Климаты далекого прошлого (70—0,5 млн. лет назад)Может ли человек изменить климатПросмотров: 19806Комментарии: 015 декабря 2010 г.
Северный полюс не был холодным, потому «то океанические течения проходили через полюс и приносили с собой большие количества тепла. — П. П. Лазарев
Возраст нашей планеты насчитывает свыше пяти миллиардов лет. Климат на ее поверхности изменялся неоднократно. Но нам нет нужды углубляться в чрезмерно далекие времена. Да и материалов по этим изменениям очень мало. Отметим лишь, что даже за последние несколько сот миллионов лет, в отношении которых геологическая и палеогеографическая документации имеют достаточную полноту и надежность, фиксируются крупные изменения климата. Они сопровождались значительными Понижениями температуры и континентальными оледенениями, подобными ледниковому периоду, в котором мы живем. Однако такие изменения были очень редки. К их числу можно отнести оледенение верхнего палеозоя примерно 200—220 млн. лет назад, а также еще три-четыре оледенения более древнего возраста. Менее значительные понижения температуры, сопровождавшиеся оледенением лишь некоторых высоких и удаленных от экватора горных систем, происходили несравненно чаще.
Но все они не были продолжительными. Так, время переживаемого нами ледникового периода вместе с межледниковьями оценивается лишь в полмиллиона лет. Наоборот, мягкие климатические условия были в сотни раз длительнее. Поэтому мы вправе считать, что мягкий климатический режим, гораздо более теплый, чем тот, который мы наблюдаем Ныне в северных полярных и умеренных широтах, присущ Земле в неизмеримо большей мере, чем современный ледниковый. В этом легко убедиться, рассматривая подробно изменения климата за последнюю геологическую эру — кайнозой. Кайнозойская эра делится на два очень неравных периода: теплый третичный, насчитывающий около 70 млн. лет, и холодный четвертичный (ледниковый, антропоген), продолжающийся в наши дни и насчитывающий (по оценкам различных исследователей) от 500 до 800 тыс. лет. Примерно 80 млн. лет назад, на рубеже мезозоя и кайнозоя, Земля переживала один из наиболее благоприятных климатических оптимумов. Он иногда именуется мел-палеогеновым. Тогда климат субполярных широт напоминал современный субтропический. Арктические острова и Антарктида были покрыты лесами. Температура поверхностных вод Арктического бассейна позднего мелового времени в районе Аляски и Сибири достигала 14°С, а на экваторе она была лишь ненамного выше, чем в наши дни.
В этом географическом парадоксе нет ничего удивительного. Даже при современных ледниковых условиях поверхностные воды Мирового океана с температурой от 20 до 27—28° занимают 53% площади, а с температурой 4° и ниже только 13%, что отвечает средней температуре 17,4°. Следует иметь в виду, что в позднемеловое время Северный Полярный бассейн имел более интенсивный водообмен с экваториальными бассейнами, чем ныне (рис. 2). Кроме того, в современных холодных условиях Земля теряет тепло в объемах несравненно больших, чем при более теплом климатическом режиме: на отражение солнечной радиации ледяными полями, плавающими на поверхности Мирового океана, и ледяными щитами, покрывающими Антарктиду и Гренландию; на отражение радиации теми пространствами суши, которые ежегодно покрываются снегом на несколько месяцев; в мировое пространство, потому что содержание водяных паров в атмосфере из-за более низкой температуры понижается.
Наконец, повышенное отражение солнечной радиации пустынями, альбедо которых выше альбедо любого растительного покрова, тоже отбирает у Земли тепло. В мел-палеогеновый оптимум пустынь не было. Они сформировались в конце неогена в результате значительного похолодания в высоких широтах, а потому и общего снижения испарения с поверхности Мирового океана. Наиболее аридные 2 области, площадью меньше современных пустынь, покрывались тропической саванной с галерейными лесами и оазисами в долинах рек.
Разделение на климатические зоны, которое является следствием резкого температурного контраста между полюсами и экватором, было в те времена как бы стерто за счет более высоких температур в полярных зонах обоих полушарий. Одни и те же виды и роды растений найдены в отложениях Гренландии, Шпицбергена, Медвежьих островов, Северной Америки, Западной Европы, СССР, Австралии, Антарктиды, Африки. Но около 70 млн. лет назад началась крупнейшая депрессия Мирового климата, кульминация которой наступила 18—20 тыс. лет назад. В это время происходило устойчивое и нарастающее охлаждение Земли. На рис. 3 хорошо видно, как падала температура самого холодного месяца, а вместе с ней сумма годовых осадков в районах Киева, Средней Азии и Якутска и как менялась среднегодовая температура в Западной Европе. Поразительная синхронность и однозначность изменения всех температур и осадков отлично свидетельствует об их взаимосвязи. Посмотрим, как по мере депрессии Мирового климата в третичном периоде холод обеднял растительный покров в северных широтах.
В палеоцене под 82° северной широты, на Земле Гриннелла росли озерная лилия, роза, тополь, береза; в Гренландии — каштан, виноградная лоза, гинкго, дуб и др. Магнолии доходили иногда до 70° северной широты. Климат Поволжья был теплый и влажный, такой, как сейчас на юге Японии и в Юго-Восточном Китае. Здесь росли пальмы, папоротники, вечнозеленые дубы, лавровые деревья. Среди вечнозеленых густых лесов встречаются, однако, как и ныне в Китае и Японии, формы более умеренного климата с опадающими листьями — бук, береза, дуб, тополь, ясень. В эоцене на Шпицбергене, Крайнем Севере, Европейской части СССР и Северном Урале произрастали субтропические хвойно-широколиственные леса с участием падуба, мирты, пальмы, а на севере Якутии и Новосибирских островах — тополь, секвойя, сосна. Северная граница пальм достигала бухты Кука на Аляске, т.е. 62° северной широты; флора, очень сходная с флорой Юго-Востока Азии, была распространена на севере Канады, в Гренландии и Испании. Вся территория СССР, кроме, возможно, высоких гор, была покрыта вечнозелеными лесами. На Украине росли пальмы, ныне распространенные в Индокитае, на Филиппинских островах и в Индо-Малайском архипелаге. Но уже в конце эоцена начинается похолодание.
В олигоцене температура глубинных вод под экватором, которая в конце мезозойской эры равнялась 14°, падает до 10,4+0,5°. Похолодание климата прогрессирует и принимает еще более четкий планетарный характер. На территории, СССР смещаются границы лесных зон. Субтропические палеогеновые, так называемые полтавские леса, под влиянием более низких температур на северо-востоке, самой холодной области Евразии, отступают на юго-запад и замещаются листопадными лесами умеренного типа — тургайскими, которые, распространяясь на запад, пересекают границу Урала. Европа охлаждается более медленно: наряду с формами умеренного климата (тополь, орешник, граб, бук, каштан, виноград и др.) встречаются и тропические пальмы, хлебное дерево и др.
В миоцене ускорился процесс миграции из северовосточных областей Евразии на юго-запад к теплой Атлантике наиболее влаго- и теплолюбивой растительности. Исследования показали, что в первой половине миоцена в лесах Верхоянско-Колымской области еще встречались тсуга, кедр, таксодиевые, богатый набор сережкоцветных и широколиственных пород — орех, каштан, липа, бук. К концу миоцена состав лесов обедняется за счет широколиственных, таксодиевых, тсуги. На Новосибирских островах еще продолжали произрастать секвойи и болотный кипарис, следовательно, в то время в Арктическом бассейне дрейфующие льды существовать не могли. В Западной Европе миоценовая флора напоминает современную флору атлантических штатов Северной Америки, Южного Китая и Закавказья. Во Франции растут различные лавровые, секвойя, бамбук, пальмы, древовидные папоротники. В первой половине миоцена в Крыму господствует теплый и влажный климат, весьма близкий к влажному субтропическому климату типа Закавказья при годовых осадках более 1000 мм, с ровным годовым ходом и среднемесячными температурами зимой не ниже нуля.
Во второй половине отмечается переход к средиземноморскому климату (влажному в зимнее полугодие). В области Ставрополья, Нижней Волги, Нижнего Донаги Южной Украины, ныне входящих в степную зону, до начала верхнемиоценового века удерживались богатые по составу широколиственные буково-дубовые леса с реликтами вечнозеленых растений. Сарматская флора Южной Украины имела ярко выраженный характер современной растительности умеренных широт Китая: каштан, граб, клен, орех, бук, дубы, лавр и другие деревья, главным образом с опадающей листвой. Сарматская флора Таганрога была богаче современной флоры Западного Закавказья. В мэотисе (конец миоцена) флора и фауна Украины также свидетельствуют о более теплом и влажном климате, чем современный. На юго-западе обнаружены носорог, антилопа, жираф, страус и др. В миоцене степной растительности на пространствах современных южнорусских степей еще не было.
В плиоцене топография континентов и, видимо, дна Мирового океана приняла почти современное очертание. Температура придонных вод у экватора в верхнем плиоцене упала до 2,2°; ныне она равна в среднем 1,75°. Однако в среднем температура поверхностных вод океанов еще достаточно высока. У Исландии она на 5° выше, чем в настоящее время, а в Арктическом бассейне близка к температуре воды современных морей Северной Европы и Тихого океана, но не Арктики. Следовательно, Арктический бассейн в то время также еще не имел ледяного покрова, и разница температур между экватором и Северным полюсом была примерно в два раза меньше, чем в наше время. Несмотря на то что в течение неогена похолодание прогрессировало, к концу плиоцена климат оставался еще довольно мягким. В Причерноморье существовала богатая фауна саваннового типа, в составе которой отмечается ряд теплолюбивых форм. На Амуре росли гинкго, дзельква, ильм. В Восточной Сибири лиственная тайга замещалась хвойными лесами. В пределах Якутии по крайней мере до начала антропогена сохраняются такие тепло- и влаголюбивые растения, как бразиния, американский серый орех и др. На территории Европейской части СССР в плиоцене леса еще господствуют в гораздо большей степени, чем ныне, хотя и теряют субтропические элементы, которые были вкраплены в листопадные леса миоцена. Нахождение в Западной Европе остатков гиппопотама в верхнеплиоценовых отложениях показывает, что климат в то время был значительно теплее современного.
Приведенные примеры иллюстрируют важное положение — при идентичности (по крайней мере в крупных частях) топографии континентов и очертаний берегов Мирового океана и при отсутствии дрейфующих льдов в Арктическом бассейне на пространствах Евразии, в том числе и на территории СССР, климат был более благоприятный, чем в наши дни, растительный мир, тепло- и влаголюбивый более разнообразен, площадь современных пустынь меньше и не так аридна, области, ныне подверженные засухам, увлажнены значительно лучше. В целом биологическая продуктивность была несравненно выше, чем в наше время. Та же картина наблюдалась и на северо-американском континенте. Третичный период заканчивается плиоценом. Как мы видели, на всем его протяжении с определенным ускорением происходило охлаждение всей поверхности Земли. В наибольшей мере охлаждались полярные широты, в наименьшей — экваториальные. На последнем этапе плиоцена охлаждение создало такой «холодный фон», достигло такого «кризисного порога», что дальнейшее, даже незначительное понижение температуры вызывало оледенение поверхности Полярного бассейна, а затем и оледенение северных областей континентов. С появлением оледенения северных полярных широт начался новый период в геологической истории Земли. Он получил название «четвертичный» по времени и «ледниковый» по содержанию. Учитывая появление в этот период человека, академик А. П. Павлов предложил новое название — «антропоген».