Глава 5. Великие оледенения
Несомненно, эпохи оледенений нашей планеты надо отнести к числу широкомасштабных катастрофических явлений с весьма трагичными для живых существ, населяющих Землю, последствиями. Процесс оледенения – это не только резкое расширение площадей ледяных массивов, покрывающих планету, но и серьезное изменение климатических со значительным понижением температуры окружающей среды. Все это приводит к кардинальному изменению условий обитания животных и растений. Организмы, не сумевшие быстро приспособиться, погибают. Вот одно из свидетельств справедливости данного утверждения. На полуострове Камчатка было обнаружено гигантское кладбище мамонтов. Оно было огромным не по площади, так как занимало небольшой участок долины местной реки, а по числу нашедших здесь свою смерть особей. Бивни, черепа, скелеты сотен северных слонов-великанов представляют собой сплошной белый слой, отчетливо видный на срезе горных пород обрывистого берега реки. Кроме этого маленького участка, кости мамонтов на Камчатке почти нигде не найдены. Этому странному, на первый взгляд, явлению можно дать довольно простое объяснение. Долина реки Камчатки окружена горными массивами. Понижение температуры привело к образованию ледников в горах. Похолодание продолжалось, и оледенение расширялось. Горные ледники в конце концов сомкнулись кольцом и оставили нетронутым лишь маленький клочок земли в речной долине. Сюда и пришли мамонты со всей Камчатки. Здесь они и погибли, погибли не столько от нехватки пищи, хотя, конечно, такой клочочек земли не смог бы прокормить это огромное стадо, сколько от страшного холода, ведь близлежащие ледники стали причиной резкого падения температуры воздуха. И это не единственный пример катастрофических последствий великих ледниковых периодов для растительного и животного мира.
Учеными найдены свидетельства как минимум четырех наиболее крупных ледниковых периодов. Были обнаружены признаки оледенения, имевшего место 2300 миллионов лет тому назад в архейскую эру. Следующее, предполагают, произошло 400 миллионов лет тому назад в сигурийском периоде. 250 миллионов лет тому назад в каменноугольном и пермском периодах палеозойской эры наступило новое резкое похолодание, приведшее к распространению ледников на континенты. Последнее оледенение, о котором немного рассказывалось выше, стало серьезной проверкой на выживаемость для первобытного человека, ведь оно имело место уже в четвертичном периоде и завершилось всего 1100 лет назад. Быстро, в течение всего одного тысячелетия, освободились от ледяного покрывала толщиной 2–4 километра Канада, Гренландия, север Европы и Азия. Расчеты ученых показывают, подобные ледяные массивы не могли исчезнуть в результате простого таяния в связи с повышением температуры окружающей среды. Видимо, большая часть ледяного покрова сползла в океанические воды, продрейфовала в южные широты и уже там растаяла. В результате этого существенно повысился уровень океанов, и закрытый когда-то залив превратился в Северный Ледовитый океан. Его холодные воды соединились с мировым океаном, и мощное теплое атлантическое течение Гольфстрим помогло растопить громадные айсберги, а также существенно изменило климат Скандинавии.
Итак, климатические условия в областях, подвергнутых оледенению, изменились. Однако явления, сопутствовавшие ледниковому периоду, не исчезли полностью. И сейчас существуют крупные ледники.
Так, мощность ледникового покрова Антарктики составляет 4,5 километра, Гренландии – 3,3 километра, даже посреди континентов сохранились громадные массивы льда. Например, ледяные шапки гор Тянь-Шаня и Памира имеют толщину 0,5–0,6 километра, а ледники Федченко – до 1 километра. Но и это еще не все. Огромные площади, тысячи квадратных метров Сибири и Канады, кажется, навечно скованы вечной мерзлотой. Толщина замерзшего слоя горных пород составляет сотни метров, а местами до тысячи двухсот метров. Лишь на несколько десятков сантиметров оттаивает поверхностный слой почвы за короткое лето, но и этого достаточно для существования в этих районах скудной жизни.
Чем же были вызваны подобные резкие похолодания на Земле? Было замечено, все ледниковые периоды происходили почти одновременно с крупными горообразовательными эпохами. Для этих периодов было характерно увеличение материковых площадей и соответственное уменьшение океанических пространств. А значит, и климат планеты становился неустойчивым, подверженным резким колебаниям.
Исследования эволюции растительного мира за последние 30–50 миллионов лет указывают на то, что в этот период на планете происходило медленное похолодание. Причину этого ученые видят в том, что на Южном полюсе Земли в результате бурного процесса горообразования резко изменился рельеф, возникли горы высотой около двух тысяч метров. Сначала ледники возникли на самых высоких точках, а затем стали распространяться и захватили весь материк. Это произошло вследствие общего похолодания на Антарктиде, ведь вновь образованные ледники увеличили отражательную способность континента и он стал получать от Солнца меньше тепла. Чем массивнее становились ледники, тем меньше тепловых лучей поглощалось материком, тем жестче становился климат и тем быстрее росли ледники. Установлено, великое оледенение Антарктиды началось около 30 миллионов лет назад. По мере того как антарктический ледяной массив рос, увеличивалось и его влияние на общепланетные климатические условия. Атмосферные циркуляции и морские течения распространяли антарктический холод по всей планете. Это оледенение произошло в начале четвертичного периода. Сейчас ледники занимают относительно небольшую площадь, хотя высота современных антарктических гор даже выше двух тысяч метров. А значит, в вышеизложенной теории не хватает какого-то важного звена. Было еще что-то, заставившее меняться климат на планете.
Для развития крупного оледенения достаточно понижения среднегодовых температур на 2–4 градуса по Цельсию, так считают ученые. Этого будет достаточно для роста ледяного покрова, а уже разросшийся ледник сам вызовет дальнейшее падение температуры на Земле. Существует несколько теорий, касающихся причин первоначального понижения средней температуры атмосферы Земли.
Часть исследователей считает, что это могло произойти в связи с уменьшением количества тепла, получаемого от Солнца. Если существует одиннадцатилетний цикл солнечной активности, то вполне может существовать и цикл, имеющий значительно большую длительность. Тогда похолодание будет совпадать по времени с периодами, когда солнечное тепловое излучение имеет наименьшую интенсивность.
Иногда повышение или понижение температуры происходит независимо от солнечной активности, а под влиянием изменения состава атмосферы. В 1909 году видный шведский ученый С. Аррениус обратил внимание на то, что содержание углекислоты в атмосфере влияет на температуру нижних слоев воздуха. Исследования показали, углекислый газ пропускает тепловое излучение Солнца, но поглощает большую часть теплового излучения Земли, то есть препятствует остыванию поверхности планеты. Если концентрация углекислоты в атмосфере уменьшится в два раза, то средние годовые температуры упадут на 4–5 градусов по Цельсию, что скорее всего приведет к новому ледниковому периоду.
Интересную гипотезу выдвинул вулканолог И.В. Мелекесцев. Он сопоставил периоды великих похолоданий с периодами увеличения вулканической активности. Вулканическая деятельность приводит не только к загрязнению атмосферы вулканическим пеплом, но и способна изменить газовый состав и температуру воздушной оболочки нашей планеты. Во время извержений вулканы выбрасывают в верхние слои атмосферы миллиарды тонн пепла. Мощные воздушные потоки быстро распространяют пепел над поверхностью земного шара. Например, пепел вулкана Безымянного в течение двух дней после извержения в 1956 году был перенесен по верхним слоям атмосферы на противоположную сторону земного шара и обнаружен над Лондоном. Загрязненная атмосфера теряет прозрачность для солнечной радиации и значительно ослабляет ее. Также пепел способствует конденсации водяных паров в атмосфере, в результате чего небо затягивается сплошной облачной пеленой, которая еще больше уменьшает интенсивность солнечного излучения. Например, увеличение облачности на десять процентов влечет за собой снижение среднегодовой температуры на два градуса по Цельсию. В наше время не раз происходили крупные вулканические извержения, но они были разнесены по времени на десятки лет, поэтому не смогли существенно повлиять на изменение климата.
На протяжении четвертичного периода интенсивность вулканической активности не раз менялась. Этот вывод был сделан после изучения осадочных пород на дне Тихого и Атлантического океанов. Причем время осаждений особенно насыщенных пеплом слоев совпадает с периодами сильных оледенений. Кстати, надо заметить, современная вулканическая деятельность не оставляет существенного следа в осадочных материалах. Значит, понижение температуры вызывалось более широкомасштабной вулканической активностью – как по числу, так и по силе извержений. На сегодня точно установлено: эпохи похолоданий и активного вулканизма проходили одновременно на Камчатке и в некоторых других тектонически активных зонах. Связь этих двух природных катастрофических явлений очевидна. Но и здесь есть исключения. В осадочных породах позднемеловой эпохи был обнаружен большой слой вулканического пепла, хотя расширения ледниковых образований в то время не происходило.
Так что же все-таки выводило природные климатические весы из равновесия, что являлось причиной резкого похолодания? На этот вопрос точного ответа пока нет, есть лишь предположения, которые мы уже изложили. Но вполне резонно встает следующий вопрос: возможна ли подобная катастрофа сейчас?
Можно почти с полной уверенностью ответить – да. Вот один из возможных вариантов развития событий. Научные исследования показывают, что содержание углекислого газа в атмосфере неуклонно растет с пугающими темпами. Если так будет продолжаться и дальше, его концентрация в атмосфере через 300 лет удвоится, значит средняя температура воздуха повысится на 2–3 градуса. Следствием такого повышения температуры может быть значительное нарушение процесса оледенения, никто не знает, какие катастрофические последствия повлечет за собой данный факт.
Вот еще одна не менее печальная гипотеза. Антарктический материковый ледник очень-очень медленно сползает в океан. Это происходит потому, что в глубине льдов высокое давление вызывает понижение точки таяния льда, в результате чего образуется тончайшая прослойка воды. Эта прослойка и позволяет ледяным глыбам, скользя, двигаться. Расчеты показывают: если размеры ледяного массива увеличатся до пяти километров, давление станет столь высоким, что возникший водный слой позволит ледникам быстро и легко съехать в океанические воды. Некоторые ученые даже считают, что именно это уже и происходило. Такой вывод можно сделать, отследив изменения в росте коралловых рифов, произошедшие приблизительно 120 тысяч лет тому назад. Специалисты уверены, тогда неожиданно уровень Тихого океана вырос на восемь метров, температура океанических вод упала на два градуса. Итак, представим далее, что океаническую поверхность заполнят гигантские айсберги. Как известно, белое отражает большую часть теплового излучения, значит, земной шар станет меньше нагреваться, то есть наступит общее похолодание – новый ледниковый период, который будет тяжелейшим испытанием для всего живого на Земле, в том числе и для современного человека.
Трудно представить, как удалось выжить в неимоверно сложных условиях последнего ледникового периода нашему далекому предку – первобытному человеку. Животные, приспосабливаясь к новым условиям, изменили свой внешний облик (например, появление большого слоя подкожного жира), образ жизни (например, стали впадать в зимнюю спячку) и даже поменяли среду обитания (например, как морские млекопитающие, перешедшие с суши в море, более теплое и более богатое пищей). Человек адаптировался к экстремальным условиям Севера иначе. Он не изменился внешне, зато активизировались его внутренние обменные процессы. Для этого, конечно, была необходима особая пища, обладающая очень высокой энергетической ценностью. В условиях Севера это мог быть только чистый жир. Для жителей других районов пища, например, эскимосов, совершенно неприемлема. Обычный эскимосский ужин – кусок свежего подкожного сала. Акклиматизация эскимосов завершилась успешно, благодаря тому что они сумели построить свой образ жизни в максимальном соответствии с суровыми полярными условиями. Жители Севера овладели высоким мастерством охоты для добывания достаточного количества пищи, создали свою, непонятную нам, но жизненно важную для них, культуру. Некоторые из эскимосских обычаев могут показаться нам чудовищными (обмен женами, умерщвление стариков), а другие – прекрасными, достойными подражания (великая любовь к детям), но только все они вместе могли уберечь человеческое сообщество от гибели в жестких условиях Крайнего Севера.
Конечно, на первый взгляд это может показаться парадоксальным, но научные исследования палеонтологов доказывают: ледниковые периоды стимулировали эволюционные процессы у целого ряда живых организмов. На островах Эллесмер и Аксель Хейберг архипелага Свердруп в северной Канаде были обнаружены останки живых организмов, подтверждающие, что распространение новых видов шло из приполярной зоны в субтропические области. Климат на вышеуказанных островах в начале третичного периода был достаточно мягким, летний световой день очень длинным. Это способствовало бурному развитию таких отрядов древних животных, как жвачные, носорогообразные, лемурообразные, насекомоядные, и многих других видов. Версию распространения организмов с Севера на Юг подтверждают и находки больших млекопитающих в Сибири. Возраст останков животных неоспоримо доказывает: именно сибирские районы были родиной предков сегодняшних крупных млекопитающих.
Американские ученые, проведя исследования в Арктике, сделали вывод, что растения мелового периода (около 60 миллионов лет тому назад) пришли в Северную Америку именно из Арктики, где они появились на 18 миллионов лет раньше, чем в Северной Америке. Этот вывод касается и позвоночных, они тоже появились в северных районах на 2–4 миллиона лет раньше, чем в зонах нынешнего обитания.
Почему же так произошло, ведь тропики – самая благоприятная для жизни среда. Ответ таков: изобилие пищи и мягкий климат приостанавливает борьбу за выживаемость. Живым организмам не нужно больше приспосабливаться, и эволюционные процессы затормаживаются.
На Севере жесткие природные условия: зимние холода, летние засухи, нехватка пищи и так далее приводят к усилению конкуренции среди видов, заставляют их все лучше адаптироваться, бороться за выживание. Таким образом, теплый климат субарктических областей с долгими световыми днями породил богатую флору, а затем и разнообразную фауну. Последующие похолодания привели к переселению северных организмов в более теплые районы и распространили их по планете.
Последний же ледниковый период, по всей видимости, сыграл огромную роль в эволюции человека. Опасность гибели привела первобытного человека к развитию высоких умственных способностей, рождению интеллекта, ведь как иначе мог он, слабый и беззащитный, существовать в столь суровых климатических условиях. Несомненно, большая часть наших прародителей умерла от голода и холода. Выжили лишь самые сильные, самые сообразительные!