Великое четвертичное оледенение
Всю геологическую историю Земли, которая длится уже несколько миллиардов лет, геологи разделили на эры и периоды. Последний из них, продолжающийся и сейчас, четвертичный период. Он начался почти миллион лет назад и ознаменовался обширным распространением ледников на земном шаре - Великим оледенением Земли.
Под мощными шапками льда оказались северная часть Северо-Американского континента, значительная часть Европы, а возможно, также и Сибирь (рис. 10). В южном полушарии подо льдом, как и сейчас, находился весь Антарктический материк. Льда на нем было больше - поверхность ледникового покрова поднималась на 300 м выше своего современного уровня. Однако по-прежнему Антарктида со всех сторон была окружена глубоководным океаном, и льды не могли продвигаться к северу. Море мешало расти антарктическому гиганту, а материковые ледники северного полушария расползались к югу, превращая цветущие пространства в ледяную пустыню.
Человек ровесник Великого четвертичного оледенения Земли. Первые его предки - обезьянолюди - появились в начале четвертичного периода. Поэтому некоторые геологи в частности русский геолог А. П. Павлов, предложили называть четвертичный период антропогеновым (по-гречески «антропос» - человек). Прошло несколько сот тысяч лет прежде чем человек принял свой современный облик Наступание ледников ухудшало климат и условия жизни древних людей которые должны были приспосабливаться к окружающей их суровой природе. Людям приходилось вести оседлый образ жизни, строить жилища, изобретать одежду, использовать огонь.
Достигнув наибольшего развития 250 тыс. лет назад, четвертичные ледники стали постепенно сокращаться. Ледниковый период не был единым на протяжении всего четвертичного времени. Многие ученые считают, что за это время ледники по крайней мере трижды совершенно исчезали, сменяясь эпохами межледниковья, когда климат был теплее современного. Однако на смену этим теплым эпохам вновь приходили похолодания, и ледники распространялись вновь. Сейчас мы живем, по-видимому, в конце четвертой стадии четвертичного оледенения. После освобождения Европы и Америки из-подо льда эти материки стали подниматься - так земная кора реагировала на исчезновение ледниковой нагрузки, давившей на нее многие тысячи лет.
Ледники «уходили», и вслед за ними к северу распространялась растительность, животные и, наконец, селились люди. Поскольку ледники в разных местах отступали неравномерно, так же неравномерно расселялось и человечество.
Отступая, ледники оставляли после себя сглаженные скалы - «бараньи лбы» и валуны, покрытые штриховкой. Эта штриховка образуется от движения льда по поверхности скал. По ней можно определить, в какую сторону двигался ледник. Классическая область проявления этих черт - Финляндия. Ледник отступил отсюда совсем недавно, менее десяти тысяч лет назад. Современная Финляндия - это край бесчисленного множества озер, лежащих в неглубоких впадинах, между которыми поднимаются невысокие «курчавые» скалы (рис. 11). Здесь все напоминает о былом величии ледников, об их движении и огромной разрушительной работе. Закроешь глаза- и сразу представляется, как медленно, год за годом, столетие за столетием, ползет здесь мощный ледник, как выпахивает он свое ложе, отламывает огромные глыбы гранита и несет их на юг, в сторону Русской равнины. Не случайно, именно находясь в Финляндии, П. А. Кропоткин задумался над проблемами оледенения, собрал множество разрозненных фактов и сумел заложить основы теории ледникового периода на Земле.
Подобные же уголки есть и на другом «конце» Земли - в Антарктиде; недалеко от поселка Мирного, например, расположен «оазис» Бангера - свободный ого льда участок суши площадью в 600 км2. Когда пролетаешь над ним, под крылом самолета поднимаются небольшие беспорядочные холмы, а между ними змеятся причудливой формы озера. Все так же, как в Финляндии и… совсем не похоже, потому что в «оазисе» Бангера нет главного - жизни. Ни одного деревца, ни одной травинки - только лишайники на скалах, да водоросли в озерах. Наверное, такими же, как этот «оазис», были когда-то все территории, недавно освободившиеся из-подо льда. С поверхности «оазиса» Бангера ледник ушел всего несколько тысяч лет назад.
Четвертичный ледник распространялся и на территорию Русской равнины. Здесь движение льда замедлялось, он начинал все больше таять, и где-то на месте современного Днепра и Дона из-под края ледника вытекали мощные потоки талых вод. Тут проходила граница его максимального распространения. Позже на Русской равнине находили много остатков распространения ледников и прежде всего - крупные валуны, вроде тех, что часто встречались на пути русских былинных богатырей. В раздумье останавливались у такого валуна герои старинных сказок и былин, прежде чем выбрать свою далекую дорогу: направо, налево или прямо пойти. Эти валуны издавна бередили воображение людей, которые не могли понять, как такие колоссы оказывались на равнине среди густого леса или бескрайних лугов. Придумывали различные сказочные причины, не обошлось и без «всемирного потопа», во время которого море будто бы принесло эти каменные глыбы. Но все объяснялось гораздо проще - огромному потоку льда мощностью в несколько сот метров ничего не стоило «подвинуть» эти валуны на тысячу километров.
Почти на полпути между Ленинградом и Москвой есть живописный холмисто-озерный край - Валдайская возвышенность. Здесь среди густых хвойных лесов и распаханных полей плещутся воды множества озер: Валдайского, Селигера, Ужино и других. Берега этих озер изрезаны, на них много островов, густо заросших лесами. Именно здесь проходила граница последнего распространения ледников на Русской равнине. Это ледники оставили после себя странные бесформенные холмы, понижения между ними заполнили своими талыми водами, и впоследствии растениям пришлось много поработать, чтобы создать себе хорошие условия для жизни.
О причинах великих оледенений
Итак, ледники на Земле были не всегда. Даже в Антарктиде найден каменный уголь - верный признак того, что здесь был теплый и влажный климат с богатой растительностью. Вместе с тем геологические данные свидетельствуют о том, что великие оледенения повторялась на Земле неоднократно через каждые 180-200 млн. лет. Наиболее характерные следы оледенений на Земле - особые породы - тиллиты, т. е. окаменевшие остатки древних ледниковых морен, состоящие из глинистой массы с включением крупных и мелких штрихованных валунов. Отдельные толщи тиллитов могут достигать десятков и даже сотен метров.
Причины таких крупных изменений климата и возникновение великих оледенений Земли до сих пор остаются загадкой. Высказано много гипотез, но ни одна из них не может пока претендовать на роль научной теории. Многие ученые искали причину похолодания вне Земли, выдвигая астрономические гипотезы. Одна из гипотез - что оледенение возникало, когда в связи с колебанием расстояния между Землей и Солнцем изменялось количество солнечного тепла, получаемого Землей. Это расстояние зависит от характера движения Земли по орбите вокруг Солнца. Предполагали, что оледенение наступало тогда, когда зима приходится на афелий, т. е. точку орбиты, наиболее далеко отстоящую от Солнца, при максимальной вытянутости земной орбиты.
Однако последние исследования астрономов показали, что только изменения количества солнечного излучения, попадающего на Землю, недостаточно, чтобы возник ледниковый период, хотя такое изменение и должно иметь свои последствия.
Развитие оледенения связывают и с колебаниями активности самого Солнца. Гелиофизики уже давно выяснили, что темные пятна, вспышки, протуберанцы появляются на Солнце периодически, и даже научились предсказывать их возникновение. Оказалось, что солнечная активность периодически изменяется; существуют периоды разной длительности: 2-3, 5-6, 11, 22 и около ста лет. Может так случиться, что кульминации нескольких периодов разной длительности совпадут, и солнечная активность будет особенно велика. Так, например, было в 1957 г. - как раз в период Международного геофизического года. Но может быть наоборот - совпадут несколько периодов пониженной солнечной активности. Это может вызвать развитие оледенения. Как мы увидим дальше, подобные изменения солнечной активности отражаются на деятельности ледников, но вряд ли они способны вызвать великое оледенение Земли.
Другую группу астрономических гипотез можно назвать космической. Это предположения, что на похолодание Земли влияют различные участки Вселенной, которые проходит Земля, двигаясь в космосе вместе со всей Галактикой. Одни считают, что похолодание происходит, когда Земля «проплывает» участки мирового пространства, заполненные газом. Другие-когда она проходит через облака космической пыли. Третьи утверждают, что «космическая зима» на Земле бывает, когда земной шар находится в апогалактии - точке, наиболее удаленной от той части нашей Галактики, где расположено больше всего звезд. На современном этапе развития науки нет возможности подкрепить фактами все эти гипотезы.
Наиболее плодотворны гипотезы, в которых причина изменения климата предполагается на самой Земле. По мнению многих исследователей, похолодание, вызывающее оледенение, может возникать в результате изменений в расположении суши и моря, под влиянием движения материков, из-за перемены направления морских течений (так, течение Гольфстрим ранее было отклонено выступом суши, простиравшимся от Ньюфаундленда к островам Зеленого мыса). Широко известна гипотеза, по которой во время эпох горообразования на Земле поднимавшиеся крупные массы континентов попадала в более высокие слои атмосферы, охлаждались и становились местами зарождения ледников. По этой гипотезе эпохи оледенения связаны с эпохами горообразования, более того, они обусловлены ими.
Климат может значительно меняться и в результате изменения наклона земной оси и перемещения полюсов, а также вследствие колебаний состава атмосферы: становится больше вулканической пыли либо меньше углекислого газа в атмосфере- и на Земле значительно холодает. В последнее время ученые стали связывать появление и развитие оледенения на Земле с перестройкой циркуляции атмосферы. Когда при одном и том же климатическом фоне земного шара в отдельные гористые районы попадает слишком много осадков, то там возникает оледенение.
Несколько лет назад американские геологи Юинг и Донн выдвинули новую гипотезу. Они предположили, что Северный Ледовитый океан, сейчас покрытый льдом, временами оттаивал. В этом случае с поверхности арктического моря, свободного ото льда, происходило усиленное испарение, а потоки влажного воздуха направлялись к полярным областям Америки и Евразии. Здесь, над холодной поверхностью земли, из влажных воздушных масс выпадали обильные снега, не успевавшие растаять за лето. Так на материках возникли ледниковые покровы. Расползаясь, они спускались и к северу, окружая ледяным кольцом арктическое море. В результате превращения части влаги в лед уровень мирового океана понизился на 90 м, теплый Атлантический океан перестал сообщаться с Северным Ледовитым океаном, и тот постепенно замерз. Испарение с его поверхности прекратилось, снега на материках стало выпадать меньше, и питание ледников ухудшилось. Тогда ледниковые покровы стали оттаивать, уменьшаться в размерах, а уровень мирового океана повысился. Снова Северный Ледовитый океан стал сообщаться с Атлантическим океаном, воды его потеплели, и ледяной покров на его поверхности начал постепенно исчезать. Цикл развития оледенения начался сначала.
Эта гипотеза объясняет некоторые факты, в частности несколько наступаний ледников в течение четвертичного периода, но на главный вопрос: какова причина оледенений Земли,- она также не отвечает.
Итак, нам пока неизвестны причины великих оледенений Земли. С достаточной степенью достоверности можно говорить лишь о последнем оледенении. Обычно ледники сокращаются неравномерно. Бывают периоды, когда их отступание подолгу задерживается, а иногда они быстро продвигаются вперед. Подмечено, что подобные колебания ледников происходят периодически. Наиболее длительный период смены отступаний и наступаний продолжается многие столетия.
Некоторые ученые считают, что изменения климата на Земле, с которыми связано и развитие ледников, зависит от взаиморасположения Земли, Солнца и Луны. Когда три этих небесных тела находятся в одной плоскости и на одной прямой, резко возрастают приливы на Земле, изменяется циркуляция воды в океанах и движение воздушных масс в атмосфере. В конечном счете на земном шаре несколько возрастает количество выпадающих осадков и понижается температура, что приводит к росту ледников. Такое увеличение увлажненности земного шара повторяется через каждые 1800- 1900 лет. Последние два таких периода приходились на IV в. до н. э. и первую половину XV в. н. э. Наоборот, в промежутке между этими двумя максимумами условия для развития ледников должны быть менее благоприятны.
На том же основании можно предположить, что в современную нам эпоху ледники должны отступать. Посмотрим, как в действительности вели себя ледники в последнее тысячелетие.
Развитие оледенения в последнее тысячелетие
В X в. исландцы и норманны, плавая по северным морям, обнаружили южную оконечность необозримо большого острова, берега которого заросли густой травой и высоким кустарником. Это так поразило моряков, что они назвала остров Гренландия, что означает «Зеленая страна».
Почему же таким цветущим был в то время ныне самый оледенелый на земном шаре остров? Очевидно, особенности тогдашнего климата привели к отступанию ледников, таянию морского льда в северных морях. Норманны смогли на небольших судах свободно проходить от Европы до Гренландии. На берегу острова были основаны поселки, но просуществовали они недолго. Ледники вновь стали наступать, «ледовитость» северных морей возросла, и попытки в последующие века достичь Гренландии обычно кончались неудачей.
К концу первого тысячелетия нашей эры сильно отступили и горные ледники в Альпах, на Кавказе, в Скандинавии и Исландии. Стали проходимы некоторые перевалы, раньше занятые ледниками. Освободившиеся от ледников земли начали возделывать. Проф. Г. К. Тушинский недавно обследовал развалины поселений алан (предков осетин) на Западном Кавказе. Оказалось, что многие постройки, относящиеся к X в., находятся в местах, ныне совершенно не пригодных для жилья из-за частых и разрушительных сходов лавин. Значит, тысячу лет назад не только ледники «отодвигались» ближе к гребням гор, но и лавины здесь не сходили. Однако в дальнейшем зимы стали все более суровыми и снежными, лавины начали падать все ближе к жилым постройкам. Аланам пришлось строить специальные противолавинные дамбы, их остатки можно видеть и сейчас. В конце концов, жить в прежних селениях оказалось невозможно, и горцам пришлось селиться ниже по долинам.
Близилось начало XV в. Условия жизни становились все суровее, и наши предки, не понимавшие причин такого похолодания, очень тревожились за свое будущее. Все чаще в летописях появляются записи о холодных и трудных годах. В Тверской летописи можно прочесть: «В лето 6916 (1408 г.)… бе же тогда зима тяжка и студено зело, снежна преизлишне», или «В лето 6920 (1412 г.) зима была бысть снежна вельми, и потому на весну бысть вода велика и сильна». В Новгородской летописи сказано: «В лето 7031 (1523 г.)… тое же весны, на Троицын день, пала туча снега велика, да лежал снег на земли 4 дни, да много мерзло живота, коней и коров, и птицы мерли в лесу». В Гренландии из-за наступившего похолодания к середине XIV в. перестали заниматься скотоводством и земледелием; связь между Скандинавией и Гренландией нарушилась из-за обилия морского льда в северных морях. В отдельные годы замерзало Балтийское и даже Адриатическое море. Начиная с XV и вплоть до XVII в. горные ледники наступали в Альпах и на Кавказе.
Последнее большое наступание ледников относится к середине прошлого столетия. Во многих горных странах они продвинулись довольно далеко. Путешествуя по Кавказу, Г. Абих в 1849 г. обнаружил следы быстрого наступания одного из ледников Эльбруса. Этот ледник вторгся в сосновый лес. Многие деревья были поломаны и лежали на поверхности льда или торчали сквозь тело ледника, а кроны их были совершенно зелеными. Сохранились документы, повествующие о частых ледяных обвалах с Казбека во второй половине XIX в. Иногда из-за этих обвалов нельзя было проехать по Военно-Грузинской дороге. Следы быстрых наступаний ледников в это время известны почти во всех обжитых горных странах: в Альпах, на западе Северной Америки, на Алтае, в Средней Азии, а также в Советской Арктике и в Гренландии.
С приходом XX столетия на земном шаре почти повсеместно начинается потепление климата. Оно связано с постепенным увеличением солнечной активности. Последний максимум солнечной активности был в 1957-1958 гг. В эти годы наблюдалось большое количество солнечных пятен и чрезвычайно сильных вспышек на Солнце. В середине нашего столетия совпали максимумы трех циклов солнечной активности- одиннадцатилетнего, векового и сверхвекового. Не следует думать, что усиление активности Солнца приводит к увеличению тепла на Земле. Нет, так называемая солнечная постоянная, т. е. величина, показывающая, сколько тепла приходит на каждый участок верхней границы атмосферы, остается неизменной. Но усиливается поток заряженных частиц от Солнца к Земле и общее воздействие Солнца на нашу планету, и интенсивность циркуляции атмосферы на всей Земле увеличивается. К полярным областям устремляются потоки теплого и влажного воздуха из тропических широт. А это приводит к довольно резкому потеплению. В полярных областях резко теплеет, а затем теплеет и на всей Земле.
В 20-30-х годах нашего столетия средняя годовая температура воздуха в Арктике возросла на 2-4°. Граница морских льдов отодвинулась к северу. Северный морской путь стал проходимее для морских судов, срок полярной навигации удлинился. Ледники Земли Франца-Иосифа, Новой Земли и других арктических островов за последние 30 лет быстро отступают. Именно в эти годы разрушился один из последних шельфовых ледников Арктики, находившийся на Земле Элсмира. В наше время ледники отступают и в подавляющем большинстве горных стран.
Еще несколько лет назад почти ничего нельзя было сказать о характере изменения температур в Антарктике: здесь было слишком мало метеорологических станций и почти совсем не было экспедиционных исследований. Но после подведения итогов Международного геофизического года стало ясно, что в Антарктике, как и в Арктике, в первой половине XX в. температура воздуха повышалась. Этому есть несколько интересных доказательств.
Старейшая антарктическая станция - Литл-Америка на шельфовом леднике Росса. Здесь с 1911 по 1957 г. средняя годовая температура повысилась более чем на 3°. На Земле Королевы Мери (в районе современных советских исследований) за период с 1912 г. (когда здесь проводила исследования Австралийская экспедиция под руководством Д. Моусона) по 1959 г. средняя годовая температура возросла на 3,6е.
Мы уже говорили, что на глубине 15-20 м в толще снега и фирна температура должна соответствовать средней годовой. Однако в действительности на некоторых внутриматериковых станциях температура на этих глубинах в скважинах оказалась на 1,3-1,8° ниже, чем средние годовые температуры за несколько лет. Интересно, что с углублением в эти скважины температура продолжала понижаться (вплоть до глубины 170 м), тогда как обычно с увеличением глубины температура горных пород становится выше. Такое необычное понижение температуры в толще ледникового покрова - отражение более холодного климата тех лет, когда происходило отложение снега, оказавшегося теперь на глубине нескольких десятков метров. Наконец, очень показательно, что крайняя граница распространения айсбергов в Южном океане сейчас располагается на 10-15° широты южнее по сравнению с 1888-1897 гг.
Казалось бы, такое существенное увеличение температуры за несколько десятилетий должно привести к отступанию антарктических ледников. Но тут-то и начинаются «сложности Антарктиды». Частично они связаны с тем, что мы еще слишком мало о ней знаем, а частично объясняются и большим своеобразием ледяного колосса, совершенно не похожего на привычные нам горные и арктические ледники. Попробуем все же разобраться в том, что происходит сейчас в Антарктиде, а для этого познакомимся с ней поближе.
Экология
Ледниковые периоды, которые имели место не раз на нашей планете, всегда были покрыты массой загадок. Мы знаем, что они окутывали холодом целые континенты, превращая их в малообитаемые тундры.
Известно также около 11 таких периодов , причем, все они имели место с регулярным постоянством. Однако многое о них мы все еще не знаем. Предлагаем вам познакомиться с самыми интересными фактами о ледниковых периодах нашего прошлого.
Гигантские животные
К тому времени, как наступил последний ледниковый период, в ходе эволюции уже появились млекопитающие . Животные, которые могли выжить в суровых климатических условиях, были довольно крупные, их тела были покрыты толстым слоем меха.
Ученые назвали этих существ "мегафауной" , которая была способна выживать при низких температурах в районах, покрытых льдом, например, в районе современного Тибета. Более мелкие животные не могли приспособиться к новым условиям оледенения и погибли.
Травоядные представители мегафауны научились находить себе пищу даже под слоями льда и смогли по-разному приспособиться к окружающей среде: например, носороги ледникового периода обладали лопатообразными рогами , с помощью которых раскапывали снежные заносы.
Хищные животные, например, саблезубые кошки, гигантские короткомордые медведи и ужасные волки , прекрасно выживали в новых условиях. Хотя их добыча иногда могла дать отпор в силу своих больших размеров, ее было в изобилии.
Люди ледникового периода
Несмотря на то, что современный человек Homo sapiens не мог похвастаться в то время большими размерами и шерстью, он смог выживать в условиях холодной тундры ледниковых периодов в течение многих тысячелетий.
Условия жизни были суровы, но люди были изобретательны. Например, 15 тысяч лет назад они жили племенами, которые занимались охотой и собирательством, строили оригинальные жилища из костей мамонтов, шили теплую одежду из шкур животных. Когда еды было в изобилии, они делали запасы в вечной мерзлоте - природной морозилке .
В основном для охоты использовались такие орудия труда, как каменные ножи и стрелы. Чтобы поймать и умертвить крупных животных ледникового периода, нужно было использовать специальные ловушки . Когда зверь попадался в такие ловушки, группа людей атаковала его и забивала насмерть.
Малый ледниковый период
Между крупными ледниковыми периодами иногда случались и малые периоды . Нельзя сказать, что они были разрушительными, однако также вызывали голод, болезни из-за неурожая и других проблем.
Самый последний из малых ледниковых периодов начался примерно в 12-14 веках . Самым тяжелым временем можно назвать период с 1500 по 1850 годы . В это время в Северном полушарии наблюдалась достаточно низкая температура.
В Европе было привычным делом, когда замерзали моря, а в гористых районах, например, на территории современной Швейцарии, снег не таял даже летом . Холодная погода оказывала влияние на каждый аспект жизни и культуры. Вероятно, Средние века остались в истории, как "смутное время" еще и потому, что на планете господствовал малый ледниковый период.
Периоды потепления
Некоторые ледниковые периоды на самом деле оказывались вполне теплыми . Несмотря на то, что поверхность земли была окутана льдами, погода устанавливалась сравнительно теплая.
Иногда в атмосфере планеты скапливалось достаточно большое количество углекислого газа, который является причиной появления парникового эффекта , когда тепло удерживается в атмосфере и нагревает планету. При этом лед продолжает образовываться и отражать солнечные лучи обратно в космос.
По мнению экспертов, такое явление приводило к образованию гигантской пустыни со льдом на поверхности , но довольно теплой погодой.
Когда наступит следующий ледниковый период?
Теория о том, что ледниковые периоды происходят на нашей планете через равные промежутки времени, идет в разрез с теориями о глобальном потеплении. Нет никаких сомнений в том, что сегодня наблюдается повсеместное потепление климата , которое, может помочь предотвратить следующий ледниковый период.
Деятельность человека приводит к выбросу углекислого газа, который большей частью виновен в проблеме глобального потепления. Однако у этого газа имеется еще один странный побочный эффект . Согласно исследователями из Университета Кембриджа , выброс CO2 может остановить следующий ледниковый период.
Согласно планетарному циклу нашей планеты, скоро должен наступить следующий ледниковый период, но он может иметь место только в том случае, если уровень углекислого газа в атмосфере будет сравнительно низок . Однако в настоящее время уровни CO2 настолько велики, что ни о каком ледниковом периоде в ближайшее время не может быть и речи.
Даже если человек резко прекратит выброс углекислого газа в атмосферу (что мало вероятно), существующего количества хватит, чтобы предотвращать наступление ледникового периода еще как минимум тысячу лет .
Растения ледникового периода
Легче всего в ледниковый период жилось хищникам : они всегда могли найти себе пищу. Но что же на самом деле ели травоядные?
Оказывается, и для этих животных вполне хватало пропитания. Во времена ледниковых периодов на планете росло немало растений , которые могли выжить в суровых условиях. Степная местность покрывалась кустарниками и травой, которыми питались мамонты и другие травоядные.
Более крупных растений также можно было встретить великое множество: например, в изобилии росли ели и сосны . В более теплых районах встречались березы и ивы . То есть климат по большому счету во многих современных южных районах напоминал тот, что сегодня имеется в Сибири.
Впрочем, растения ледникового периода несколько отличались от современных. Конечно, при наступлении холодов многие растения вымерли . Если растение не было способно адаптироваться к новому климату, у него было два выхода: либо переместиться в более южные зоны, либо погибнуть.
Например, на территории современного штата Виктория на юге Австралии имелось самое богатое разнообразие видов растений на планете, пока не наступил ледниковый период, в результате которого большая часть видов погибла .
Причина ледникового периода в Гималаях?
Оказывается, Гималаи, самая высокая горная система нашей планеты, напрямую связаны с наступлением ледникового периода.
40-50 миллионов лет назад массы суши, где сегодня располагаются Китай и Индия, столкнулись, образовав высочайшие горы. В результате столкновения обнажились огромные объемы "свежих" горных пород из недр Земли.
Эти горные породы подверглись эрозии , а в результате химических реакций из атмосферы стал вытесняться углекислый газ. Климат на планете стал становиться все холоднее, наступил ледниковый период.
Земля-снежок
Во времена разных ледниковых периодов наша планета в основном была окутана льдами и снегами только частично . Даже во время самого сурового ледникового периода лед покрывал только одну треть земного шара.
Однако существует гипотеза, что в определенные периоды Земля все же была полностью покрыта снегом , что сделало ее похожей на гигантский снежок. Жизни все же удалось выжить благодаря редким островкам с относительно малым количеством льда и с достаточным светом для фотосинтеза растений.
Согласно этой теории, наша планета превращалась в снежок по крайней мере однажды, точнее 716 миллионов лет назад .
Райский сад
Некоторые ученые убеждены, что Эдемский сад , описанный в Библии, существовал на самом деле. Предполагают, что он находился в Африке, и именно благодаря ему наши далекие предки смогли выжить во времена ледникового периода .
Примерно 200 тысяч лет назад наступил суровый ледниковый период, который положил конец многим формам жизни. К счастью, небольшая группа людей смогла пережить период сильных холодов. Эти люди переселились в район, где сегодня расположена Южная Африка.
Несмотря на то, что льдом покрылась почти вся планета, этот район оставался свободным ото льда. Тут обитало большое количество живых существ. Почвы этой местности были богаты питательными веществами, поэтому тут было изобилие растений . Созданные природой пещеры использовались людьми и животными в качестве укрытий. Для живых существ это был настоящий рай.
По мнению некоторых ученых, в "Райском саду" жило не более сотни людей , именно поэтому у человека не имеется такого генетического разнообразия, как у большинства других видов. Впрочем, эта теория не нашла научных доказательств.
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.
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Московской области
Международный университет природы, общества и человека «Дубна»
Факультет естественных и инженерных наук
Кафедра экологии и наук о Земле
КУРСОВАЯ РАБОТА
По дисциплине
Геология
Научный руководитель:
к. г.-м.н., доцент Анисимова О.В.
Дубна, 2011
Введение
1. Ледниковая эпоха
1.1 Ледниковые эры в истории Земли
1.2 Протерозойская ледниковая эра
1.3 Палеозойская ледниковая эра
1.4 Кайнозойская ледниковая эра
1.5 Третичный период
1.6 Четвертичный период
2. Последняя ледниковая эпоха
2.2 Флора и фауна
2.3Реки и озёра
2.4Западносибирское озеро
2.5Мировой океан
2.6 Великий ледник
3. Четвертичные оледенения на европейской части России
4. Причины ледниковых эпох
Заключение
Список литературы
Введение
Цель:
Изучить основные ледниковые эпохи в истории Земли и их роль в формировании современного ландшафта.
Актуальность:
Актуальность и значимость данной темы определяется тем, что ледниковые эпохи не так хорошо изучены для полного подтверждения о существовании на нашей Земле.
Задачи:
– провести литературный обзор;
– установить основные ледниковые эпохи;
– получение подробных данных о последних четвертичных оледенениях;
Установить основные причины оледенений в истории Земли.
В настоящее время получено еще мало данных, которые подтверждают распространение на нашей планете в древние эпохи толщ мерзлых пород. Доказательством служат в основном обнаружение древних материковых оледенений по моренным их отложениям и установление явлений механического отрыва пород ложа ледника, переноса и обработки обломочного материала и отложения его после таяния льда. Уплотненные и сцементированные древние морены, плотность которых близка к породам типа песчаников, названы тиллитами. Обнаружение таких образований разного возраста в различных районах земного шара однозначно указывает на неоднократное возникновение, существование и исчезновение ледниковых покровов, а, следовательно, и мерзлых толщ. Развитие ледниковых покровов и мерзлых толщ может происходить асинхронно, т.е. максимальное развитие по площади оледенений и криолитозоны может не совпадать по фазе. Однако в любом случае при этом наличие крупных ледниковых покровов свидетельствует о существовании и развитии мерзлых толщ, которые по площади должны занимать значительно большие территории, чем сами ледниковые покровы.
По Н.М. Чумакову, а также В.Б. Харланду и М.Дж. Хэмбри, интервалы времени, в течение которых формировались ледниковые отложения, именуются ледниковыми эрами (длительностью первые сотни миллионов лет), ледниковыми периодами (миллионы – первые десятки миллионов лет), ледниковыми эпохами (первые миллионы лет). В истории Земли можно выделить следующие ледниковые эры: раннепротерозойскую, позднепротерозойскую, палеозойскую и кайнозойскую.
1. Ледниковая эпоха
Существуют ли ледниковые эпохи? Конечно, да. Доказательства этого неполны, но они вполне определены, и некоторые из этих свидетельств распространяются на большие площади. Доказательства существования пермской ледниковой эпохи присутствуют на нескольких континентах, и кроме того, на континентах обнаружены следы ледников, относящиеся к другим эпохам палеозойской эры вплоть до ее начала, раннекембрийского времени. Даже в гораздо более древних породах, образовавшихся до начала фанерозоя, мы находим следы, оставленные ледниками, и ледниковые отложения. Возраст некоторых из этих следов составляет более двух миллиардов лет, то есть, возможно, составляет половину возраста Земли как планеты .
Ледниковая эпоха оледенений (гляциалов) - отрезок времени геологической истории Земли, характеризующийся сильным похолоданием климата и развитием обширных материковых льдов не только в полярных, но и в умеренных широтах.
Особенности:
·Для неё характерны длительное, непрерывное и сильное похолодание климата, разрастание покровных ледников в полярных и умеренных широтах.
·Ледниковые эпохи сопровождаются понижением уровня Мирового океана на 100 м и более, за счет того, что вода накапливается в виде ледниковых покровов на суше.
·Во время ледниковых эпох расширяются области, занятые многолетнемерзлыми породами, сдвигаются в сторону экватора почвенные и растительные зоны.
Установлено, что за последние 800 тыс. лет было восемь ледниковых эпох, каждая из которых продолжалась от 70 до 90 тыс. лет.
Рис.1 Ледниковая эпоха
1.1 Ледниковые эры в истории Земли
Периоды похолодания климата, сопровождающиеся формированием континентальных ледниковых покровов, являются повторяющимися событиями в истории Земли. Интервалы холодного климата, в течение которых образуются обширные материковые ледниковые покровы и отложения длительностью в сотни миллионов лет, именуются ледниковыми эрами; в ледниковых эрах выделяются ледниковые периоды длительностью в десятки миллионов лет, которые, в свою очередь, состоят из ледниковых эпох - оледенений (гляциалов), чередующихся с межледниковьями (интергляциалами).
Геологические исследования доказали, что на Земле существовал периодический процесс изменения климата, охватывавший время от позднего протерозоя до настоящего времени.
Это относительно длительные ледниковые эры, длившиеся на протяжении почти половинной истории Земли. В истории Земли выделяются следующие ледниковые эры:
Раннепротерозойская - 2,5-2 млрд. лет назад
Позднепротерозойская - 900-630 млн. лет назад
Палеозойская - 460-230 млн. лет назад
Кайнозойская - 30 млн. лет назад - настоящее время
Рассмотрим более подробнее каждую из них.
1.2 Протерозойская ледниковая эра
Протерозой – от греч. слова протерос – первичный, зоэ – жизнь. Протерозойская эра – геологический период в истории Земли, включающий историю образования горных пород различного происхождения от 2,6 до 1,6 млрд. лет. Период в истории Земли, который характеризовался развитием простейших форм жизни одноклеточных живых организмов от прокариотов к эукариотам, которые позже в результате так называемого эдиакарского «взрыва» эволюционировали в многоклеточные организмы.
Раннепротерозойская ледниковая эра
Это самое древнее, зафиксированное в геологической истории, оледенение проявилось в конце протерозоя на границе с вендом и согласно гипотезе Snowball Earth ледник покрывал большую часть континентов на экваториальных широтах. На самом деле это было не одно, а череда оледенений и межледниковых периодов. Поскольку считается, что распространению оледенения ничто не может препятствовать из-за роста альбедо (отражение солнечного излучения от белой поверхности ледников), то, как полагают, причиной последующего потепления может служить, например, увеличение в атмосфере количества парниковых газов за счет, повышения вулканической активности, сопровождающейся, как известно выбросами огромного количества газов.
Позднепротерозойская ледниковая эра
Выделена под названием лапландского оледенения на уровне вендских ледниковых отложений 670-630 млн. лет назад. Эти отложения обнаружены в Европе, Азии, Западной Африке, Гренландии и Австралии. Палеоклиматическая реконструкция ледниковых образований этого времени предполагает, что Европейский и Африканский ледовые континенты того времени представляли собой единый ледниковый щит.
Рис.2 Венд. Улытау во время ледникового периода Сноубол
1.3 Палеозойская ледниковая эра
Палеозой – от слова палеос – древний, зоэ – жизнь. Палеозойская эра. Геологическое время в истории Земли охватывающее 320-325 млн. лет. С возрастом ледниковых отложений 460 – 230 млн. лет включает позднеордовикский – раннесилурийский (460-420 млн. лет), позднедевонский (370-355 млн. лет) и каменноугольно-пермский ледниковый периоды (275 – 230млн. лет). Межледниковье этих периодов характеризуется теплым климатом, который способствовал бурному развитию растительности. В местах их распространения позже сформировались крупные и уникальные угольные бассейны и горизонты нефтяных и газовых месторождений.
·Позднеордовикский – раннесилурийский ледниковый период.
Ледниковые отложения этого времени, называемого сахарскими (по названию современной Сахары). Были распространены на территории современной Африки, Южной Америки, восточной части Северной Америки и Западной Европы. Этот период характеризуется образованием ледникового щита на большей части северной, северо-западной и западной Африки, включая Аравийский полуостров. Палеоклиматические реконструкции предполагают, что толщина сахарского ледового щита достигала не менее 3 км и по площади сродни современному леднику Антарктиды.
·Позднедевонский ледниковый период
Ледниковые отложения этого периода обнаружены на территории современной Бразилии. Ледниковая область простиралась от современного устья р. Амазонки к восточному побережью Бразилии, захватывая район Нигера в Африке. В Африке в Северном Нигере залегают тиллиты (ледниковые отложения), которые сопоставимы с бразильскими. В целом ледниковые области протягивались от границы Перу с Бразилией к северному Нигеру, диаметр района более 5000 км. Южный полюс в позднем девоне, по реконструкции П. Мореля и Э. Ирвинга, находился в центре Гондваны в Центральной Африке. Ледниковые бассейны расположены на приокеанической окраине палеоконтинента в основном в высоких широтах (не севернее 65-й параллели). Судя по тогдашнему высокоширотному континентальному положению Африки, можно предположить возможное повсеместное развитие мерзлых пород на этом континенте и, кроме того, на северо-западе Южной Америки.
