антарктидой. Около 40 млн. лет назад начали образовываться горные материковые ледники в Западной Антарктиде. В течение всего Палеогенового периода происходило изменение конфигурации океанов, образовался Северный Ледовитый океан, Северо-Западный проход, моря Лабрадорское и Баффина, Норвежско-Гренландский бассейн. Вдоль северных берегов Атлантического и Тихого океанов поднялись высокие глыбовые горы, развился подводный Срединно-Атлантический хребет.
На границе Эоцена и Олигоцена - около 36 - 35 млн. лет назад Антарктида переместилась к южному полюсу, отделилась от Южной Америки и оказалась отрезана от тёплых экваториальных вод. 28 - 27 млн. лет назад в Антарктиде образовались сплошные покровы горных ледников и затем, на протяжении Олигоцена и Миоцена ледниковый щит постепенно заполнил всю Антарктиду. Материк Гондвана окончательно раскололся на континенты: Антарктида, Австралия, Африка, Мадагаскар, Индостан, Южная Америка.
15 млн. лет назад началось оледенение в Северном Ледовитом океане - плавающие льды, айсберги, временами сплошные ледяные поля.
10 млн. лет назад ледник в Южном полушарии вышел за пределы Антарктиды в океан и около 5 млн. лет назад достиг своего максимума, закрыв ледяным щитом океан до берегов Южной Америки, Африки, Австралии. Плавучие льды достигали тропиков. В это же время, в эпоху Плиоцен ледники стали появляться в горах материков Северного полушария (Скандинавские, Уральские, Памиро-Гималайские, Кордильеры) и 4 млн. лет назад заполнили острова Канадского Арктического архипелага и Гренландию. Северная Америка, Исландия, Европа, Северная Азия покрылись льдом 3 - 2,5 млн. лет назад. Максимума Позднекайнозойский ледниковый период достиг в эпоху Плейстоцен, около 700 тыс. лет назад. Этот же ледниковый период продолжается и в наши дни.
Итак, 2 - 1,7 млн. лет назад начался Верхний Кайнозой - Четвертичный период. Ледники в Северном полушарии на суше достигли средних широт, в Южном материковый лёд достиг края шельфа, айсберги до 40-50 град. ю. ш. В этот период наблюдалось около 40 стадий оледенения. Наиболее значительными были: Плестоценовое оледенение I - 930 тыс. лет назад; Плестоценовое оледенение II - 840 тыс. лет назад; Дунайское оледенение I - 760 тыс. лет назад; Дунайское оледенение II - 720 тыс. лет назад; Дунайское оледенение III - 680 тыс. лет назад.
В эпоху Голоцен на Земле было четыре оледенения, получивших названия по долинам
швейцарских речек, где они были впервые изучены. Самое древнее - оледенение Гюнц (в Сев. Америке - Небраскское) 600 - 530 тыс. лет назад. Максимума Гюнц I достиг 590 тыс. лет назад, пик Гюнц II был 550 тыс. лет назад. Оледенение Миндель (Канзасское) 490 - 410 тыс. лет назад. Максимума Миндель I достиг 480 тыс. лет назад, пик Миндель II был 430 тыс. лет назад. Затем наступило Великое межледниковье, длившееся 170 тысяч лет. В этот период, казалось, вернулся мезозойский тёплый климат, а ледниковый период закончился навсегда. Но он вернулся.
Началось оледенение Рисс (Иллинойское, Заальское, Днепровское) 240 - 180 тыс. лет назад, наиболее мощное из всех четырёх. Максимума Рисс I достиг 230 тыс. лет назад, пик Рисс II был 190 тыс. лет назад. Толщина ледника в Гудзоновом заливе достигала 3,5 километра, край ледника в горах Сев. Америки доходил почти до Мексики, на равнине заполнил котловины Великих озёр и дошёл до р. Огайо, прошёл на юг по Аппалачам и вышел к океану в районе южной части о. Лонг-Айленд. В Европе ледник заполнил всю Ирландию, Бристольский залив, Ла-Манш по 49 град. с. ш., Северное море по 52 град. с. ш., проходил по Голландии, югу Германии, занял всю Польшу до Карпат, Северную Украину, спускался языками по Днепру до порогов, по Дону, по Волге до Ахтубы, по Уральским горам и далее шёл по Сибири к Чукотке.
Затем наступило новое межледниковье, продолжавшееся более 60 тысяч лет. Его максимум пришёлся на 125 тыс. лет назад. В Центральной Европе в это время были субтропики, росли влажные листопадные леса. Впоследствии они сменились хвойными лесами и сухими прериями.
115 тыс. лет назад наступило последнее историческое оледенение Вюрм (Висконсинское, Московское). Оно окончилось примерно 10 тыс. лет назад. Ранний Вюрм достиг максимума ок. 110 тыс. лет назад и окончился ок. 100 тыс. лет назад. Крупнейшие ледники покрыли Гренландию, Шпицберген, Канадский Арктический архипелаг. 100 - 70 тыс. лет назад на Земле царило межледниковье. Средний Вюрм - ок. 70 - 60 тыс. лет назад, был гораздо слабее Раннего и тем более Позднего. Последняя ледниковая эпоха - Поздний Вюрм была 30 - 10 тыс. лет назад. Максимум оледенения пришёлся на период 25 - 18 тыс. лет назад.
Стадия наибольшего оледенения в Европе называется Эгга I - 21-17 тыс. лет назад. За счёт накопления воды в ледниках уровень Мирового океана понизился на 120 - 100 метров ниже современного. 5% всей воды на Земле было в ледниках. Около 18 тыс. лет назад ледник в Сев. Америке дошёл до 40 град. с. ш. и о-ва Лонг-Айленд. В Европе ледник дошёл до линии: о. Исландия - о. Ирландия - Бристольский залив - Норфолк - Шлезвиг - Померания - Сев.Белоруссия - окрестности Москвы - Коми - Средний Урал по 60 град. с. ш. - Таймыр - плато Путорана - хребет Черского - Чукотка. Из-за понижения уровня моря суша в Азии находилась севернее Новосибирских о-вов и в северной части моря Беринга - "Берингия". Обе Америки соединил Панамский перешеек, перекрывший сообщение Атлантического океана с Тихим, в результата чего образовалось мощное течение Гольфстрим. В средней части Атлантического океана от Америки до Африки было множество островов и самый крупный среди них - о-в Атлантида. Северная оконечность этого острова была на широте г. Кадис (37 град.с.ш.). Архипелаги Азоры, Канары, Мадейра, Зелёного Мыса - затопленные вершины окраинных хребтов. Льды и полярные фронты с севера и юга максимально близко подошли к экватору. Вода в Средиземном море была на 4 град. С холоднее современной. Течение Гольфстрим, обогнув Атлантиду, оканчивалось у берегов Португалии. Температурный градиент был больше, ветры и течения сильнее. Кроме того, существовали обширные горные оледенения в Альпах, в Тропической Африке, горах Азии, в Аргентине и Тропической Юж.Америке, на Новой Гвинее, Гавайях, на Тасмании, в Новой Зеландии и даже в Пиренеях и горах сев.-зап. Испании. Климат в Европе был полярный и умеренный, растительность - тундра, лесотундра, холодные степи, тайга.
Стадия Эгга II была 16 - 14 тыс. лет назад. Началось медленное отступание ледника. При этом у его края образовывалась система ледниково-подпрудных озёр. Ледники толщиной до 2 - 3 километров своей массой придавили и опустили материки в магму и этим приподняли океаническое дно, образовались срединно-океанические хребты.
Около 15 - 12 тыс. лет назад возникла цивилизация "атлантов" на острове, обогреваемом течением Гольфстрим. "Атланты" создали государство, армию, имели владения в Сев.Африке до Египта.
Стадия Раннедриасовая (Лужская) 13,3 - 12,4 тыс. лет назад. Продолжалось медленное отступание ледников. Около 13 тыс. лет назад растаял ледник в Ирландии.
Стадия Тромсё-Люнген (Ра; Бёллинг) 12,3 - 10,2 тыс. лет назад. Около 11 тыс. лет назад
растаял ледник на Шетландских о-вах (последний в Великобритании), в Новой Шотландии и на о. Ньюфаундленд (Канада). 11 - 9 тыс. лет назад началось резкое поднятие уровня Мирового океана. При освобождении от нагрузки ледника началось поднятие суши и опускание дна океанов, тектонические изменения земной коры, землетрясения, извержения вулканов, наводнения. От этих катаклизмов погибла и Атлантида около 9570 г. до н.э. Погибли основные центры цивилизации, города, большинство населения. Оставшиеся "атланты" частью деградировали и одичали, частью вымерли. Возможными потомками "атлантов" было племя "гуанчи" на Канарских о-вах. Сведенья об Атлантиде сохранили египетские жрецы и рассказали о ней греческому аристократу и законодателю Солону ок. 570 г. до н.э. Повествование Солона переписал и донёс до потомков философ Платон ок. 350 г. до н.э.
Стадия Пребореальная 10,1 - 8,5 тыс. лет назад. Началось глобальное потепление климата. В Азово-Черноморском регионе произошла регрессия моря (уменьшение площади) и опреснение воды. 9,3 - 8,8 тыс. лет назад растаял ледник в Белом море и Карелии. Около 9 - 8 тыс. лет назад от льда освободились фьорды Баффиновой Земли, Гренландии, Норвегии, на 2 - 7 километров от берега отступил ледник на острове Исландия. 8,5 - 7,5 тыс. лет назад растаял ледник на Кольском и Скандинавском полуостровах. Но потепление шло неровно, в Позднем Голоцене было 5 похолоданий. Первое - 10,5 тыс. лет назад, второе - 8 тыс. лет назад.
7 - 6 тыс. лет назад ледники в полярных областях и горах приняли, в основном, современные очертания. 7 тыс. лет назад на Земле был климатический оптимум (наиболее высокая средняя температура). Современная средняя глобальная температура ниже на 2 град.С, и если она опустится ещё на 6 град.С наступит новый ледниковый период.
Около 6,5 тыс. лет назад локализовался ледник на п-ове Лабрадор в горах Торнгат. Примерно 6 тыс. лет назад окончательно затонула Берингия и исчез сухопутный "мост" между Чукоткой и Аляской. Третье похолодание в Голоцене случилось 5,3 тыс. лет назад.
Около 5 000 лет назад образовались цивилизации в долинах рек Нил, Тигр и Евфрат, Инд и начался современный исторический период на планете Земля. 4000 - 3500 лет назад уровень Мирового океана стал равен современному уровню. Четвертое похолодание в Голоцене было около 2800 лет назад. Пятое - "малый ледниковый период" в 1450 - 1850 гг. с минимумом ок. 1700 г. Глобальная средняя температура была ниже современной на 1 град.С. Стояли суровые зимы, холодное лето в Европе, Сев. Америке. Замерзал залив в Нью-Йорке. Сильно увеличились горные ледники в Альпах, на Кавказе, на Аляске, в Новой Зеландии, Лапландии и даже на Эфиопском нагорье.
В настоящее время на Земле продолжается межледниковый период, но планета продолжает свой космический путь и глобальные изменения и превращения климата неизбежны.
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.