Палеогеновый период геологической истории Земли, начавшийся 67 миллионов лет назад, длился 41 миллион лет. Следующий, неогеновый, - 25 миллионов лет. Последний, самый короткий, - около 1 миллиона лет. Его-то и называют ледниковым.

Устоялось представление о том, что поверхность суши и моря, даже недра планеты испытали влияние мощнейших оледенений. Получены данные, свидетельствующие о последовательном похолодании климата Земли со времени палеогена (60-65 миллионов лет назад) до наших дней. Среднегодовая температура воздуха в умеренных широтах снизилась с характерных для тропической зоны 20° С до 10. В нынешних климатических условиях процессы оледенения формируются и развиваются на площади 52 миллиона квадратных километров. Им подвержена десятая часть поверхности планеты.

В течение последних 700 тысяч лет, полагают ученые, на севере Евразии и Северной Америки существовали огромные по протяженности ледниковые покровы - гораздо более обширные, чем современный Гренландский и даже Антарктический. Размеры этого палеооледенения оцениваются крупным специалистом в этой области - американским ученым РФ. Флинтом - в 45,2 миллиона квадратных километров. На Северную Америку приходилось 18, Гренландию - 2, Евразию - 10 миллионов квадратных километров льдов. Иными словами, предполагаемая площадь оледенения в Северном полушарии была более, чем в два раза обширнее, чем в сегодняшней Антарктиде (14 миллионов квадратных километров). В работах гляциологов реконструируются ледниковые щиты в Скандинавии, на Северном море, значительной части Англии, равнинах Северной Европы, низменностях и горных районах севера Азии и почти на всей территории Канады, Аляски и севера США. Толщина этих щитов определяется в 3-4 километра. С ними связываются грандиозные (вплоть до глобальных) изменения природной обстановки на Земле.

Специалисты рисуют весьма впечатляющие картины былого. Они полагают, что под натиском льдов, надвигавшихся с Севера, древние люди и животные покидали места обитания и искали пристанища в южных районах, где климат был тогда намного холоднее, чем сейчас.

Считается, что уровень Мирового океана в то время понизился на 100-125 метров, так как ледниковые покровы «сковали» огромное количество его вод. Когда ледники начали таять, море затопило обширные низменные пространства суши. (С предполагаемым наступлением моря на материки связывают иногда легенду о всемирном потопе.)

Насколько верны бытующие в науке представления о последней ледниковой эпохе? - вопрос актуальный. Знание характера, размеров древних ледников, масштабов их геологической деятельности необходимо для объяснения многих аспектов развития природы и древнего человека. Последнее особенно важно. Мы живем в четвертичном периоде, который называют антропогенным.

Познавая прошлое, можно предсказывать будущее. Поэтому ученые думают о том, грозит ли человечеству в ближайшей или отдаленной перспективе новое «великое оледенение».

Итак, чего ожидать человечеству, если климат на Земле опять станет значительно холоднее нынешнего?

С ИДЕЯМИ СВЫКАЮТСЯ, КАК С ЛЮДЬМИ

Книга «Исследования о ледниковом периоде», написанная узником Петропавловской крепости - известным ученым и революционером П.А. Кропоткиным, - вышла в свет в 1876 году. В его работе полно и ясно излагались соображения о «великом оледенении», зародившемся в горах Скандинавии, заполнившем котловину Балтийского моря и вышедшем на Русскую равнину и Прибалтийские низменности. Эта концепция древнего оледенения получила широкое признание в России. Одно из главных ее оснований - факт распространения на равнинах Северной Европы своеобразных отложений: несортированных глин и суглинков, содержащих каменные обломки в виде гальки и валунов, размеры которых достигали 3-4 метров в поперечнике.

Ранее ученые вслед за великими естествоиспытателями XIX века Ч.Лайелем и Ч.Дарвином считали, что суглинки и глины отлагались на дне холодных морей - современных равнинах Северной Европы, а валуны разносились плавающими льдами.

«Дрифтовая (от слова "дрейф") теория», быстро теряя сторонников, отступала под натиском идей П.А.Кропоткина. Они подкупали возможностью объяснить многие загадочные факты. Откуда, например, взялись на равнинах Европы отложения, содержащие крупные валуны? Ледники, наступавшие широким фронтом, позднее растаяли, и эти валуны оказались на поверхности земли. Это звучало вполне убедительно.

Спустя тридцать три года немецкие исследователи А.Пенк и Э.Брюкнер, изучавшие территорию Баварии и высказавшие идею о четырехкратном древнем оледенении Альп, решились четко увязать каждый из его этапов с террасами рек бассейна верхнего течения Дуная.

Оледенения получили имена, главным образом, притоков Дуная. Самое древнее - «гюнц», более молодое - «миндель», затем следовали «рисс» и «вюрм». Следы их впоследствии стали искать и находить на равнинах Северной Европы, в Азии, Северной и Южной Америке и даже в Новой Зеландии. Исследователи настойчиво увязывали геологическую историю того или иного региона с «эталонной» Центральной Европой. Никто не задумался над тем, правомерно ли выделять древние оледенения в Северной или Южной Америке, Восточной Азии или островах Южного полушария по аналогии с Альпами. Вскоре на палеогеографических картах Северной Америки появились оледенения, соответствующие альпийским. Они получили имена штатов, которых достигали, как полагают ученые, спускаясь к югу. Наиболее древнее - небрасское - соответствует альпийскому гюнцу, канзасское - минделю, иллинойское - риссу, висконсинское - вюрму.

Представления о четырех покровных оледенениях в недавнем геологическом прошлом были приняты и для территории Русской равнины. Их назвали (в порядке убывания возраста) окским, днепровским, московским, валдайским и соотнесли с миндельским, рисским, вюрмским. А как же самое древнее альпийское оледенение - гюнц? Иногда под разными названиями на Русской равнине выделяют и пятое, соответствующее ему оледенение.

Предпринятые в последние годы попытки «усовершенствовать» альпийскую модель привели к выделению еще двух догюнцевских (наиболее ранних) «великих оледенений» - дуная и бибера. А в связи с тем, что с некоторыми из предполагаемых альпийских оледенений сопоставляются по два-три (на равнинах Европы и Азии), общее их число в четвертичном периоде достигает, по мнению некоторых ученых, одиннадцати и более.

С идеями свыкаются, сродняются, как с людьми. Расстаться с ними подчас очень трудно. Проблема древних «великих оледенений» в этом смысле - не исключение. Накопленные учеными данные о строении, времени зарождения и истории развития нынешних ледниковых покровов Антарктиды и Гренландии, о закономерностях структуры и формирования современных мерзлых пород и явлениях, с ними связанных, ставят под сомнение многие бытующие в науке представления о характере, масштабах проявления древних ледников и их геологической деятельности. Однако (традиции сильны, энерция мышления велика) эти данные либо не замечаются, либо им не придают значения. Они по-новому не осмысливаются и серьезно не анализируются. Рассмотрим же в их свете проблему древних покровных оледенений и попытаемся понять, что на самом деле происходило с природой Земли в недалеком геологическом прошлом.

ФАКТЫ ПРОТИВ ТЕОРИИ

Четверть века назад почти все ученые были согласны с тем, что современные ледниковые покровы Антарктиды и Гренландии развивались синхронно с предполагаемыми «великими ледниками» в Европе, Азии и Северной Америке. Покровное оледенение Земли, считали они, начиналось в Антарктиде, Гренландии, на арктических островах, затем охватывало материки Северного полушария. В межледниковые эпохи антарктические и гренландские льды таяли полностью. Уровень Мирового океана поднимался на 60-70 метров выше современного. Значительные территории приморских равнин затапливались морем. Никто не сомневался в том, что современная эпоха - еще незакончившаяся ледниковая. Дескать, ледниковые покровы просто не успели растаять. Более того: в эпохи похолоданий не только возникали огромные ледники на континентах Северного полушария, но существенно разрастались Гренландский и Антарктический ледниковые щиты... Минули годы, и результаты исследований труднодоступных полярных районов полностью опровергли эти представления.

Оказалось, что ледники в Антарктиде появились задолго до «ледникового периода» - 38-40 миллионов лет назад, когда по северу Евразии и Северной Америки простирались субтропические леса, а на берегах современных арктических морей раскачивались пальмы. Ни о каком оледенении на континентах Северного полушария тогда, конечно, не может быть и речи. Ледниковый покров Гренландии также возник не менее 10-11 миллионов лет назад. В то время на побережьях арктических морей на севере Сибири, Аляски и Канады произрастали смешанные леса (среди берез, ольхи, елей, лиственниц встречались широколиственный дуб, липа, вяз), соответствующие теплому влажному климату.

Данные о древности ледниковых покровов Антарктиды и Гренландии остро поставили вопрос о причинах оледенения Земли. Их видят в общепланетарных потеплениях и похолоданиях климата. (Еще в 1914 году югославский ученый М.Миланкович вычертил графики колебаний прихода солнечной радиации на земную поверхность за последние 600 тысяч лет, отождествляемых с эпохами оледенений и межледниковыми периодами.) Но мы теперь знаем, что когда на севере Евразии и Северной Америки климат был теплым, Антарктида и Гренландия укрылись ледниковыми щитами, размеры которых позднее никогда существенно не уменьшались. Значит, дело не в колебаниях прихода солнечного тепла и общеземных похолоданиях и потеплениях, а в сочетании определенных факторов, приводящих к оледенению в данных конкретных условиях.

Исключительная стабильность гренландского и антарктического ледниковых покровов не свидетельствует в пользу представления о неоднократности развития и исчезновения «великих оледенений» на материках Северного полушария. Непонятно, почему более 10 миллионов лет непрерывно существует гренландский ледниковый щит, в то время как рядом с ним менее чем за 1 миллион лет в силу каких-то совершенно неясных причин неоднократно возникал и исчезал североамериканский.

Положите на стол два куска льда - один в 10 раз больший другого. Какой из них растает быстрее? Если вопрос покажется риторическим, спросите себя: какой ледниковый покров должен был исчезнуть первым при общем потеплении климата в Северном полушарии - Гренландский площадью 1,8 миллиона квадратных километров или предполагаемый рядом с ним североамериканский - в 10 раз больший? Очевидно, что второй обладал большей устойчивостью (во времени) ко всем внешним изменениям.

Опираясь на господствующую сейчас теорию, не объяснить этого парадокса. Согласно ей, огромный гипотетический североамериканский ледниковый щит возникал за последние 500-700 тысяч лет четыре-пять или более раз, т. е. примерно через каждые 100-150 тысяч лет, а размеры расположенного по соседству (несравненно меньшего) почти не менялись. Невероятно!

Если устойчивость антарктического ледового покрова в течение десятков миллионов лет (допустим, что ледники Северного полушария в это время возникали и исчезали) можно объяснить близостью материка к полюсу, то в отношении Гренландии следует помнить: ее южная оконечность находится близ 60 градуса северной широты - на одной параллели с Осло, Хельсинки, Ленинградом, Магаданом. Так могли ли предполагаемые «великие оледенения» возникать и исчезать в Северном полушарии столь часто, как принято утверждать? Вряд ли. Что касается критериев и способов установления их количества, то они ненадежны. Красноречивое доказательство тому - разнобой в оценке численности оледенений. Сколько их все-таки было: 1-4, 2-6, или 7-11? И какое из них можно считать максимальным?

Термины «похолодание» и «оледенение» употребляются обычно как синонимы. Само собой, вроде бы, разумеется: чем холоднее был климат Земли, тем более широким фронтом наступали с севера древние ледники. Говорят: «было столько-то эпох похолоданий», подразумевая, что было столько же эпох оледенений. Однако и тут новейшие исследования поставили немало неожиданных вопросов.

А.Пенк и Э.Брюкнер считали максимальным самое древнее или одно из самых древних оледенений ледникового периода. Они были убеждены, что размеры последующих последовательно уменьшались. В дальнейшем укрепилось и практически безраздельно господствовало мнение: самым крупным являлось оледенение, приходящееся на середину ледникового периода, а самым ограниченным - последнее. Для Русской равнины было аксиомой: наиболее обширное днепровское оледенение, имевшее два больших «языка» по долинам Днепра и Дона, опускалось по ним южнее широты Киева. Границы следующего - московского проводили значительно севернее (несколько южнее Москвы), еще более молодого - валдайского рисовали севернее Москвы (примерно на полпути от нее до Ленинграда).

Пределы распространения гипотетических ледовых покровов на равнинах восстанавливают двумя способами: по отложениям древних ледников (тиллю - несортированной смеси глины, песка, крупных каменных обломков), по формам рельефа и по ряду других признаков. И вот что примечательно: в пределах распространения самого молодого (из предполагаемых) оледенения находили отложения, которые относили затем ко всем или почти ко всем предшествующим (двум, трем, четырем и т.д.). Близ южных границ днепровского оледенения (в долинах Днепра и Дона в их нижнем течении) обнаруживается только один слой тилля, как и у южных пределов предположительно максимального иллинойского (в Северной Америке). И тут и там севернее устанавливается больше слоев отложений, которые по тем или иным признакам причисляют к ледниковым.

На севере и особенно северо-западе рельеф Русской равнины имеет резкие («свежие») очертания. Общий характер местности позволяет полагать, что еще недавно здесь был ледник, подаривший ленинградцам и жителям Прибалтики излюбленные места отдыха и туризма - живописные сочетания гряд, холмов и озер, лежащих в западинах между ними. Озера на Валдайской и Смоленской возвышенностях нередко глубоки и отличаются прозрачностью и чистотой воды. А к югу от Москвы ландшафт меняется. Здесь почти нет участков холмисто-озерного рельефа. Преобладают увалы и пологие холмы, изрезанные речными долинами, ручьями и оврагами. Поэтому считается, что бывший здесь когда-то ледниковый рельеф переработан и изменен почти до неузнаваемости. Наконец, для южных пределов предполагаемого распространения ледниковых покровов на Украине и по Дону характерны расчлененные, изрезанные реками пространства, почти лишенные признаков ледникового рельефа (если он был тут), что дает, дескать, основание считать: здешний ледник - один из самых древних...

Все эти представления, казавшиеся бесспорными, в последнее время поколеблены.

ПАРАДОКС ПРИРОДЫ

Сенсационными оказались результаты изучения льда из кернов глубоких скважин в Антарктиде, Гренландии и донных отложений океанов и морей.

По соотношению тяжелых и легких изотопов кислорода во льду и морских организмах ученые могут теперь определять древние температуры, при которых накапливался лед и отлагались слои осадочных пород на дне моря. Выяснилось: одно из сильнейших похолоданий приходится не на начало и середину «ледникового периода», а почти на самый его конец - на интервал времени, отстоящий от наших дней на 16-18 тысяч лет. (Ранее предполагали, что самое большое оледенение на 84-132 тысячи лет старше.) Признаки очень резкого похолодания климата в конце «ледникового периода» обнаружены и другими методами в разных частях Земли. В частности, по ледяным жилам на севере Якутии. Вывод о том, что наша планета недавно пережила одну из самых холодных или самую холодную эпоху, кажется теперь весьма достоверным.

Но как объяснить феноменальный природный парадокс, состоящий в том, что времени очень сурового климата соответствует минимальное из предполагаемых наземных покровных оледенений? Оказавшись в «тупиковом» положении, некоторые ученые пошли по наиболее легкому пути - отказались от всех прежних представлений и предложили считать последнее оледенение одним из максимальных, поскольку климат в это время был одним из самых холодных. Таким образом, отрицается вся система геологических доказательств последовательности природных событий в ледниковом периоде, рушится все здание «классической» ледниковой концепции.

МИФИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ЛЕДНИКОВ

Нельзя разобраться в сложных вопросах истории «ледникового периода», не изучив предварительно проблем геологической деятельности древних ледников. Оставленные ими следы - единственные свидетельства их распространения.

Ледники бывают двух основных типов: большие щиты или купола, сливающиеся в огромные покровы, и горные ледники (глетчеры). Геологическая роль первых наиболее полно освещена в работах американского ученого Р.Ф.Флинта, обобщившего представления многих ученых (в том числе и советских), согласно которым ледники совершают огромную разрушительную и созидательную работу - выпахивают большие рытвины, котловины и накапливают мощные толщи отложений. Допускается, например, что они, подобно бульдозеру, способны выскребать котловины глубиной несколько сот метров, а в отдельных случаях (Согне-фиорд в Норвегии) - до 1,5-2,5 тысячи метров (глубина этого фиорда 1200 м плюс такая же высота склонов). Совсем неплохо, если иметь в виду, что ледник должен был «рыть» здесь твердые скальные породы. Правда, чаще всего с ледниковым выпахиванием связывают образование котловин глубиной «только» 200-300 метров. Но сейчас с достаточной степенью точности установлено, что лед движется двумя способами. Либо его глыбы скользят по сколам-трещинам, либо действуют законы вязкопластического течения. При длительных и все возрастающих напряжениях твердый лед становится пластичным и начинает, хотя и очень медленно, течь.

В центральных частях Антарктического покрова скорость движения льда 10-130 метров в год. Она несколько возрастает лишь в своеобразных «ледяных реках», текущих в ледяных же берегах (выводных ледниках). Движение придонной части ледников настолько медленно и плавно, что они физически не в состоянии совершать ту грандиозную работу, которая им приписывается. Да и везде ли касается ледник поверхности своего ложа? Снег и лед - хорошие теплоизоляторы (эскимосы издавна строят жилища из спрессованного снега и льда), а из недр земли к ее поверхности постоянно поступает в небольших количествах внутриземное тепло. В покровах большой толщины лед снизу подтаивает, под ним возникают реки и озера. В Антарктиде близ советской станции «Восток» под четырехкилометровой толщей ледника существует водоем площадью 8 тысяч квадратных километров! Значит, лед не только не сдирает здесь подстилающие его породы, а как бы «плавает» над ними или, если слой воды невелик, скользит по их смоченной поверхности. Горные ледники в Альпах, на Кавказе, Алтае и в других районах продвигаются со средней скоростью 100-150 метров в год. Их придонные слои и здесь в основном ведут себя как вязко-пластичное вещество и текут в соответствии с законом ламинарного течения, приспосабливаясь к неровностям ложа. Стало быть, и они не могут выпахивать корытообразные долины-троги шириной несколько километров и глубиной 200-2500 метров. Это подтверждают любопытные наблюдения.

В средние века площадь ледников в Альпах увеличилась. Они продвинулись вниз по речным долинам и погребли под собой постройки римской эпохи. А когда альпийские ледники вновь отступили, из-под них показались прекрасно сохранившиеся фундаменты зданий, разрушенных людьми и землетрясениями, и мощеные римские дороги с выбитыми на них колеями от повозок. В центральной части Альп, близ Инсбрука в долине реки Инн, под отложениями отступившего ледника обнаружены слоистые осадки древнего озера (с остатками рыб, листьями и ветками деревьев), существовавшего здесь около 30 тысяч лет назад. Значит ледник, надвинувшийся на озеро, практически не повредил слоя мягких осадков - даже не смял их.

С чем же связана большая ширина и корытообразная форма долин горных ледников? Думается, с активным обрушением склонов долин в результате выветривания. На поверхности ледников оказывалось огромное количество обломков каменного материала. Движущийся лед, как лента транспортера, уносил их вниз. Долины не загромождались. Их склоны, оставаясь крутыми, быстро отступали. Они приобретали большую ширину и поперечный профиль, напоминающий корыто: плоское дно и крутые борта.

Признавать способность ледниковых потоков механически разрушать горные породы - значит приписывать им мифические свойства. Благодаря тому, что ледники не выпахивают свое ложе, во многих долинах, ныне свободных ото льда, сохранились древние речные отложения и связанные с ними россыпи золота и ряда других ценных полезных ископаемых. Если бы ледники производили приписываемую им вопреки фактам, логике и физическим законам огромную разрушительную работу, в истории человечества не было бы «золотых лихорадок» Клондайка, Аляски, а Джек Лондон не написал бы нескольких прекрасных повестей и рассказов.

С ледниками связывается и разнообразная созидательная геологическая деятельность. Но нередко это делается без должного обоснования. В горах действительно часто встречаются толщи, состоящие из хаотической смеси глыб, щебня и песка, перегораживающие иногда долины от одного до другого склона. Ими сложены иной раз и значительные по протяженности участки долин. На равнинах к отложениям древних ледниковых покровов относят обычно неслоистые и несортированные глины, суглинки, супеси, содержащие каменные включения - преимущественно гальку и валуны. Однако известно, что в холодноводных озерах валуны могут разноситься плавающими льдами. Переносят их и речные льды. Поэтому многие разновидности морских и речных отложений содержат каменные включения. Причислять их только на этом основании к ледниковым отложениям нельзя. Большая роль принадлежит тут селям, наиболее интенсивным в горах или предгорьях и в поясах, для которых характерна смена дождливых (увлажненных) и засушливых периодов.

Одним из очевидных свидетельств ледникового происхождения таких отложений считаются «валунные отмостки» - скопления валунов, верхняя поверхность которых якобы сточена льдом. Мы только что доказали: ледник не мог этого сделать. Те, кто бывал на берегах приполярных рек и морей, знают: валунные отмостки - обычное здесь явление. При резких подвижках льда в береговой зоне он проделывает впечатляющую работу: словно бритвой срезает выступающие выпуклые края валунов, стальные трубы и бетонные сваи. В содержащих валуны отложениях несортированных глин и суглинков есть остатки раковин морских организмов. Стало быть, они накапливались в море. Иногда встречаются валуны, к гладкой поверхности которых прикрепились морские раковины. Такие находки отнюдь не свидетельствуют в пользу ледникового происхождения этих округлых каменных глыб.

ГЕОЛОГИЧЕСКАЯ РОЛЬ ПОДЗЕМНОГО ОЛЕДЕНЕНИЯ

Под влиянием представлений о «великих» наземных суперледниках роль подземного оледенения в истории Земли или не замечалась, или природа его истолковывалась ошибочно. Об этом феномене иной раз говорили как о явлении, сопутствующем древним оледенениям.

Зона распространения мерзлых горных пород на Земле очень велика. Она занимает около 13 процентов площади суши (в СССР - почти половину территории), включает огромные пространства Арктики и Субарктики, а в восточных районах Азиатского материка достигает средних широт.

Наземное и подземное оледенения в целом свойственны областям охлаждения Земли, т. е. регионам с отрицательными среднегодовыми температурами воздуха, испытывающим дефицит тепла. Дополнительное условие образования наземных ледников - преобладание твердых атмосферных осадков (снега) над их расходом, а подземное оледенение приурочено к районам, где атмосферных осадков не хватает. В первую очередь - к территории севера Якутии, Магаданской области и Аляски. В Якутии, где выпадает очень мало снега, находится полюс холода Северного полушария. Здесь зарегистрирована рекордно низкая температура - минус 68°С.

Для зоны распространения мерзлых горных пород наиболее характерен подземный лед. Чаще всего это более или менее равномерно распределенные в толщах отложений небольшие по размерам прослойки и прожилки. Пересекаясь между собой, они нередко образуют ледяную сетку или решетку. Встречаются и залежи подземного льда толщиной до 10-15 метров и более. А самая впечатляющая его разновидность - вертикальные ледяные жилы высотой 40-50 и шириной свыше 10 метров в верхней (самой толстой) части.

В соответствии с концепцией В.А.Обручева крупные ледяные жилы, линзы и пласты подземных льдов еще совсем недавно считали захороненными остатками былых ледниковых покровов и обосновывали этим теоретическую реконструкцию огромного ледникового покрова почти на всей территории Сибири вплоть до арктических морей и их островов.

Советские (главным образом) ученые раскрыли механизм образования ледяных жил. В условиях низких температур грунт, укрытый тонким слоем снега, интенсивно охлаждается, сжимается и разбивается трещинами. Зимой в них попадает снег, летом вода. Она замерзает, поскольку нижние окончания трещин проникают в сферу постоянно мерзлых горных пород, имеющих температуру ниже 0°С. Периодическое возникновение новых трещин на старом месте и заполнение их дополнительными порциями снега и воды приводят сначала к образованию ледяных жил клиновидной формы высотой не более 12-16 метров. В дальнейшем они растут в высоту и ширину, выжимая часть вмещающего их минерального вещества к земной поверхности. Последняя за счет этого постоянно повышается - ледяные жилы как бы «закапываются» в грунт. С увеличением глубины залегания создаются условия для их дальнейшего роста вверх. Он прекращается, когда общая льдонасыщенность отложений достигает максимального значения 75-90 процентов от общего объема всей льдогрунтовой массы. Общее повышение поверхности может достигать при этом 25-30 метров. Согласно расчетам, на образование ледяных жил большой вертикальной протяженности требуется 9-12 тысяч лет.

Когда возможности роста ледяной жилы исчерпываются, происходит ее вскрытие, она начинает протаивать. Возникает термокарстовая воронка, которая при отсутствии стока из нее превращается в озеро, имеющее часто крестообразную форму в связи с тем, что располагается оно на взаимном пересечении ледяных жил. Наступает стадия массового протаивания льдистых пород.

Ледяные жилы порождают озера, а озера ликвидируют их, подготавливая условия для повторного появления и развития жильных льдов.

Вопрос о связи образования крупных ледяных жил с морозобойным растрескиванием грунтов и замерзанием воды в них решен практически однозначно, обсуждаются лишь детали этого процесса, связь его с теми или другими ландшафтами в условиях континентальной суши. Проблема происхождения крупных залежей подземного льда, имеющих форму линз и прослоев, оказалась более сложной и до сих пор является предметом острой дискуссии. Одни ученые считают, что это захороненные остатки древних ледников. Другие утверждают: такие залежи образуются в процессе промерзания грунтов. Некоторые исследователи неправильно относят к ледниковым погребенные линзы и пласты льда, вынесенные когда-то морем на сушу.

Особенно много линз и пластов подземного льда на севере Западно-Сибирской низменности и приморских равнинах Чукотки. Результаты работ там советских мерзлотоведов позволяют сделать вполне определенный вывод: подземные линзы и пласты льда в этих районах образовались в процессе промерзания горных пород и являются характерным его следствием. Ряд деталей их строения (прежде всего наличие в подземных залежах льда крупных каменных включений - гальки и валунов) не укладываются в рамки стандартных представлений о подземном льдообразовании. Именно валуны рассматриваются как главное и прямое свидетельство того, что содержащие их льды - остатки былых ледниковых покровов. Однако попадание валунов в массивы «чистого» подземного льда вполне объяснимо. Горные породы разбиты трещинами. Проникшая в них вода, замерзая, выталкивала валуны вверх, где их обволакивал «чистый» лед.

Другая специфическая черта подземных линзовидных залежей льда - иногда свойственная им складчатость. При росте к поверхности ледяные жилы сминают в куполообразные складки перекрывающие их отложения. Предполагают, что деформации во льду отражают процесс былого движения ледника, а смятия горных пород связывают с его динамическим воздействием на свое ложе («гляциодинамические дислокации»). Выше уже говорилось о нереальности подобных представлений. Деформированные крупные скопления подземного льда линзовидной формы представляют собой внедрения воды и грунта в процессе промерзания отложений после того, как поверхность их оказалась выше уровня моря. О справедливости подобной точки зрения однозначно свидетельствует тот факт, что в целом ряде случаев скопления деформированного льда перекрыты смятыми в пологие складки морскими слоистыми осадками, содержащими остатки морских организмов.

Теорию древних оледенений используют обычно для объяснения природных явлений, ставящих в тупик исследователя, который не может дать правдоподобной интерпретации способа их образования. Именно так обстоит дело с проблемой происхождения залежей подземного льда, содержащего валуны. Однако отсутствие объяснения сложного природного явления не есть доказательство того, что оно обязательно обусловлено деятельностью древнего ледника.

Наконец, изучение области современного распространения мерзлых горных пород дает ключ к расшифровке происхождения характерного холмисто-западинного рельефа, который принято называть «типично ледниковым». Дело в том, что подземный лед в мерзлых горных породах распределяется очень неравномерно. Его количество нередко эквивалентно поднятию высоты земной поверхности на 40-60 метров. Естественно, что при протаивании мерзлых пород здесь образуются понижения соответствующей глубины. А там, где содержание льда было намного меньшим, после протаивания возникнут холмы. Процесс локального неравномерного протаивания льдистых пород можно наблюдать в северных районах распространения вечной мерзлоты. При этом возникает холмисто-озерный рельеф, совершенно аналогичный тому, который принимают за «типично ледниковый» на равнинах Северной Европы. Для этой зоны (кроме сказанного выше) характерно интенсивное торфообразование, следы которого зафиксированы в мощных черноземах Европы и Азии.

ИЗУЧАЯ ПРОШЛОЕ, ПРОГНОЗИРОВАТЬ БУДУЩЕЕ

Итак ясно, что геологическая роль и, следовательно, размеры и число древних наземных «великих ледниковых покровов» во многом преувеличены. Крупные похолодания климата действительно были свойственны последнему периоду геологической истории Земли, но они, по-видимому, приводили к развитию наземных ледников лишь в горных районах и на прилегающих к ним территориях, расположенных в условиях холодного, но достаточно влажного климата с высоким количеством зимних атмосферных осадков. Роль подземного оледенения в истории Земли, напротив, явно недооценивается. Наиболее широко оно развивалось в областях с суровым климатом при некотором дефиците твердых осадков.

Есть все основания полагать, что в эпохи холодной аридизации климата (аридный климат - сухой, свойственный пустыням и полупустыням; аридизация происходит при высоких или низких температурах воздуха в условиях малого количества атмосферных осадков) площадь подземного оледенения в Северном полушарии, как и в настоящее время, намного превосходила масштабы наземных ледников. Огромные пространства морей также покрывались льдом.

Были ли эти эпохи для нашей планеты следствием каких-то астрономических факторов или сугубо земных (скажем, смещения Северного полюса) - однозначного ответа сейчас нет. Но можно утверждать: последний период в геологической истории Земли не столько ледниковый, сколько в целом ледовый, ибо площади подземных и морских льдов превосходят (и превосходили) площади распространения наземных ледников.

Изучая геологическое прошлое, познавая закономерности развития природы, ученые пытаются прогнозировать ее будущее. Что же ждет человечество, если климат Земли вновь станет значительно холоднее современного? Возникнут ли ледниковые суперпокровы? Исчезнет ли под ними вся Северная Европа и почти половина Северной Америки? Думается, можно дать вполне определенный отрицательный ответ. Ледники возникнут, по-видимому, только в Скандинавии и в пределах других горных территорий, получающих зимой снега больше, чем расходуется его летом, а обширные пространства Евразии и Северной Америки будут ареной развития подземного оледенения. При дефиците влаги это приведет к холодной аридизации огромных регионов Земли.

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.

·Каменноугольно-пермский ледниковый период

Свое распространение получил на территории современной Европы, Азии. В течение карбона происходило постепенное похолодание климата, достигшее кульминации около 300 млн. лет назад. Этому способствовало сосредоточение большей части континентов в южном полушарии и образование суперконтинента Гондвана, формирование крупных горных цепей и изменение океанических течений. В карбоне – перми на большей части Гондваны существовали ледниковые и перигляциальные условия.

Центр континентального ледникового покрова Центральной Африки располагался около Замбези, откуда лед тек радиально в несколько африканских бассейнов и распространялся на Мадагаскар, Южную Африку и частично в Южную Америку. При радиусе ледникового покрова примерно 1750 км, по расчетам, толщина льда могла быть до 4 – 4,5 км. В южном полушарии в конце карбона–ранней перми произошло общее воздымание Гондваны и покровное оледенение распространилось на большую часть этого суперконтинента. Каменно - угольно-пермский ледниковый период длился по крайней мере 100 млн. лет, однако не было единой большой ледниковой шапки. Пик ледникового периода, когда ледниковые покровы распространялись далеко к северу (до 30° – 35°ю.ш.), длился около 40 млн. лет (между 310 – 270 млн. лет назад). По расчетам, области оледенения Гондваны занимали площадь не менее 35 млн. км 2 (возможно, и 50 млн. км 2), что в 2 – 3 раза превышает площадь современной Антарктиды. Ледниковые покровы достигали 30° – 35°ю.ш. Основным центром оледенения являлся район Охотского моря, который, по-видимому, находился около Северного полюса.

Рис.3 Палеозойская ледниковая эра

1.4 Кайнозойская ледниковая эра

Кайнозойская ледниковая эра (30 млн. лет назад - настоящее время) - недавно начавшаяся ледниковая эра.

Настоящее время - голоцен, начавшийся ≈ 10000 лет назад, характеризуется как относительно тёплый промежуток после плейстоценового ледникового периода, часто квалифицируемый как межледниковье. Ледниковые щиты существуют в высоких широтах северного (Гренландия) и южного (Антарктида) полушарий; при этом в северном полушарии покровное оледенение Гренландии простирается на юг до 60° северной широты (т. е., до широты Санкт-Петербурга), фрагментов морского ледового покрова - до 46-43° северной широты (т. е. до широты Крыма), а вечной мерзлоты до 52-47° северной широты. В южном полушарии континентальная часть Антарктиды покрыта ледниковым щитом мощностью 2500-2800 м (до 4800 м в некоторых районах Восточной Антарктиды), при этом шельфовые ледники составляют ≈10 % от площади континента, возвышающейся над уровнем моря. В кайнозойской ледниковой эре наиболее сильным является плейстоценовый ледниковый период: понижение температуры привело к оледенению Северного Ледовитого океана и северных областей Атлантики и Тихого океана, при этом граница оледенения проходила на 1500-1700 км южнее современной.

Геологи подразделяют кайнозой на два периода: третичный (65 - 2 млн. лет назад) и четвертичный (2 млн. лет назад - наше время), которые в свою очередь разбиваются на эпохи. Из них первый гораздо продолжительней второго, зато второй - четвертичный - имеет ряд уникальных черт; это время ледниковых периодов и окончательного формирования современного лика Земли.

Рис. 4 Кайнозойская ледниковая эра. Ледниковый период. Климатическая кривая за последние 65 млн. лет.

34 млн. лет назад - зарождение Антарктического ледникового покрова

25 млн. лет назад - его сокращение

13 млн. лет назад - его повторное разрастание

Около 3 млн. лет назад - начало плейстоценового ледникового периода, многократное появление и исчезновение ледниковых покровов в северных областях Земли

1.5 Третичный период

Третичный период состоит из эпох:

·Палеоцен

·Олигоцен

·Плиоцен

Палеоценовая эпоха (от 65 до 55 млн. лет назад)

География и климат: Палеоцен ознаменовал собой начало кайнозойской эры. В то время материки все еще находились в движении, поскольку "великий южный материк" Гондвана продолжал раскалываться на части. Южная Америка оказалась теперь полностью отрезанной от остального мира и превратилась в своего рода плавучий "ковчег" с уникальной фауной ранних млекопитающих. Африка, Индия и Австралия еще дальше отодвинулись друг от друга. На протяжении всего палеоцена Австралия располагалась вблизи Антарктиды. Уровень моря понизился, и во многих районах земного шара возникли новые участки суш.

Животный мир: На суше начинался век млекопитающих. Появились грызуны и насекомоядные. Были среди них и крупные животные, как хищные, так и травоядные. В морях на смену морским рептилиям пришли новые виды хищных костных рыб и акул. Возникли новые разновидности двустворчатых моллюсков и фораминифер.

Растительный мир: Продолжали распространяться все новые виды цветковых растений и опылявших их насекомых.

Эоценовая эпоха (от 55 до 38 млн. лет назад)

География и климат: В эоцене основные массивы суши начали понемногу принимать положение, близкое к тому, которое они занимают в наши дни. Значительная часть суши была по-прежнему разделена на своего рода гигантские острова, поскольку огромные материки продолжали удаляться друг от друга. Южная Америка утратила связь с Антарктидой, а Индия переместилась ближе к Азии. В начале эоцена Антарктида и Австралия все еще располагались рядом, но в дальнейшем начали расходиться. Северная Америка и Европа также разделились, при этом возникли новые горные цепи. Море затопило часть суши. Климат повсеместно был теплым либо умеренным. Большую часть покрывала буйная тропическая растительность, а обширные районы поросли густыми заболоченными лесами.

Животный мир: На суше появились летучие мыши, лемуры, долгопята; предки нынешних слонов, лошадей, коров, свиней, тапиров, носорогов и оленей; прочие крупные травоядные. Другие млекопитающие, типа китов и сирен, вернулись в водную среду. Увеличилось число видов пресноводных костных рыб. Эволюционировали и другие группы животных, в том числе муравьи и пчелы, скворцы и пингвины, гигантские нелетающие птицы, кроты, верблюды, кролики и полевки, кошки, собаки и медведи.

Растительный мир: Во многих частях света произрастали леса с пышной растительностью, в умеренных широтах росли пальмы.

Олигоценовая эпоха (от 38 до 25 млн. лет назад)

География и климат: В олигоценовую эпоху Индия пересекла экватор, а Австралия наконец-то отделилась от Антарктиды. Климат на Земле стал прохладнее, над Южным полюсом сформировался громадный ледниковый покров. Для образования столь большого количества льда потребовалось не менее значительные объемы морской воды. Это привело к понижению уровня моря по всей планете и расширению территории, занятой сушей. Повсеместное похолодание вызвало исчезновение буйных тропических лесов эоцена во многих районах земного шара. Их место заняли леса, предпочитавшие более умеренный (прохладный) климат, а также необъятные степи, раскинувшиеся на всех материках.

Животный мир: С распространением степей начался бурный расцвет травоядных млекопитающих. Среди них возникли новые виды кроликов, зайцев, гигантских ленивцев, носорогов и прочих копытных. Появились первые жвачные.

Растительный мир: Тропические леса уменьшились в размерах и начали уступать место лесам умеренного пояса, появились и обширные степи. Быстро распространялись новые травы, развивались новые виды травоядных животных.

Миоценовая эпоха (от 25 до 5 млн. лет назад)

География и климат: На протяжении миоцена материки все еще находились "на марше", и при их столкновениях произошел ряд грандиозных катаклизмов. Африка "врезалась" в Европу и Азию, в результате чего возникли Альпы. При столкновении Индии и Азии вверх взметнулись Гималайские горы. В это же время сформировались Скалистые горы и Анды, поскольку и другие гигантские плиты продолжали смещаться и наползать друг на друга.

Однако Австрия и Южная Америка по-прежнему оставались изолированными от остального мира, и на каждом из этих материков продолжала развиваться собственная уникальная фауна и флора. Ледниковый покров в южном полушарии распространился на всю Антарктиду, что привело к дальнейшему охлаждению климата.

Животный мир: Млекопитающие мигрировали с материка на материк по новообразовавшимися сухопутным мостам, что резко ускорило эволюционные процессы. Слоны из Африки перебрались в Евразию, а кошки, жирафы, свиньи и буйволы двигались в обратном направлении. Появились саблезубые кошки и обезьяны, в том числе человекообразные. В отрезанной от внешнего мира Австралии продолжали развиваться однопроходные и сумчатые.

Растительный мир: Внутриматериковые области становились все холоднее и засушливее, и в них все больше распространялись степи.

Плиоценовая эпоха (от 5 до 2 млн. лет назад)

География и климат: Космический путешественник, взглянув сверху на Землю в начале плиоцена, обнаружил бы материки почти на тех же местах, что и в наши дни. Взору галактического визитера открылись бы гигантские ледяные шапки в северном полушарии и громадный ледниковый покров Антарктиды. Из-за всей этой массы льда климат Земли стал еще прохладней, и на поверхности материков и океанов нашей планеты значительно похолодало. Большинство лесов, сохранившихся в миоцене, исчезло, уступив место необъятным степям, раскинувшимся по всему свету.

Животный мир: Травоядные копытные млекопитающие продолжали бурно размножаться и эволюционировать. Ближе к концу периода сухопутный мост связал Южную и Северную Америку, что привело к грандиозному "обмену" животными между двумя материками. Полагают, что обострившаяся межвидовая конкуренция вызвала вымирание многих древних животных. В Австралию проникли крысы, а в Африке появились первые человекоподобные существа.

Растительный мир: По мере охлаждения климата на смену лесам пришли степи.

Рис.5 Разнообразные млекопитающие развились в течение Третичного периода

1.6 Четвертичный период

Состоит из эпох:

·Плейстоцен

·Голоцен

Плейстоценовая эпоха (от 2 до 0,01 млн. лет назад)

География и климат: В начале плейстоцена большинство материков занимало то же положение, что и в наши дни, причем некоторым из них для этого потребовалось пересечь половину земного шара. Узкий сухопутный "мост" связывал между собой Северную и Южную Америку. Австралия располагалась на противоположной от Британии стороне Земли. На северное полушарие наползали гигантские ледниковые покровы. Это была эпоха великого оледенения с чередованием периодов похолодания и потепления и колебаниями уровня моря. Эта ледниковая эпоха длится и по сей день.

Животный мир: Некоторые животные сумели адаптироваться к усилившимся холодам, обзаведясь густой шерстью: к примеру, шерстистые мамонты и носороги. Из хищников наиболее распространены саблезубые кошки и пещерные львы. Это был век гигантских сумчатых в Австралии и громадных нелетающих птиц, типа моа или эпиорнисов, обитавших во многих районах южного полушария. Появились первые люди, и многие крупные млекопитающие начали исчезать с лица Земли.

Растительный мир: С полюсов постепенно наползали льды, и хвойные леса уступали место тундре. Дальше от края ледников уже лиственные леса сменялись хвойными. В более теплых областях земного шара раскинулись обширные степи.

Голоценовая эпоха (от 0,01 млн. лет до наших дней)

География и климат: Голоцен начался 10000 лет назад. В течение всего голоцена материки занимали практически те же места, что и в наши дни, климат также был похож на современный, каждые несколько тысячелетий становясь то теплее, то холоднее. Сегодня мы переживаем один из периодов потепления. По мере уменьшения ледниковых покровов уровень моря медленно поднимался. Начало время человеческой расы.

Животный мир: В начале периода многие виды животных вымерли, в основном из-за общего потепления климата, но, возможно, сказалось и усиленная охота человека на них. Позднее они могли пасть жертвой конкуренции со стороны новых видов животных, завезенных людьми из других мест. Человеческая цивилизация стала более развитой и распространилась по всему свету.

Растительный мир: С возникновением земледелия крестьяне уничтожали все больше дикорастущих растений, дабы очистить площади под посевы и пастбища. Кроме того, растения, завезенные людьми в новые для них местности, иногда вытесняли коренную растительность.

Рис. 6 Хоботные, самые крупные наземные звери четвертичного периода

ледниковый эра третичный четвертичный

2. Последняя ледниковая эпоха

Последняя ледниковая эпоха (последнее оледенение) - последняя из ледниковых эпох в рамках плейстоценового или четвертичного ледникового периода. Она началась около 110 тыс. лет назад и окончилась около 9700-9600 г. до н. э. Для Сибири ее принято именовать ”зырянской”, в Альпах - ”вюрмской”, в Северной Америке - “висконсинской”. Во время этой эпохи неоднократно происходило разрастание и сокращение ледниковых покровов. Последний ледниковый максимум, когда общий объем льда в ледниках был наибольшим, относится ко времени около 26-20 тысяч лет назад отдельных ледниковых покровов.

В это время полярные ледники северного полушария выросли до огромных размеров, соединившись в огромный ледовый щит. Длинные языки льда отходили от него к югу по руслам крупных рек. Все высокие горы также были скованы ледовыми панцирями. Похолодание и образование ледников повлекли за собой другие глобальные изменения в природе. Реки, текущие в северные моря оказались запруженными ледяными стенами, они разлились в гигантские озера и повернули вспять пытаясь найти сток на юге. Сдвинулись к югу теплолюбивые растения, уступая место более холодовыносливым соседям. В это время окончательно сформировался мамонтовый фаунистический комплекс, состоящий в основном из крупных, хорошо защищенных от холода животных.

2.1 Климат

Однако на протяжении последнего оледенения климат на планете не был постоянным. Периодически наступали потепления климата, ледник таял по краю, отступал на север, сокращались площади высокогорных льдов, смещались на юг климатические зоны. Таких незначительных изменений в климате было несколько. Ученые считают, что в Евразии наиболее холодный и суровый период был около 20 тысяч лет назад.

Рис. 7 Ледник Перито-Морено в Патагонии, Аргентина. в последнюю ледниковую эпоху

Рис. 8 На диаграмме показаны климатические изменения в Сибири и в некоторых других районах северного полушария за последние 50 тысяч лет

2.2 Флора и фауна

Похолодание на планете и образование гигантских ледниковых систем на севере вызвало глобальные изменения в растительном и животном мире Северного полушария. Границы всех природных зон начали сдвигаться к югу. На территории Сибири располагались следующие природные зоны.

Вдоль ледников на десятки километров шириной протянулась зона холодных тундр и тундростепей. Она была расположена примерно в тех районах, где сейчас лес и тайга.

На юге тундростепь постепенно переходила в лесостепи и леса. Лесные участки были очень небольшими, и были далеко не везде. Чаще всего леса располагались на южных берегах приледниковых озер и в речных долинах и на отрогах гор.

Еще южнее располагались сухие степи, на западе Сибири постепенно переходящие в горные системы Саяно-Алтая, на востоке граничащие с полупустынями Монголии. В некоторых районах тундростепи и степи не разделялись полосой леса, а постепенно сменяли друг друга.

Рис.9. Тундростепь, эпоха последнего оледенения

В новых климатических условиях ледниковья изменился и животный мир. На протяжении последних этапов четвертичного периода в Северном полушарии происходило формирование новых видов фауны. Особенно выразительным проявлением этих изменений стало появление так называемого мамонтового фаунистического комплекса, который состоял из холодовыносливых видов животных.

2.3 Реки и озёра

Гигантские ледниковые поля образовали естественную плотину и закрывали сток рек, текущих в Северные моря. Современные сибирские реки: Обь, Иртыш, Енисей, Лена, Колыма и множество других разливались вдоль ледников, образуя гигантские озера, которые объединялись в приледниковые системы стока талых вод.

Сибирь в ледниковую эпоху. Для ясности обозначены современные реки и города. Большая часть этой системы соединялась речками и воды вытекали из нее на юго-запад через систему Новоэвксинского бассейна, бывшего некогда на месте Черного моря. Далее через Босфор и Дарданеллы вода попадала в Средиземное море. Общая площадь этого водосборного бассейна составляла 22 млн. кв. км. Она обслуживала территорию от Монголии до Средиземноморья.

Рис.10 Сибирь в ледниковую эпоху

В Северной Америке тоже существовала такая ситема приледниковых озер. Вдоль Лаврентьевского ледникового щита тянулись исчезнувшие ныне гигантское озеро Агассиса, озера Мак-Коннелл и Альгонкские.

2.4 Западносибирское озеро

Некоторые ученые считают, что одним из крупнейших приледниковых озер в Евразии было Мансийское, или как его еще называют Западносибирское озеро. Оно занимало практически всю территорию Западносибирской равнины до предгорий Кузнецкого Алатау и Алтая. Те места, где сейчас расположены крупнейшие города Тюмень, Томск и Новосибирск, в последнюю ледниковую эпоху покрывала вода. Когда ледник стал таять - 16-14 тыс. лет назад воды Мансийского озера стали постепенно стекать в Северный Ледовитый океан, а на месте его образовались современные речные системы, а в низменной часть Таежного Приобья образовалось крупнейшая в Евразии система Васюганских Болот.

Рис.11 Примерно так выглядело Западно-Сибирское озеро

2.5 Мировой океан

Ледниковые покровы планеты образуются за счет вод мирового океана. Соответственно, чем обширнее и выше ледники, тем меньше воды остается в океане. Ледники вбирают в себя воду, уровень океана понижается, обнажая крупные участки суши. Так, 50 000 лет назад из-за роста ледников уровень океана понизился на 50 м, а 20 000 лет назад - на 110-130 м. В этот период многие современные острова составляли с материком единое целое. Так, неотделимы от материковой части были Британские, Японские, Новосибирские острова. На месте Берингова пролива существовала широкая полоса суши, названная Берингией.

Рис.12 Диаграмма изменения уровня океана в последнюю ледниковую эпоху

2.6 Великий ледник

Во время последнего оледенения в приполярной части Северного полушария планеты занимал огромный Арктический ледниковый покров. Он образовался в результате слияния Североамериканского и Евразийского ледяных покровов в единую систему.

Арктический ледниковый покров состоял из гигантских ледяных щитов, имеющих форму плосковыпуклых куполов, которые образовывали в некоторых местах толщи льда высотой 2-3 километра. Общая площадь ледяного покрова - более 40 млн. кв. км.

Крупнейшие элементы Арктического Ледникового покрова:

1. Лаврентьевский щит с центром над юго-западной частью Гудзонова залива;

2. Карский щит с центром над Карским морем распространялся на весь север Русской равнины, Западной и Средней Сибири;

3. Гренландский щит;

4. Восточносибирский щит, закрывающий Сибирские моря, побережье Восточной Сибири и часть Чукотки;

5. Исландский щит

Рис. 13 Арктический ледниковый покров

Даже в суровый ледниковый период климат постоянно изменялся. Ледники то постепенно наступали на юг, вновь отступали. Максимальной мощности ледниковый покров достиг около 20 000 лет назад.

3. Четвертичные оледенения на европейской части России

Четвертичное оледенение - оледенение в четвертичном периоде, вызванное понижением температуры, начавшимся еще в конце неогенового периода. В горах Европы, Азии, Америки начали увеличиваться ледники, стекавшие на равнины, на Скандинавском полуострове образовалась постепенно расширявшаяся ледяная шапка, наступавшие льды оттесняли обитавших там животных и растения к югу.

Толщина ледяного покрова достигала 2 - 3 километров. Около 30% территории современной России на севере было занято покровным оледенением, которое то несколько сокращалось, то снова продвигалось на юг. Межледниковые периоды с теплым, мягким климатом сменялись похолоданиями, когда ледники снова наступали.

На территории современной России было 4 оледенения - окское, днепровское, московское и валдайское. Наиболее крупным из них было днепровское, когда гигантский ледниковый язык спускался по Днепру до широты Днепропетровска, а по Дону - до устья Медведицы.

Рассмотрим Московское оледенение

Московское оледенение - ледниковая эпоха, относящаяся к антропогеновому (четвертичному) периоду (средний плейстоцен, около 125-170 тысяч лет назад), последнее из крупных оледенений Русской (Восточно-Европейской) равнины.

Ему предшествовало одинцовское время (170-125 тысяч лет назад) - относительно тёплый период, отделяющий московское оледенение от максимального, днепровского оледенения (230-100 тысяч лет назад), также в среднем плейстоцене.

Как самостоятельную ледниковую эпоху московское оледенение выделили сравнительно недавно. Некоторые исследователи по-прежнему трактуют московское оледенение как одну из стадий днепровского оледенения, либо что это была одна из стадий более крупного и продолжительного предшествующего оледенения. Однако граница ледника, развивающегося в московскую эпоху, проводится с большей обоснованностью.

Московское, оледенение захватило лишь только северную часть Московской области. Граница ледника проходила по реке Клязьме. Именно во время таяния Московского ледника практически полностью были размыты моренные толщи днепровского оледенения. Обводнение приледниковой зоны, в которую непосредственно входила территория Шатурского района, в период таяния Московского ледника было так велико, что низины заполнились крупными озерами или превратились в мощные долины стока талых ледниковых вод. В них оседали взвеси, образуя зандровые равнины с песчаными и супесчаными отложениями, наиболее распространенными в пределах района в настоящее время.

Рис.14 Положение конечных ледниковых морен разного возраста в пределах центральной части Русской равнины. Морена ранневалдайского() и поздневалдайского () оледенений.

4. Причины ледниковых эпох

Причины ледниковых эпох нераздельно связаны с более широкими проблемами глобальных климатических изменений, имевших место на протяжении истории Земли. Время от времени происходили значительные смены геологических и биологических обстановок. Следует иметь в виду, что начало всех великих оледенений определяется двумя важными факторами.

Во-первых, на протяжении тысячелетий в годовом ходе осадков должны доминировать обильные продолжительные снегопады.

Во-вторых, в районах с таким режимом осадков температуры должны быть настолько низкими, чтобы летнее снеготаяние сводилось к минимуму, а фирновые поля увеличивались из года в год до тех пор, пока не станут формироваться ледники. Обильная аккумуляция снега должна превалировать в балансе ледников на протяжении всей эпохи оледенения, так как если абляция превысит аккумуляцию, оледенение пойдет на убыль. Очевидно, для каждой ледниковой эпохи необходимо выяснить причины ее начала и окончания.

Гипотезы

1. Гипотеза миграции полюсов. Многие ученые полагали, что ось вращения Земли время от времени меняет свое положение, что приводит к соответствующему смещению климатических зон.

2. Гипотеза диоксида углерода. Содержащийся в атмосфере диоксид углерода CO2 действует подобно теплому одеялу, удерживающему излучаемое Землей тепло близ ее поверхности, и любое существенное сокращение содержания СО2 в воздухе приведет к понижению температуры на Земле. В результате температура суши понизится, и начнется ледниковая эпоха.

3. Гипотеза диастрофизма (движений земной коры). В истории Земли неоднократно происходили значительные поднятия суши. В целом температура воздуха над сушей уменьшается примерно на 1,8. C подъемом на каждые 90 м. В действительности горы поднялись на многие сотни метров, что оказалось достаточным для формирования там долинных ледников. Кроме того, рост гор изменяет циркуляцию влагонесущих воздушных масс. Поднятие участков дна океанов в свою очередь может изменить циркуляцию океанических вод и также вызвать климатические изменения. Неизвестно, могли бы только тектонические движения оказаться причиной оледенения, во всяком случае, они могли весьма содействовать его развитию

4. Гипотеза вулканической пыли. Вулканические извержения сопровождаются выбросом в атмосферу огромного количества пыли. Очевидно, что вулканическая активность, широко распространенная на Земле на протяжении тысячелетий, могла бы значительно понизить температуры воздуха и послужить причиной начала оледенения.

5. Гипотеза дрейфа материков. Согласно этой гипотезе, все современные материки и самые крупные острова некогда входили в состав единого материка Пангея, омывавшегося Мировым океаном. Сплочение материков в такой единый массив суши могло бы объяснить развитие позднепалеозойского оледенения Южной Америки, Африки, Индии и Австралии. Территории, охваченные этим оледенением, вероятно, находились гораздо севернее или южнее их современного положения. Материки начали разделяться в меловое время, а современного положения достигли примерно 10 тыс. лет назад

6. Гипотеза Юинга - Донна. Одна из попыток объяснить причины возникновения плейстоценовой ледниковой эпохи принадлежит М. Юингу и У.Донну - геофизикам, внесшим значительный вклад в изучение рельефа дна океанов. Они полагают, что в доплейстоценовое время Тихий океан занимал северные полярные регионы и поэтому там было гораздо теплее, чем теперь. Арктические области суши тогда располагались в северной части Тихого океана. Затем в результате дрейфа материков Северная Америка, Сибирь и Северный Ледовитый океан заняли свое современное положение. Благодаря Гольфстриму, заходившему из Атлантики, воды Северного Ледовитого океана в то время были теплыми и интенсивно испарялись, что способствовало обильным снегопадам в Северной Америке, Европе и Сибири. Таким образом в этих районах началось плейстоценовое оледенение. Оно прекратилось из-за того, что в результате разрастания ледников уровень Мирового океана понизился примерно на 90 м, и Гольфстрим в конце концов не смог преодолевать высокие подводные хребты, разделяющие бассейны Северного Ледовитого и Атлантического океанов. Лишенный притока теплых атлантических вод, Северный Ледовитый океан замерз, и иссяк источник влаги, питающий ледники.

7. Гипотеза циркуляции океанических вод. В океанах существует множество течений, как теплых, так и холодных, которые оказывают существенное влияние на климат материков. Гольфстрим - одно из замечательных теплых течений, которое омывает северное побережье Южной Америки, проходит через Карибское море и Мексиканский залив и пересекает Северную Атлантику, оказывая отепляющий эффект на Западную Европу. Теплые течения имеются также в южной части Тихого океана и Индийском океане. Наиболее мощные холодные течения направляются из Северного Ледовитого океана в Тихий через Берингов пролив и в Атлантический океан - через проливы вдоль восточного и западного берегов Гренландии. Одно из них - Лабрадорское течение - охлаждает побережье Новой Англии и приносит туда туманы. Холодные воды поступают также в южные океаны из Антарктики в виде особо мощных течений, двигающихся к северу почти до экватора вдоль западных берегов Чили и Перу. Сильное подповерхностное противотечение Гольфстрима уносит свои холодные воды на юг в Северную Атлантику.

8. Гипотеза изменений солнечной радиации. В результате продолжительного изучения солнечных пятен, представляющих собой сильные выбросы плазмы в атмосфере Солнца, обнаружено, что существуют весьма значительные годовые и более продолжительные циклы изменения солнечной радиации. Пики солнечной активности наблюдаются примерно каждые 11, 33 и 99 лет, когда Солнце излучает больше тепла, что приводит к более мощной циркуляции земной атмосферы, сопровождающейся большей облачностью и более обильными осадками. Из-за высокой облачности, блокирующей солнечные лучи, поверхность суши получает тепла меньше, чем обычно.

Заключение

В ходе выполнения курсовой работы были изучены ледниковые эры, в состав которых входят ледниковые периоды. Установлены ледниковые эпохи, которые с точностью разобраны. Получены подробные данные о последней ледниковой эпохе. Выявлены последние четвертичные эпохи. А также изучены основные причины ледниковых эпох.

Список литературы

1. Доценко С.Б. Об оледенении Земли в конце палеозоя // Жизнь Земли. Геодинамика и минеральные ресурсы. М.: Изд-во МГУ, 1988.

2. Серебрянный Л.Р. Древнее оледенение и жизнь / Серебрянный Леонид Рувимович; Отв.ред. Г.А. Авсюк. - М.: Наука, 1980. - 128с.: ил. - (Человек и окружающая среда). - Библиогр.

3. Тайны ледниковых эпох: Пер. с англ./Под ред. Г.А. Авсюка; Послесл. Г.А. Авсюка и М.Г. Гросвальда.-М.: Прогресс, 1988.-264 с.

4. http://ru.wikipedia.org/wiki/Ледниковая_эпоха (Материал из Википедии - свободной энциклопедии)

5. http://www.ecology.dubna.ru/dubna/pru/geology.html(Статья Геолого-геоморфологические особенности. Н.В. Короновский)

6. http://ru.wikipedia.org/wiki/Ледниковый_период (Материал из Википедии - свободной энциклопедии)

7. http://www.fio.vrn.ru/2004/7/kaynozoyskaya.htm (Кайнозойская эра)

12 000 лет назад окончился последний ледниковый период. В самый суровый период оледенение грозило человеку вымиранием. Однако после схода ледника он не только выжил, но и создал цивилизацию.

Ледники в истории Земли

Последняя ледниковая эра в истории Земли – Кайнозойская. Она началась 65 миллионов лет назад и продолжается до сих пор. Современному человеку повезло: он живет в межледниковье, в один из самых теплых периодов жизни планеты. Далеко позади самая суровая ледниковая эра – позднепротерозойская.

Несмотря на глобальное потепление, ученые предсказывают наступление нового ледникового периода. И если настоящий наступит лишь через тысячелетия, то малый ледниковый период, который на 2-3 градуса снизит годовые температуры, может наступить довольно скоро.

Ледник стал настоящим испытанием человеку, заставив его изобретать средства для своего выживания.

Последний ледниковый период

Вюрмское или Вислинское оледенение началось примерно 110 000 лет назад и окончилось в десятом тысячелетии до нашей эры. Пик холодов пришелся на период 26-20 тысяч лет назад, завершающую стадию каменного века, когда ледник был наибольшим.

Малые ледниковые периоды

Даже после того, как растаяли ледники, история знала периоды заметных похолоданий и потеплений. Или, по-другому, – климатические пессимумы и оптимумы . Пессимумы иногда называют малыми ледниковыми периодами. В XIV-XIX веках, например, наступил малый ледниковый период, а на время Великого переселения народов приходился раннесредневековый пессимум.

Охота и мясная пища

Существует мнение, согласно которому предок человека был скорее падальщиком, так как не мог спонтанно занять вышестоящую экологическую нишу. А все известные орудия труда служили для разделки останков животных, которые были отобраны у хищников. Однако, вопрос о том, когда и почему человек начал охотиться до сих пор вызывает дискуссии.

В любом случае, благодаря охоте и мясной пище древний человек получал большой запас энергии, позволявший ему лучше выносить холода. Шкуры убитых животных использовались в качестве одежды, обуви и стен жилища, что увеличивало шансы выжить в суровом климате.

Прямохождение

Прямохождение появилось миллионы лет назад, и его роль была куда важнее, чем в жизни современного офисного работника. Освободив руки, человек мог заняться интенсивной постройкой жилища, производством одежды, обработкой орудий труда, добычей и сохранением огня. Прямоходящие предки свободно перемещались в открытой местности, и их жизнь уже не зависела от сбора плодов тропических деревьев. Уже миллионы лет назад они свободно передвигались на большие расстояния и добывали пищу в стоках рек.

Прямохождение сыграло коварную роль, но стало все же скорее преимуществом. Да, человек сам приходил в холодные регионы и приспосабливался к жизни в них, но в то же время мог найти как искусственные, так и природные укрытия от ледника.

Огонь

Огонь в жизни древнего человека изначально был неприятным сюрпризом, а не благом. Несмотря на это, предок человека сначала научился его «гасить», а уже позднее использовать для своих целей. Следы использования огня находят в стоянках, которым 1,5 миллиона лет. Это позволяло улучшить питание за счет приготовления белковой пищи, а также сохранять активность в ночное время. Это дополнительно увеличило время для создания условий выживания.

Климат

Кайнозойская ледниковая эра не была сплошным оледенением. Каждые 40 тысяч лет у предков людей было право на «передышку» – временные оттепели. В это время ледник отступал, а климат становился мягче. В периоды сурового климата естественными убежищами были пещеры или богатые флорой и фауной регионы. Например, юг Франции и Пиренейский полуостров служили убежищем множества ранних культур.

Персидский залив 20 000 лет назад представлял собой богатую лесами и травяной растительностью речную долину, поистине «допотопный» пейзаж. Здесь текли широкие реки, превосходящие по своим размерам Тигр и Ефрат в полтора раза. Сахара в отдельные периоды становилась влажной саванной. Последний раз такое произошло 9000 лет назад. Подтверждением этому могут служить наскальные рисунки, на которых изображено изобилие животных.

Фауна

Огромные ледниковые млекопитающие, например, бизон, шерстистый носорог и мамонт, стали важным и уникальным источником питания древних людей. Охота на таких больших животных требовала большой координации усилий и заметно сплотила людей. Эффективность «коллективной работы» еще не раз себя показала в строительстве стоянок и изготовлении одежды. Олени и дикие лошади у древних людей пользовались не меньшим «почетом».

Язык и общение

Язык был, пожалуй, главным лайфхаком древнего человека. Именно благодаря речи сохранялись и передавались из поколения в поколение важные технологии обработки орудий, добычи и поддержания огня, а также различные приспособления человека для повседневного выживания. Возможно на палеолитическом языке обсуждались детали охоты на крупных зверей и направления миграции.

Аллёрдское потепление

До сих пор ученые спорят: было ли вымирание мамонтов и других ледниковых животных делом рук человека или же вызвано естественными причинами – Аллёрдским потеплением и исчезновением растений кормовой базы. В результате истребления большого количества видов животных, человеку в суровых условиях грозила смерть от нехватки пищи. Известны случаи гибели целых культур одновременно с вымиранием мамонтов (например, культура Кловис в Северной Америке). Тем не менее, потепление стало важным фактором переселения людей в регионы, климат которых стал подходящим для зарождения земледелия.

Существует несколько гипотез о причинах возникновения оледенений. Факторы, положенные в основу этих гипотез, можно подразделить на астрономические и геологические. К астрономическим факторам, вызывающим похолодание на земле, относятся:

1. Изменение наклона земной оси
2. Отклонение Земли от ее орбиты в сторону удаления от Солнца
3. Неравномерное тепловое излучение Солнца.

К геологическим факторам относят процессы горообразная, вулканическую деятельность, перемещение материков.
Каждая из гипотез имеет свои недостатки. Так гипотеза, связывающая оледенение с эпохами горообразования, не объясняет отсутствие оледенения в мезозое, хотя в эту эр горообразовательные процессы были достаточно активны.
Активизация вулканической деятельности, по мнению одних ученых, приводит к потеплению климата на земле, по мнению других к похолоданию. Согласно гипотезе перемещения материков огромные участки суши на протяжении истории развития земной коры периодически переходили из области теплого климата в области холодного климата, и наоборот.

За время геологической истории планеты, насчитывающей более 4 млрд. лет, Земля испытала несколько периодов оледенения. Древнейшее Гуронское оледенение имеет возраст 4,1 - 2,5 млрд. лет, Гнейсесское - 900 - 950 млн. лет. Далее ледниковые периоды повторялись довольно регулярно: Стертское - 810 - 710, Варангское - 680 - 570, Ордовикское - 410 - 450 млн. лет назад. Предпоследний ледниковый период на Земле был 340 - 240 млн. лет назад и назывался Гондванским. Сейчас на Земле очередной ледниковый период, называемый Кайнозойским, который начался 30 - 40 млн. лет назад с появления антарктического ледникового покрова. Человек появился и живет в ледниковом периоде. В последние несколько миллионов лет оледенение Земли то разрастается, и тогда значительные территории в Европе, Северной Америке и частич но в Азии оказываются заняты покровными ледниками, то сокращается до тех размеров, которые существуют сегодня. Для последнего миллиона лет выявлено 9 таких циклов. Обычно период разрастания и существования ледниковых покровов в Северном полушарии примерно в 10 раз продолжительнее, чем период разрушения и отступания. Периоды отступания ледников называют межледниковьем. Сейчас мы живем в период очередного межледниковья, которое называется голоцен.

Центральная проблема криологии Земли - выявление и изучение общих закономерностей оледенения нашей планеты. Криосфера Земли испытывает как непрерывные сезонно-периодические колебания, так и многовековые изменения.

В настоящее время Земля прошла ледниковую эпоху и находится в межледниковом периоде. Но что будет дальше? Каков прогноз процесса оледенения Земли? Не может ли в ближайшее время начаться новое наступление ледников?

Ответы на эти вопросы волнуют не только ученых. Оледенение Земли-гигантский планетарный процесс, который небезразличен для всего человечества. Чтобы найти ответ на эти вопросы, нужно проникнуть в тайны оледенения, раскрыть закономерности развития ледниковых эпох, установить основные причины их возникновения.
Решению этих проблем были посвящены труды многих выдающихся ученых. Но сложность вопросов так велика, что, по мнению известного климатолога М. Шварцбаха, проникнуть в тайну оледенения практически невозможно.

Существует множество теорий и гипотез, которые пытаются раскрыть эту тайну. Не вдаваясь в подробности всех теорий и гипотез, можно объединить их в три основные группы.
Планетарные - где главной причиной наступления ледниковых периодов считаются существенные изменения, происходящие на планете: смещение полюсов, движение материков, процессы горообразования, которые сопровождаются изменением циркуляции воздушных и океанических течений и возникновением ледников, загрязнение атмосферы продуктами вулканической деятельности, изменение концентрации углекислоты и озона в атмосфере.

К планетарным гипотезам примыкают и астрономические гипотезы, объясняющие оледенение планеты изменением орбиты Земли, изменением угла наклона оси ее вращения, расстояния от Солнца и др.

Солнечные - гипотезы и теории, объясняющие возникновение эпох оледенения ритмичностью энергетических процессов, происходящих в недрах Солнца. В результате этих процессов происходят периодические изменения в количестве солнечной энергии, поступающей на Землю. Продолжительность этих периодов составляет несколько сот миллионов лет, что согласуется с периодичностью ледниковых эпох.

В первом приближении объясняется и ритмичность процессов наступления и отступления ледников внутри каждой ледниковой эпохи.

Космические гипотезы и теории. Согласно им, существуют космические факторы, которые позволяют объяснить цикличность изменения климата и наступления ледниковых эпох на Земле. К числу таких причин могут быть отнесены потоки лучистой энергии или потоки частиц, вызывающие изменение энергетических процессов как внутри Солнца, так и внутри Земли, облака космической пыли, частично поглощающие энергию Солнца, а также неизвестные еще нам факторы. Представляет, например, большой интерес гипотеза о возможности взаимодействия потока нейтрино с веществом земных недр. Заслуживает пристального внимания совпадение периода чередования ледниковых эпох (около 250 млн. лет) с периодом обращения Солнечной системы вокруг центра Галактики (220-230 млн. лет). Еще более поразительна близость (учитывая невысокую точность определения таких величин) этого периода с периодичностью (около 300 млн. лет) волн сгущения материи в рукавах нашей Галактики, которые возникают в результате выброса гигантских, вращающихся с огромной скоростью масс вещества из центра Галактики. Кстати, последняя волна этого ударного возмущения, прошедшая 60 млн. лет назад, удивительно совпадает с геологическим временем исчезновения гигантских пресмыкающихся рептилий в конце мелового периода мезозойской эры.

Думается, что понять и изучить динамику климата и возникновения ледниковых эпох возможно только на основе синтеза космических, солнечных и планетарных факторов.
Несколько слов, о прогнозе термической судьбы Земли, а точнее, о вероятностном ходе тепловых процессов в астрофизических масштабах времени.
К проблеме прогнозирования естественного хода оледенения нашей планеты тесно примыкает проблема искусственного изменения климата планеты. Перед учеными, занимающимися криологией, стоит задача - установить порог роста производства энергии на Земле, за которым могут наступить весьма нежелательные для человечества изменения физико-географической оболочки (затопление суши при таянии антарктических и других ледников, чрезмерное повышение температуры воздуха и протаивание мерзлых толщ Земли).

От чего же зависит понижение средней температуры Земли?

Высказывались предположения, что причина заключается в изменении количества тепла, получаемого от Солнца. Выше говорилось об 11-летней периодичности солнечного излучения. Возможно, существуют и более длительные периоды. В этом случае похолодания могут быть связаны с минимумами солнечного излучения. Повышенно или понижение температуры на Земле происходит и при неизменном количестве энергии, поступающей от Солнца, а также определяется составом атмосферы.
В 1909 г. С. Аррениус впервые подчеркнул огромную роль углекислого газа как регулятора температуры приповерхностных слоев воздуха. Углекислота свободно пропускает солнечные лучи к земной поверхности, но поглощает большую часть теплового излучения Земли. Она является колоссальным экраном, препятствующим охлаждению нашей планеты. Сейчас содержание в атмосфере углекислого газа не превышает 0,03%. Если эта цифра уменьшится вдвое, то средние годовые температуры в умеренных поясах снизятся на 4-5° С, что может привести к началу ледникового периода.

Изучение современной и древней вулканической деятельности позволило вулканологу И.В. Мелекесцеву связать похолодание и вызывающее его оледенение с увеличением интенсивности вулканизма. Хорошо известно, что вулканизм заметно влияет на земную атмосферу, изменяя ее газовый состав, температуру, а также загрязняя ее мелкораздробленным материалом вулканического пепла. Огромные массы пепла, измеряемые миллиардами тонн, выбрасываются вулканами в верхние слои атмосферы, а затем разносятся струйными течениями по всему земному шару. Через несколько суток после извержения в 1956 г. вулкана Безымянного его пепел был обнаружен в верхних слоях тропосферы над Лондоном. Пепловый материал, выброшенный во время извержения в 1963 г. вулкана Агунг на острове Бали (Индонезия), был найден на высоте около 20 км над Северной Америкой и Австралией. Загрязнение атмосферы вулканическим пеплом вызывает значительное уменьшение ее прозрачности и, следовательно, ослабление солнечной радиации на 10- 20% против нормы. Кроме того, частицы пепла служат ядрами конденсации, способствуя большому развитию облачности. Повышение облачности в свою очередь заметно уменьшает количество солнечной радиации. По расчетам Брукса, увеличение облачности с 50 (характерно для настоящего времени) до 60% привело бы к понижению среднегодовой температуры на земном шаре на 2° С.

В кайнозойской эре млекопитающие начали подвергаться воздействию особого фактора, не существовавшего, насколько нам известно, в меловое время. Этот фактор - похолодание климата. Поэтому к отмеченным изменениям, которым подверглись континенты в течение кайнозойской эры, мы должны добавить еще одно - изменение преобладающего климата. Массивы суши стали холоднее. Наиболее сильным было охлаждение полярных районов, самым слабым - экваториальных, но так или иначе оно проявилось повсюду. Влияние этого похолодания распространялось широко и сказывалось не только на млекопитающих, но и на других организмах. Начнем с обзора данных, на которых основан наш вывод об изменении температур, происходившем с начала кайнозоя.

Свидетельства изменения климата . В первую очередь следует отметить три группы фактов.

1. При бурении в глубоководных областях океана в слоях тонкообломочных кайнозойских отложений найдены ископаемые раковины микроскопических беспозвоночных. В некоторых слоях встречены раковины животных, обитающих в холодной воде; выше и ниже залегают слои, содержащие раковины животных, характерных для более теплой воды.

2. В некоторых слоях тонкообломочных отложений, слагающих дно в глубоководных областях океана вокруг Антарктиды, встречены зерна кварцевого песка, несущие на поверхности следы ледниковой обработки. Эти зерна, вероятно, заносились в море с айсбергами, из которых по мере таяния песчаный материал опускался на дно моря. Песчинки такого типа встречены в донных отложениях начиная с эоцена, что указывает на существование ледников в Антарктиде уже в это время. Эти песчинки встречаются в тех же слоях, к которым приурочены ископаемые раковины холодноводных беспозвоночных.

3. В некоторых слоях кайнозойских отложений на континентах найдены ископаемые листья растений, произраставших в холодном климате. Ископаемые растения, характерные для более теплых климатов, найдены в слоях, залегающих и выше, и ниже.

Таким образом, существует три вида данных, различных, но свидетельствующих об одном и том же: понижении температур в кайнозое, наиболее сильно проявившемся в высоких широтах южного полушария. По этим и некоторым другим данным была построена кривая (рис. 62), которая показывает повышения и понижения температуры в течение кайнозойской эры. За исключением ее крайней правой части, кривая построена исключительно на основе перечисленной выше информации. Кривая показывает также, что изменения температур были медленными и постепенными, но отнюдь не постоянными.

Рис. 62. Предполагаемая схема колебаний температур на земной поверхности в течение всего кайнозоя до наших дней. Кривая неточна, так как дана в обобщенном виде для всей Земли. На ней показаны главные эпохи повышения и понижения температур. Более полная информация, возможно, позволила бы выделить множество мелких колебаний, наложенных на крупные, показанные на кривой

Колебания климата: ледниковые эпохи . Изменение климата не было постоянным. Температуры снова и снова колебались, от более теплых к более холодным, и снова к теплым. Похолодание проявилось сначала в Антарктике, затем на Аляске и других районах Крайнего Севера. Но средние широты похолодание захватило лишь около двух миллионов лет назад, и когда это произошло, эффект похолодания был очень сильным и очевидным. В этих широтах происходило накопление снега и образование огромных мощных ледников, покрывших большую часть Северной Америки и северную часть Европы. Сравнительно недавние эпохи, когда огромные покровы льда надвигались на области средних широт, представляют собой то, что мы привыкли называть ледниковыми эпохами; так они и названы на рисунке 62. И все же, строго говоря, в таких районах, как Антарктика и Аляска, подобные ледниковые эпохи имели место на много миллионов лет раньше, чем показано на рисунке. Эти древние ледниковые эпохи гораздо менее известны; они были установлены только в 60-х годах нашего века, и еще не ясно, как изменить определение термина "ледниковая эпоха" так, чтобы оно включало и эти древние события. Однако гораздо важнее то, что в пределах одного только четвертичного периода было несколько ледниковых эпох, возможно даже больше, чем схематически показано извилистой кривой на нашей схеме.

Последняя ледниковая эпоха . Последняя ледниковая эпоха была сравнительно недавно. Она достигла своей наивысшей точки только 20 000 лет назад, когда мощный ледниковый покров, огромный ледник, занял почти всю Канаду и большую часть США; край его заходил далеко на юг от районов теперешних городов Нью-Йорк, Чикаго, Сиэтл. Другой ледник охватил территорию Европы, распространившись к югу до мест, где сейчас находятся города Копенгаген, Берлин и Ленинград. Общая площадь ледников, покрывавших Северную Америку и Европу, превышала 23 миллиона км 2 , а толщина льда была более полутора километров, так что лед полностью скрывал под собой почти все горы, расположенные на занятой льдом территории. Таким образом, объем ледников, вероятно, мог достигать 37 миллионов км 3 льда. Сейчас же общий объем ледников в Соединенных Штатах (за исключением Аляски) менее 83 км 3 . В настоящее время льды существуют в виде тысячи мелких горных ледничков, большей частью расположенных в штатах Вашингтон и Орегон. В Канаде ныне объем льда гораздо больше, предположительно около 41 000 км 3 , потому что Канада частично находится в холодных арктических областях и лед там дольше не тает. Но даже и 41000 км 3 - это лишь ничтожная доля того объема ледяного покрова, который существовал в Канаде 20 000 лет назад.

Когда мы думаем о том поразительном количестве льда, которое так недавно покрывало земную поверхность, у нас возникают два основных вопроса. Во-первых, была ли ледниковая эпоха исключительным явлением, свойственным только кайнозойской эре? И во-вторых, каковы причины возникновения ледниковых эпох? Постараемся ответить на эти вопросы.

Древние ледниковые эпохи . Итак, во-первых, происходили ли оледенения в более ранние геологические периоды, задолго до начала кайнозойской эры? Конечно, да. Доказательства этого неполны, но они вполне определенны, и некоторые из этих свидетельств распространяются на большие площади. Доказательства существования пермской ледниковой эпохи присутствуют на нескольких континентах (не исключено, что в то время эти континенты были частью одного массива суши), и кроме того, на континентах обнаружены следы ледников, относящиеся к другим эпохам палеозойской эры вплоть до ее начала, ранне-кембрийского 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. А можно ли утверждать, что не существовало еще более древних, еще до сих пор не открытых ледниковых эпох?

Во всяком случае, даже рассматривая только известные нам оледенения, происходившие на протяжении более двух миллиардов лет, мы должны признать, что они не противоречат принципу актуализма, согласно которому - в применении к геологическим процессам - нет ничего нового под Солнцем. Поэтому ледниковые события, происходившие 20 000 лет назад, - или современное оледенение Антарктиды - всего лишь повторение таких же событий, которые в той или иной форме неоднократно повторялись с тех пор, как существует Земля.

Таков ответ на первый из двух вопросов. Оледенение - это не более необычное событие, чем возникновение огромной горной цепи, - и то и другое повторяется всякий раз,-как создаются соответствующие условия. Этот ответ позволяет легче разобраться во втором вопросе - почему происходят оледенения? Все, что от нас требуется - это определить "соответствующие условия" и затем понять, что же происходит, когда эти условия возникают.

Отчего бывают оледенения?

Основные условия . Ответ на этот вопрос может быть дан только в свете некоторых общих сведений о ледниках. Во многих районах средних широт, как, например, Соединенные Штаты и Европа, часть атмосферных осадков выпадает в виде снега. Даже в высоких горах снегопады происходят в основном зимой. Если зимние температуры достаточно низки, снег остается лежать на земле, но при наступлении весны и лета он тает. Однако в очень высоких горах, как, например, в северной части Скалистых гор, температуры даже летом настолько низки, что отдельные пятна снежного покрова сохраняются в течение всего лета и на следующую зиму покрываются свежевыпавшим снегом. Накапливаясь таким образом год за годом, снег на горном склоне уплотняется и подвергается воздействию силы тяжести, направленной вниз. Это воздействие заставляет его сползать вниз по склону. В процессе этого сползания спрессованный снег становится ледником. Если снегопады достаточно обильны, а температура настолько низка, что снег не тает, ледник может принять языковидную форму и продолжать увеличиваться в длину, перемещаясь вниз по горной долине, подобно водному потоку, но, конечно, гораздо медленнее.

Сотни крупных лопастеобразных языков льда, расположенных рядом друг с другом, можно видеть в горах, например в Альпах. Ледники в смежных долинах сливаются между собой, когда одна долина впадает в другую. У подножия гор весь лед, медленно движущийся вниз по долинам, сливается, распространяясь в виде единого непрерывного ледяного покрова. Что может помешать льду распространяться до бесконечности? Только одно, но очень существенное обстоятельство - таяние. При спуске с гор или переходе в более низкие широты повышается температура. И рано или поздно температура на внешнем крае движущегося ледника повышается настолько - именно настолько, - что весь лед, который приносится сюда в виде медленно движущегося ледяного потока, тает. С этого момента край ледника не может продвинуться дальше. Правда, лед продолжает двигаться, но весь поступающий лед тает по мере поступления и превращается в потоки талых вод.

Таковы условия существования языковидных ледников, которые обычно видят туристы в Альпах, Скалистых горах Канады и других горных районах. Такие ледники занимают горные долины, а положение их нижних концов определяется соотношением скорости течения льда и скорости таяния. При существующих ныне климатах ледники не могут существенно меняться. Но стоит температуре на поверхности Земли хоть немного понизиться, и все они начнут увеличиваться в длину. Если температура в достаточной степени понизится, повторится ледниковая эпоха, когда половина территории Северной Америки была непригодна для обитания человека и большинства животных.

Смысл сказанного сводится к тому, что ледниковая эпоха - это закономерный результат снижения температуры (Непосредственная причина оледенения значительно сложнее - она заключается в увеличении количества твердых осадков, накопленных на суше, что в свою очередь может зависеть от двух различных причин: и понижения температуры, уменьшающей таяние, и повышения температуры (воздух становится влажнее, осадки увеличиваются). - Прим. ред ) на Земле всего на несколько градусов. Загадочно в оледенениях не то, откуда берется снег и лед, загадочна причина снижения температуры. Пока сохраняется незыблемым принцип актуализма и пока продолжается круговорот воды в природе, в наиболее холодных местах планеты всегда будут существовать снег и лед. Ледниковая эпоха начинается только тогда, когда температура падает настолько, что на обширных территориях осадки выпадают в виде снега, лето становится прохладным и таяние льда уменьшается.

Это равновесие очень неустойчиво. И сейчас мы не так далеки от оледенения, как это многим кажется. Данные расчетов, основанные на многолетних наблюдениях погоды в горах южной Норвегии, в районе лыжных курортов между Осло и Бергеном, показывают, что снижения средней годовой температуры всего лишь на 3°С в течение длительного периода будет достаточно, чтобы вызвать такие изменения ледников, что в результате начнется новое оледенение Европы. И действительно, большая часть льда, распространившегося в северо-западной части Европы до максимальных пределов около 20 000 лет назад, имела своим источником снегопады именно в этих горах южной Норвегии. Конечно, к этому добавлялся снег, выпадавший на гораздо более обширной площади самого ледника, и, однажды начавшись, оледенение разрасталось, как снежный ком, катящийся по склону.

Совершенно ясно, что состояние ледника зависит в основном от климата. Там, где температуры достаточно высоки, ледников нет. Там, где температуры низки, ледники образуются, но границей их распространения служит линия, где приток льда уравновешивается таянием. Отсюда следует, что ледниковая эпоха, когда ледники велики и многочисленны, является эпохой низких температур и, следовательно, временем, когда выпадение осадков происходит в виде снега. Естественным результатом этого является смещение линии равновесия притока и таяния льда в более низкие широты, так что льды покрывают обширные площади. После достижения "пика" оледенения по мере повышения температур критическая линия смещается обратно в высокие широты, ледники сокращаются и ледниковая эпоха приходит к концу.

К настоящему моменту пик последней ледниковой эпохи остался далеко позади - 20 000 лет назад. Большая часть льдов, достигавших 20 000 лет назад объема более 23 миллионов км 3 , растаяла, и талые воды стекли в море. Но даже в настоящее время, через 20 000 лет после момента наибольшего похолодания, лед сохраняется там, где большие высоты или холодный климат препятствуют его таянию. Даже сейчас все еще существует более тысячи ледников в Соединенных Штатах (не считая Аляски) и более 1200 в Альпах. В Гренландии до сих пор существует один большой ледник [ледниковый щит. - Ред.], покрывающий большую часть острова и имеющий 2400 километров в длину и 800 километров в ширину. Объем ледника Гренландии, представляющего самый большой ледяной массив северного полушария, достигает 3,3 миллиона км 3 . Весь этот лед образовался в результате того, что когда-то в прошлом здесь выпал снег и до сих пор не растаял.

Обращаясь к южному полушарию, мы видим в самом центре его, как раз вокруг Южного полюса, материк Антарктиду. По сравнению с размерами ледникового покрова этого материка огромная глыба ледника Гренландии кажется ничтожной. Его объем более 20 миллионов км 3 (Объем льда Антарктиды - 24 миллиона км3, Гренландии - 1 миллион км3. - Прим. ред ), что составляет более 90% всего льда на Земле и более 75% общих запасов пресной воды как в жидком, так и в твердом виде. Антарктический ледниковый покров занимает почти весь континент, и его площадь почти на 1/3 больше всей площади Соединенных Штатов, включая Аляску. Поэтому справедливо будет считать, что в Антарктиде в отличие от Северной Америки ледниковая эпоха не кончилась. Лед до сих пор почти полностью покрывает этот континент, хотя возможно, что его площадь 20 000 лет назад была еще больше. В Северной Америке оледенение было несколько раз, ледник приходил и уходил, однако, насколько мы можем судить, в течение по крайней мере последних 10 миллионов лет Антарктида была непрерывно покрыта льдами. Ледниковый покров увеличивался или уменьшался в объеме при колебаниях климата, но, вероятно, полностью не исчезал в отличие от ледниковых покровов Северной Америки и Европы. Причина этого различия очевидна, поскольку Антарктида - это самый высокий континент, обладающий наибольшими средними высотными отметками поверхности. Еще более важным обстоятельством является то, что она расположена на Южном полюсе, где постоянно очень низкие температуры. Все осадки выпадают здесь в виде снега и не тают. Поэтому однажды образовавшийся лед сохраняется не только в течение всего года, но и в течение миллионов лет. Он сползает вниз к внешнему краю покрытого им континента, как огромная масса теста на сковороде. При достижении льдом берега, когда он спускался в океан, от него отламывались глыбы, образующие большие плосковерхие айсберги. Несколько измеренных айсбергов оказались огромными. Один айсберг по величине в два раза превосходил площадь штата Коннектикут. Превратившись в плавающий в море айсберг, лед постепенно тает, но движение льда по поверхности континента в направлении к морю происходит непрерывно.

Пульсация . Суммируя основные условия, необходимые для возникновения ледников, заметим, что для этого нужно только, чтобы суша располагалась на достаточных высотах или в достаточно высоких широтах, обеспечивающих настолько низкие температуры, что снег там не тает в течение всего года. Как мы видели, возвышенности образуются при движении плит коры и столкновении континентов. Время от времени при этом образуются высокие горы, но такие движения происходят очень медленно. Измеренная скорость движений плит коры составляет величины порядка нескольких сантиметров в год. Если бы движения плит и образование новых гор были бы единственными причинами оледенений, то оледенение не могло бы (как это было в действительности) закончиться на протяжении всего лишь 20 000 лет или менее того. Если бы все объяснялось движениями плит коры, то ничто не помешало бы однажды образовавшемуся и распространившемуся на большей части континента леднику сохраняться в течение миллионов лет до тех пор, пока горы не будут постепенно снижены эрозией или пока континент, плавающий вместе с плитой коры, не будет медленно перенесен в более теплые широты, где покров льда мог бы таять.

Оледенения, по крайней мере те из них, которые происходили в средних широтах, начинались и кончались гораздо быстрее, чем это могло бы быть, если бы причиной их был медленный и негибкий процесс движения континентов. Изменения происходили в течение не миллионов, а всего лишь тысяч лет. Благодаря многочисленным радиоуглеродным датировкам стало возможным построить приблизительную, но достаточно надежную хронологическую шкалу, воспроизводящую ход стаивания огромной массы льда, занимавшей большую часть Северной Америки только 20 000 лет назад. Процесс разрушения ледника начался приблизительно 15 000 лет назад и закончился около 6000 лет назад. Иначе говоря, таяние всего этого огромного ледяного покрова заняло всего около 9000 лет (рис. 63). При этом около 37 миллионов км 3 льда было превращено в воду, которая стекла в ближайшие реки и через них в океан.

Мало того, что этот процесс продолжался всего 9000 лет, но на начальных стадиях ход его несколько раз прерывался периодами, когда толщина льда увеличивалась и он снова наступал, а затем снова начиналось его сокращение. Такие периоды в Европе, Северной Америке и Новой Зеландии наступали примерно в одно время. Отсюда очевиден вывод, что существует другая причина климатических изменений, которая действует быстро и проявляется одновременно во всем мире и не зависит от горообразования и движения плит коры Земли.

Рис. 63. Схема таяния ледникол Северной Америки в конце последней ледниковой эпохи (главным образом по данным Геологической службы Канады). А. Северная Америка 20 000-15 000 лет назад

Рис. 63. Схема таяния ледникол Северной Америки в конце последней ледниковой эпохи (главным образом по данным Геологической службы Канады). Б. Около 12 000-10 000 лет назад

Рис. 63. Схема таяния ледникол Северной Америки в конце последней ледниковой эпохи (главным образом по данным Геологической службы Канады). В. Около 9000 лет назад

Рис. 63. Схема таяния ледникол Северной Америки в конце последней ледниковой эпохи (главным образом по данным Геологической службы Канады). Г. Около 7000 лет назад

Было сделано много попыток установить эту причину и предложено несколько гипотез, но ни одна из них не является общепринятой среди ученых, изучающих эту проблему. Нам придется довольствоваться одной гипотезой, которая объясняет факты, хотя сама еще не доказана. Эта теория предполагает, что количество тепловой энергии, которую Земля получает от Солнца, изменяется, медленно пульсируя, в результате чего температуры постоянно колеблются в небольших пределах. Идея достаточно проста, но мы еще не располагаем средствами доказать ее правильность или ошибочность. Приняв за неимением лучшей данную гипотезу, мы сможем утверждать, что во время преобладания низменностей и обширных морей (скажем, в меловой период) на Земле могли существовать лишь очень немногочисленцые ледники (или их совсем не было), и, следовательно, предполагаемые медленные пульсации тепловой энергии, поступающей на поверхность Земли, могли оказывать лишь слабое воздействие на климат. Но в то время (предположим, в кайнозойское), когда существовали возвышенности и многочисленные горные области, а значительная часть площади континентов находилась в довольно высоких широтах, на возвышенностях могло существовать много ледников. В таком случае пульсация, которая хотя бы немного понижала температуру, могла привести к катастрофическому увеличению площади ледников. И наоборот, небольшое увеличение температуры могло иметь противоположный, но в такой же степени катастрофический результат. Большего мы пока сказать не можем.

Воздействие ледников на поверхность Земли

Ледниковая эрозия . Составление карты древних ледников возможно главным образом потому, что движущийся лед оставляет заметные следы на поверхности, по которой он движется. Лед выскабливает, полирует и различными другими способами разрушает поверхность, а затем он отлагает продукты разрушения горных пород. В результате часто можно видеть, как на эродированной ледником поверхности, отделенные от нее резкой границей, залегают рыхлыe продукты-отложения ледника. Как скальная поверхность, так и залегающие на ней отложения несут отчетливые, в большинстве случаев легко распознаваемые следы прежнего присутствия ледника.

Обломки породы различного размера, подхваченные движущимся льдом, вмерзают в нижнюю поверхность льда и, как частицы песка на наждачной бумаге, скребут и царапают скальную поверхность, оставляя на ложе ледника множество прерывистых борозд и царапин (фото 51), которые совершенно не похожи на следы, оставленные водными потоками. Местами целые глыбы породы отделяются по трещинам от коренного ложа и уносятся ледником, увеличивая собой количество обломков, вмерзших в подошву ледника.

Фото 51. Ледниковые штрихи и царапины на поверхности песчаников. Обломки оставлены ледником, который двигался в направлении от фотокамеры

Ледниковая аккумуляция . Обломки пород, включенные в лед, разносятся им и отлагаются вдоль пути движения ледника, образуя слой отложений, который местами, ближе к краю ледника, может достигать значительной мощности. Так как лед - это твердое тело, отложение обломков льдом происходит совсем не так, как рекой. В реке отложение частиц происходит в соответствии с их размерами. Отложение же обломочного материала в основании ледника происходит в таком же порядке, как и при переносе, то есть без всякой сортировки, грубые частицы вперемешку с тонкими, валуны рядом с илистыми частицами (фото 52). Образовавшиеся отложения часто выглядят как груда грунта, которую сгреб бульдозер. Кроме того, в отличие от окатанных речных галек, которые поток переворачивает и окатывает, обломки породы в ледниковых отложениях сохраняют неправильную форму и имеют плоские грани, образующиеся при трении о скальную поверхность обломка, вмерзшего в основание ледника (фото 53).

Фото 52. Обломочные отложения времени последнего оледенения, состоящие из неокатанных обломков горных пород различного размера, несортированных и неслоистых. Эти признаки отличают их от водных отложений. Рукоятка ледоруба имеет длину 45 см. Северный склон горы Рейнир, штат Вашингтон

В некоторых местах вдоль внешнего края ледника и вблизи него отлагающиеся обломки перемещаются водой при таянии ледника. В таких местах этот материал теряет типично ледниковый характер и приобретает сортировку и слоистость в результате переработки текучими водами. При этом серии слоистых отложений беспорядочно перемежаются с толщами неслоистого материала.

Фото 53. Шесть галек, произвольно выбранных из ледниковых отложений на территории штата Нью-Йорк. У каждой гальки есть одна или несколько плоских граней, оглаженных ледником

Но независимо от того, есть ли в них слоистый материал или нет, в целом ледниковые отложения имеют тенденцию образовывать большие или малые гряды, расположенные вдоль края ледника. Такая гряда представляет собой конечную морену, характерную форму, создаваемую оледенением. В некоторых районах наблюдается несколько морен, расположенных одна за другой, каждая из которых фиксирует положение края ледника во время ее отложения.

Потоки талых вод, вытекающих из-под края ледника, отмеченного конечной мореной, отлагали в своих долинах гальку и песок, отсортированные и слоистые, как настоящие речные отложения. Некоторые из этих отложений достигают 30 метров мощности или даже больше, а в ширину распространяются на всю ширину долины. Ледниковое происхождение имеют многие пес-чано-галечные отложения вдоль долин рек Огайо или Миссисипи, прослеживающиеся по долине Миссисипи до самой дельты. И все же, несмотря на большой объем этих отложений, даже если мы прибавим к ним ледниковые отложения, распространенные в границах оледенения, далее к северу, общая мощность слоя продуктов выветривания и коренных пород, удаленных огромными ледниковыми покровами, покрывавшими когда-то Северную Америку и Европу, оказывается на удивление мала. Точно мы не знаем, но можем предполагать, что в среднем толщина этого слоя, вероятно, не более 7,5 метра.

Озерные впадины . Более явным результатом влияния ледника, и в частности великих ледниковых покровов, на рельеф было образование больших и малых впадин, многие из которых заполнились водой и стали озерами. На любой хорошей крупномасштабной карте Канады, Соединенных Штатов или Северной Европы можно видеть, что большинство озер сосредоточено в районах древнего оледенения. В одной только Северной Америке число озер исчисляется сотнями тысяч.

Впадины создаются ледником несколькими способами. Одни образуются в результате частичного удаления движущимся льдом трещиноватых коренных пород. Другие представляют собой понижения неровной поверхности ледниковых отложений. Третьи представляют собой речные долины, подпруженные ледниковыми отложениями. (Такое происхождение, по крайней мере частично, имеют Великие озера Америки.) Множество мелких впадин образовалось в результате вытаивания глыб льда размером от нескольких метров до десятков километров в поперечнике, которые были погребены под ледниковыми отложениями. Когда такая глыба вытаивает, образуется впадина, в которую проседают залегавшие ранее на льду отложения. Среди многих тысяч озер штата Миннесота многие именно такого происхождения.

Более слабые колебания климата

Климат после 1800 г. Данные измерений температур, производившихся правительственными учреждениями в большинстве стран, показывают изменения температур с начала XIX в. В самом общем виде эти изменения приведены на кривой рисунка 64. Она свидетельствует о том, что за последние сто лет средние годовые температуры увеличивались более чем на полградуса Цельсия, причем это увеличение шло неравномерно. Оно затронуло большую часть планеты, как тропические, так и высокие широты, как северное, так и южное полушарие. Затем, после 1940 г., начался период похолодания. Температуры понизились, и к 1970 г. достигли того уровня, который наблюдался около 1920 г. Таким образом, устанавливается тот факт, что климаты Земли не являются чем-то постоянным и неизменным, но подвергаются существенным изменениям. Теплые зимы и жаркие летние сезоны, отмечавшиеся в 30-х годах двадцатого века на западе США, представляются частью общего потепления климата, проявлявшегося в широких масштабах.

Не удивительно, что летопись колебаний размеров небольших ледников в горах Северной Америки и в Альпах обнаруживает сходство с температурной кривой (рис. 64). Измерения, проведенные на одних и тех же ледниках в течение ряда лет, показывают, что в промежутке между концом XIX в. и серединой XX в. многие ледники в целом сократились. Но приблизительно с 1950 г. некоторые ледники снова начали увеличиваться. Их режим отражает изменение тенденции, которое устанавливается по температурной кривой, но пока еще прошло слишком мало времени, чтобы можно было судить, изменилось ли направление развития ледников.

Рис. 64. Кривая колебаний температур (средних для периодов в пять лет)

Климат за последнюю 1000 лет . Измерения температур с помощью термометра начали производиться лишь незадолго до начала XVIII в., но общее представление о колебаниях температуры в широких масштабах в Европе, а также в Японии за последнюю тысячу лет можно получить, используя различные косвенные методы. Различные данные показывают, что приблизительно с XI по XIII в. климат был теплее, чем когда-либо с тех пор. Это был "период викингов" - время, когда лето было настолько теплым и сухим и когда северные моря были настолько свободны от плавучих льдов, что норвежцы могли повсюду плавать в небольших лодках. Они даже основали на юге Гренландии колонии с населением в 3000 человек или несколько больше, торговавшие с Европой продуктами сельского хозяйства. Однако приблизительно после 1500 г. торговля прекратилась и сообщение с Европой почти прервалось. Колонии оказались изолированными, и в XVIII в. прибывший туда корабль не обнаружил потомков поселенцев этой некогда процветавшей колонии.

Проведенные в XX в. археологические исследования ста погребений на кладбище одной из колоний помогли восстановить часть позднейшей истории колонии. Грунт в месте захоронений был мерзлым, как это наблюдается сейчас в большинстве арктических районов, хотя очевидно, что в то время, когда производилось погребение, он не был мерзлым. Останки принадлежали молодым людям, что указывает на малую продолжительность жизни, небольшого роста, что в сочетании с деформацией скелетов и необычно сильно разрушенными зубами предполагает плохое питание. Вполне вероятно, что эти люди умирали от болезней, голода и других причин, явившихся результатом длительного постепенного ухудшения климата.

После "периода викингов" и до XVII в. повсеместно в Европе ощущалось общее снижение температуры. В Норвегии и в Альпах жители горных селений были вынуждены отступить перед надвигавшимися ледниками. Снизилась постепенно и нижняя граница древесной растительности в Альпах, перестали давать урожаи и были заброшены виноградники в горах Германии. Зимы стали длиннее и холоднее. Каждый, кто внимательно рассматривал голландские пейзажи XVII в., помнит, что многие из них изображают зимние сцены, где люди катаются на коньках по замерзшим каналам. В наше время такое встретишь не часто.

Суммируя вышесказанное, можно отметить, что летопись изменений климата за последнюю тысячу лет включает как ранний "период викингов", который был теплее современного, так и позднейший холодный период, который был холоднее современного. Потепление, отмечавшееся в начале настоящего столетия, ознаменовало конец этого очень холодного периода. В целом приведенные данные подтверждают изменчивость климатов.

Последние 10 000 лет . В Швеции, Финляндии и других северных странах растительность распределена в виде ясно выраженных зон, которые в основном определяются температурой (вспомним рис. 35). Территория этих стран испещрена озерными впадинами, созданными великими ледниками прошлого, как было описано выше. Возраст почти всех впадин моложе 15 000 лет, а многих моложе 10 000 лет (рис. 63). Некоторые озера целиком заполнились отложениями, преимущественно остатками растений в виде торфа, и превратились в болота. Другие, хотя все еще остаются озерами, постепенно заполняются торфом. Отложения включают не только стебли и листья растений, но также большое количество пыльцы от растений, растущих вокруг озера.

Ученые предполагали, что, пробурив скважину в торфяных отложениях, заполняющих болото или озеро, и определив растения, встречающиеся в каждом слое, они смогут в деталях восстановить смену растительности, окружавшей озеро (рис. 65). Изменение состава растительности при переходе от одного слоя к другому должно было бы отражать изменение климата, начавшееся с таяния ледника. Они ожидали, что растительность будет меняться от тундровой в нижних горизонтах (представленной арктическими травами и кустарниками, произраставшими вблизи ледника) до современной древесной растительности в верхней части разреза.

Рис. 65. Болото, занимающее впадину в ледниковых отложениях, в котором ежегодно отлагается пыльца растений, произрастающих в окрестностях. Постепенно в нем накапливаются слои опавших листьев, стеблей и других растительных остатков, образующие торф

Проделав этот эксперимент, ученые обнаружили и определили ископаемые растения (главным образом по пыльце), но были удивлены изменением растительности снизу вверх. Растительность изменялась от тундровой к еловым и пихтовым лесам, затем к березовым и сосновым лесам и далее к дубу, буку, ольхе и орешнику, показывая, таким образом, постепенное потепление. Но выше, в верхних слоях, эти растения снова сменялись березой и сосной, которые главным образом и произрастают здесь в настоящее время. Дуб, бук и орешник сейчас растут гораздо южнее. Однако радиоуглеродная датировка слоя, содержащего дуб, бук и орешник, показывает, что этот слой образовался около 5000 лет назад.

В таком случае очевидно, что самый теплый климат был около 5000 лет назад (3000 лет до н. э.). В это время средние температуры были выше современных (в тех же точках) приблизительно на 1° С. Затем тенденция изменений климата сменилась на противоположную, климат стал влажнее и холод-неб, дубовые деревья, окружавшие болото, погибли и сменились березой и сосной. Таким образом, мы получили еще одно надежное свидетельство колебаний климата; вместо того чтобы становиться постепенно теплее со времени начала таяния ледников периода великого оледенения, климат 5000 лет назад стал более сухим и теплым, чем в настоящее время. В то время ледники в Альпах и Скалистых горах были менее многочисленны и меньше по размерам. Многие из современных ледников начали образовываться менее 5000 лет назад и, таким образом, представляют собой "современные" ледники, а не остатки ледников последней ледниковой эпохи (Изменения климата и размеров ледников происходят непрерывно. Похолодание и увеличение ледников были в XVIII - начале XIX вв. ("малый ледниковый период"), в 40-60-х годах XIX в. (незначительное), потепление в 1920-1940-х годах, в 1970-х годах (незначительное). - Прим. ред ).

Будущее

Ученым, которые занимаются вопросом истории климата, часто задают два вопроса. Первый из них: "Будет ли новое оледенение?", и второй: "Если будет, то когда?" Легче всего ответить на первый вопрос. Большинство ученых согласно с тем, чтобы сказать: "Да, вероятно", потому что за последние два миллиона лет произошло уже несколько оледенений, а главные условия, необходимые для возникновения оледенения, - поднятие суши, многочисленные горы и присутствие обширного ледяного щита на Южном полюсе - все еще существуют.

Гораздо менее ясен будет ответ на второй вопрос. Имеющаяся у нас информация о климатах все еще недостаточно точна, чтобы судить о том, существует ли четкая закономерность в повторяемости оледенений. Если бы мы знали, что такая закономерность существует, и могли бы измерить интервалы между оледенениями прошлого, тогда можно было бы предсказать, что сулит нам климат будущего. Может быть, такое предсказание и станет возможным в будущем, но в настоящее время оно невозможно.

Литература

Flint R. F. 1971, Glacial and Quaternary geology: John Wiley & Sons, New York. Есть русский перевод: Флинт РФ., Ледники и палеогеография плейстоцена, М., ИЛ, 1963.

Hovgaard William, 1925, The Norsemen in Greenland: "Georg. Rev.", v. 15, p. 605-616.

Lamb H. H., 1965, The early medieval warm epoch and its sequel: Palaeogeography, Palaeoclimatology, Palaeoecology, v. 1, p. 13-37.

Pjst Austin, LaChapelle E. R., 1971, Glacier ice: The Mountaineers: University of Washington Press, Seattle.

Schwarzbach Martin, 1963, Climates of the past: D. Van Nostrand Company, Princeton, N. J. Есть русский перевод: Шварцбах М., Климаты прошлого, М., ИЛ, 1955.