Отправляясь в путешествие по швейцарским Альпам или по канадским Скалистым горам, вы вскоре заметите огромное количество разбросанных пород. Некоторые из них размером с дом, они часто лежат в речных долинах, хотя очевидно, что они слишком велики, чтобы их могло переместить даже самое сильное наводнение. Подобные эрратические валуны можно обнаружить на средних широтах по всему миру, хотя они могут быть скрыты растительностью или слоями грунта.
ОТКРЫТИЕ ЛЕДНИКОВОГО ПЕРИОДА
Странствующие ученые XVIII века, заложившие основы географии и геологии, считали появление этих валунов загадочным, но в местном фольклоре сохранилась правда об их происхождении. Швейцарские крестьяне рассказали приезжим, что давным-давно их оставили огромные тающие ледники, которые когда-то были на дне долины.
Поначалу ученые отнеслись к этому скептически, но поскольку обнаружились другие доказательства ледникового происхождения окаменелых пород, большинство приняло такое объяснение природы валунов в швейцарских Альпах. Но некоторые осмелились предположить, что когда-то более масштабное оледенение распространилось от полюсов по обоим полушариям.
Минералог Йене Эсмарк в 1824 году выдвинул теорию, подтверждающую серию глобальных резких похолоданий, а немецкий ботаник Карл Фридрих Шимпер в 1837 году предложил термин «ледниковый период» для описания таких явлений, но признание эта теория получила только через несколько десятилетий.
О ТЕРМИНОЛОГИИ
Ледниковые эры — это этапы похолодания продолжительностью сотни миллионов лет, во время которых образуются обширные материковые ледниковые покровы и отложения. В ледниковых эрах выделяют ледниковые периоды, которые длятся десятки миллионов лет. Ледниковые периоды состоят из ледниковых эпох — оледенений (гляциалов), чередующихся с межледниковьями (интергляциалами).
Сегодня под термином «ледниковый период» часто ошибочно подразумевают последнюю ледниковую эпоху, которая длилась 100 000 лет и закончилась около 12 000 лет назад. Она известна крупными, адаптированными к холоду млекопитающими, такими как покрытые шерстью мамонты и носороги, пещерные медведи и саблезубые тигры. Однако было бы неправильно рассматривать эту эпоху как всецело неблагоприятную. Поскольку основные мировые запасы воды скрылись подо льдом, на планете наблюдалась более холодная, но и более сухая погода при низком уровне моря. Это идеальные условия для расселения наших предков с африканских земель по всему миру.
ХРОНОЛОГИЯ
Наш нынешний климат — лишь межледниковый перерыв в ледниковом периоде, который может возобновиться примерно через 20 000 лет (если не появится искусственный стимул). До обнаружения угрозы глобального потепления многие люди считали похолодание наибольшей опасностью для цивилизации.
Самым значительным, вплоть до экватора, оледенением Земли характеризовался криогенийский период (850-630 млн лет назад) позднепротерозойской ледниковой эры. Согласна гипотезе «Земля-снежок», в эту эпоху наша планета была полностью покрыта льдом. В палеозойскую ледниковую эру (460-230 млн лет назад) оледенения были более короткими и менее распространенными. Современная кайнозойская ледниковая эра началась относительно недавно — 65 млн лет назад. Ее завершает четвертичный ледниковый период (2,6 млн лет назад — настоящее время).
Земля, вероятно, прошла больше ледниковых периодов, но геологическая летопись докембрийской эпохи практически полностью уничтожена медленными, но необратимыми изменениями ее поверхности.
ПРИЧИНЫ И СЛЕДСТВИЯ
На первый взгляд кажется, что в наступлении ледниковых периодов не прослеживается закономерность, поэтому геологи долго спорили об их причинах. Вероятно, их вызывают определенные условия, взаимодействуя друг с другом.
Один из самых значительных факторов — дрейф континентов. Это постепенное смещение литосферных плит на протяжении десятков миллионов лет.
Если расположение континентов блокирует теплые океанические течения от экватора к полюсам, начинают образовываться ледниковые покровы. Обычно это происходит, если большой массив суши находится над полюсом или полярными водами, окруженными близлежащими континентами.
В четвертичном ледниковом периоде этим условиям соответствуют Антарктика и окруженный сушей Северный Ледовитый океан. Во время крупного криогенийского ледникового периода большой суперконтинент оказался запертым у земного экватора, но эффект был таким же. Однажды образовавшись, ледниковые покровы ускоряют процесс глобального похолодания, отражая в космос солнечное тепло и свет.
Другой важный фактор — уровень парниковых газов в атмосфере. Один из ледниковых периодов палеозойской ледниковой эры, возможно, был вызван наличием больших антарктических массивов суши и распространением наземных растений, которые заменили большое количество углекислого газа в атмосфере Земли кислородом, нивелировав этот тепловой эффект. По другой теории, основные этапы горообразования привели к увеличению уровня осадков и ускорению таких процессов, как химическое выветривание, что также удалило из атмосферы углекислый газ.
ЧУВСТВИТЕЛЬНАЯ ЗЕМЛЯ
Описанные процессы происходят в течение миллионов лет, но есть и краткосрочные явления. В наши дни большинство геолого признает важную роль изменений орбиты Земли вокруг Солнца, известных как циклы Миланковича. Поскольку другие процессы поставили Землю в сложные условия, она стала крайне чувствительной к уровню излучения, которое она получает от Солнца в зависимости от цикла.
В каждом ледниковом периоде, вероятно, существовали еще более краткосрочные явления, которые невозможно отследить. Точно известно только о двух из них: о средневековом климатическом оптимуме в X-XIII ст. и малом ледниковом периоде в XIV-XIX ст.
Малый ледниковый период часто связывают со спадом солнечной активности. Есть доказательства, что изменения количества солнечной энергии существенно влияют на Землю в последние несколько сот миллионов лет, но, как и в случае с циклами Миланковича, возможно, что их краткосрочное воздействие может усиливаться, если климат планеты уже начал меняться.
Voted Thanks!
Возможно Вам будет интересно:
Мы во власти осени, и становится все холоднее. Не движемся ли мы к ледниковому периоду, интересуется один из читателей.
Быстротечное датское лето позади. Листья опадают с деревьев, птицы улетают на юг, становится темнее и, конечно, холоднее тоже.
Наш читатель Ларс Петерсен (Lars Petersen) из Копенгагена начал готовиться к холодным дням. И он хочет знать, насколько серьезно ему нужно подготовиться.
«Когда начинается следующий ледниковый период? Я узнал, что ледниковые и межледниковые периоды сменяют друг друга регулярно. Так как мы живем в межледниковье, логично предположить, что впереди нас ждет следующий ледниковый период, не так ли?» — пишет он в письме в раздел «Спроси науку» (Spørg Videnskaben).
Мы в редакции вздрагиваем при мысли о холодной зиме, которая подстерегает нас на том конце осени. Мы тоже с удовольствием узнали бы, не на пороге ли мы ледникового периода.
До следующего ледникового периода еще далеко
Поэтому мы адресовали преподавателю Центра фундаментальных исследований льда и климата при Копенгагенском университете Суне Расмуссену (Sune Olander Rasmussen).
Суне Расмуссен изучает холод и получает информацию о погоде прошлого, буря гренландские ледники и айсберги. Кроме того, он может использовать свои знания для того, чтобы исполнять роль «предсказателя ледниковых периодов».
«Для того, чтобы наступил ледниковый период, должно совпасть несколько условий. Мы не можем точно предсказать, когда начнется ледниковый период, но даже если бы человечество не влияло дальше на климат, наш прогноз таков, что условия для него сложатся в лучшем случае через 40 — 50 тысяч лет», — успокаивает нас Суне Расмуссен.
Раз уж мы все равно разговариваем с «предсказателем ледникового периода», мы можем получить и еще кое-какую информацию, о каких это «условиях» идет речь, чтобы немного больше разобраться в том, что же такое на самом деле ледниковый период.
Вот что такое ледниковый период
Суне Расмуссен рассказывает, что во время последнего ледникового периода средняя температура на земле была на несколько градусов ниже, чем сегодня, и что климат на более высоких широтах был холоднее.
Большая часть северного полушария была покрыта массивными ледяными покровами. Например, Скандинавия, Канада и некоторые другие части Северной Америки были покрыты трехкилометровым ледяным панцирем.
Огромный вес ледяного покрова вдавил земную кору на километр внутрь Земли.
Ледниковые периоды дольше, чем межледниковье
Однако 19 тысяч лет назад начали происходить изменения в климате.
Это значило, что Земля постепенно становилась все теплее, и в течение следующих 7 000 лет освободилась от холодной хватки ледникового периода. После этого началось межледниковье, в котором мы сейчас и находимся.
Контекст
Новый ледниковый период? Не скоро
The New York Times 10.06.2004Ледниковый период
Українська правда 25.12.2006 В Гренландии последние остатки панциря сошли очень резко 11 700 лет назад или если быть точным 11 715 лет назад. Об этом свидетельствуют исследования Суне Расмуссена и его коллег.Значит, с момента последнего ледникового периода прошло 11 715 лет, и это совершенно нормальная длина межледниковья.
«Забавно, что мы обычно рассматриваем именно ледниковый период как "событие", хотя на самом деле все как раз наоборот. Средний ледниковый период длится 100 тысяч лет, тогда как межледниковье продолжается от 10 до 30 тысяч лет. То есть, Земля чаще находится в ледниковом периоде, чем наоборот».
«Пара последних межледниковых периодов длилась всего примерно по 10 тысяч лет, что объясняет широко распространенное, но ошибочное мнение, что наш нынешний межледниковый период приближается к концу», — говорит Суне Расмуссен.
Три фактора влияют на возможность начала ледникового периода
То, что Земля погрузится в новый ледниковый период через 40-50 тысяч лет, зависит от того, что у орбиты вращения Земли вокруг Солнца есть небольшие вариации. Вариации определяют, какое количество солнечного света на какие широты попадает, и тем самым влияет на то, насколько там тепло или холодно.
Это открытие сделал сербский геофизик Милутин Миланкович почти 100 лет назад, и поэтому оно известно под названием Циклы Миланковича.
Циклы Миланковича это:
1. Орбита вращения Земли вокруг Солнца, которая изменяется циклически примерно раз в 100 000 лет. Орбита превращается из почти круглой в более эллиптическую, а затем обратно. Из-за этого расстояние до Солнца изменяется. Чем дальше Земля от Солнца, тем меньше солнечного излучения получает наша планета. Кроме того, когда меняется форма орбиты, меняется и длина времен года.
2. Наклон земной оси, который колеблется между 22 и 24,5 градусами по отношению к орбите вращения вокруг Солнца. Этот цикл охватывает примерно 41 000 лет. 22 или 24.5 градуса — кажется не такая уж существенная разница, но наклон оси очень сильно влияет на выраженность различных времен года. Чем больше Земля наклонена, тем больше разница между зимой и летом. В настоящий момент наклон земной оси составляет 23,5 и он уменьшается, что означает, что различия между зимой и летом будут в ближайшие тысячи лет снижаться.
3. Направление земной оси относительно пространства. Направление изменяется циклически с периодом в 26 тысяч лет.
«Комбинация этих трех факторов определяет, есть ли предпосылки к началу ледникового периода. Практически невозможно представить, как происходит взаимодействие этих трех факторов, но с помощью математических моделей мы можем рассчитать, сколько солнечного излучения получают определенные широты в определенное время года, а также получали в прошлом и будут получать в будущем», — говорит Суне Расмуссен.
Снег летом приводит к ледниковому периоду
В особенности важную роль в этом контексте играют температуры летом.
Миланкович понял, что, чтобы была предпосылка для начала ледникового периода, лето в северном полушарии должно быть холодным.
Если зимы снежные, и большая часть северного полушария покрыта снегом, то температуры и количество солнечных часов летом определяют, будет ли снегу позволено остаться на все лето.
«Если снег летом не тает, то в Землю проникает мало солнечного света. Остальное отражается обратно в космос белоснежным покрывалом. Это усугубляет охлаждение, которое началось из-за изменения орбиты вращения Земли вокруг Солнца», — рассказывает Суне Расмуссен.
«Дальнейшее же охлаждение приносит еще больше снега, который еще больше снижает количество абсорбированного тепла, и так далее, до тех пор, пока не начнется ледниковый период», — продолжает он.
Точно так же период с жаркими летами приводит к тому, что ледниковый период заканчивается. Тогда жаркое солнце растапливает лед достаточно для того, чтобы солнечный свет вновь мог попадать на темные поверхности, вроде почвы или моря, которые абсорбируют его и нагревают Землю.
Люди оттягивают следующий ледниковый период
Еще один фактор, который имеет значение для возможности начала ледникового периода — это количество углекислого газа в атмосфере.
Так же, как снег, отражающий свет, усиливает образование льда или ускоряет его таяние, повышение содержания углекислого газа в атмосфере от 180 ppm до 280 ppm (миллионных долей) способствовало выведению Земли из последнего ледникового периода.
Однако с того момента, как началась индустриализация, люди все время занимаются дальнейшим повышением доли углекислого газа, так что сейчас она почти 400 ppm.
«У природы ушло 7 000 лет, чтобы после окончания ледникового периода поднять долю углекислого газа на 100 ppm. Люди сумели сделать то же самое всего за 150 лет. Это имеет большое значение для того, сможет ли Земля вступить в новый ледниковый период. Это очень существенное влияние, которое означает не только то, что в настоящий момент не может начаться ледниковый период», — говорит Суне Расмуссен.
Мы благодарим Ларса Петерсена за хороший вопрос и посылаем по-зимнему серую футболку в Копенгаген. Также мы благодарим Суне Расмуссена за хороший ответ.
А еще мы призываем наших читателей присылать больше научных вопросов на [email protected].
А ты знал?
Ученые всегда говорят о ледниковом периоде лишь в северном полушарии планеты. Причина в том, что в южном полушарии слишком мало суши, на которой может лежать массивный слой снега и льда.
За вычетом Антарктиды, вся южная часть южного полушария покрыта водой, которая не обеспечивает хороших условий для возникновения толстого ледяного панциря.
Материалы ИноСМИ содержат оценки исключительно зарубежных СМИ и не отражают позицию редакции ИноСМИ.
Геолог Филип Гиббард о ледниковых озерах, изменениях климата и последствиях глобального потепления
В истории Земли существовали длительные периоды, когда вся планета была теплой - от экватора до полюсов. Но были и настолько холодные времена, что оледенения достигали тех регионов, которые в настоящее время относятся к умеренным зонам. Скорее всего, смена этих периодов была цикличной. В теплые времена льда могло быть относительно мало, и находился он только в полярных регионах или на вершинах гор. Важная черта ледниковых периодов заключается в том, что они меняют характер земной поверхности: каждое оледенение влияет на внешний вид Земли. Сами по себе эти изменения могут быть маленькими и незначительными, но они носят постоянный характер.
История ледниковых периодов
Мы не знаем точно, сколько ледниковых периодов было на протяжении истории Земли. Нам известно как минимум о пяти, возможно, семи ледниковых периодах, начиная с докембрийского, в частности: 700 миллионов лет назад, 450 миллионов лет назад (ордовикский период), 300 миллионов лет назад - пермо-карбоновое оледенение, один из крупнейших ледниковых периодов, затронувший южные континенты. Под южными континентами подразумевается так называемая Гондвана - древний суперконтинент, включавший в себя Антарктиду, Австралию, Южную Америку, Индию и Африку.
Самое недавнее оледенение относится к периоду, в котором мы живем. Четвертичный период кайнозойской эры начался около 2,5 миллионов лет назад, когда ледники Северного полушария достигли моря. Но первые признаки этого оледенения датируются 50 миллионами лет назад в Антарктике.
Структура каждого ледникового периода периодична: есть относительно короткие теплые эпохи, а есть более длинные периоды обледенения. Естественно, холодные периоды не являются следствием одного лишь оледенения. Оледенение - это наиболее наглядное следствие холодных периодов. Однако существуют достаточно длительные интервалы, которые являются очень холодными, несмотря на отсутствие оледенений. Сегодня примерами таких регионов являются Аляска или Сибирь, где бывает очень холодно зимой, но оледенений нет, так как недостаточно осадков, способных обеспечить достаточное количество воды для образования ледников.
Открытие ледниковых периодов
О том, что на Земле бывают ледниковые периоды, нам известно с середины XIX века. Среди множества имен, связанных с открытием этого феномена, первым обычно называют имя Луи Агассиса, швейцарского геолога, жившего в середине XIX века. Он изучал ледники Альп и осознал, что когда-то они были гораздо более обширными, чем сегодня. Это заметил не только он. В частности, Жан де Шарпантье, еще один швейцарец, также отметил этот факт.
Неудивительно, что эти открытия были сделаны в основном в Швейцарии, так как в Альпах до сих пор существуют ледники, хоть они и достаточно быстро тают. Легко заметить, что когда-то ледники были значительно больше - достаточно посмотреть на швейцарский ландшафт, троги (ледниковые долины) и так далее. Однако именно Агассис первым выдвинул эту теорию в 1840 году, опубликовав ее в книге «Étude sur les glaciers», а позже, в 1844-м, он развил эту идею в книге «Système glaciare». Несмотря на первоначальный скептицизм, со временем люди стали понимать, что это действительно правда.
С появлением геологического картирования, особенно в Северной Европе, стало понятно, что раньше ледники имели огромный масштаб. Тогда шли обширные дискуссии на тему того, как эта информация соотносится с Всемирным потопом, потому что возник конфликт между геологическими доказательствами и библейскими учениями. Изначально ледниковые отложения называли делювиальными, потому что их считали доказательством Всемирного потопа. Только потом стало известно, что такое объяснение не подходит: эти отложения были доказательством холодного климата и обширных оледенений. К началу ХХ века стало понятно, что оледенений было множество, а не одно, и с того момента начала развиваться эта область науки.
Исследования ледниковых периодов
Известны геологические подтверждения ледниковых периодов. Основные доказательства оледенений происходят из характерных отложений, сформированных ледниками. Они сохраняются в геологическом срезе в форме толстых упорядоченных слоев особых наносов (седиментов) - диамиктона. Это просто ледниковые накопления, но они включают в себя не только отложения ледника, но и наносы талой воды, сформированные ее потоками, ледниковыми озерами или ледниками, двигающимися в море.
Существует несколько форм ледниковых озер. Их основное отличие заключается в том, что они представляют собой водное тело, огражденное льдом. Например, если у нас есть ледник, который поднимается в долину реки, то он блокирует долину, как пробка в бутылке. Естественно, когда лед блокирует долину, река все еще будет течь, а уровень воды будет повышаться до тех пор, пока не перельется через края. Таким образом, ледниковое озеро формируется через прямой контакт со льдом. Существуют определенные отложения, которые содержатся в таких озерах и которые мы можем выявить.
Из-за того, как тают ледники, что зависит от сезонных изменений температуры, происходит ежегодный сход льда. Это приводит к ежегодному приросту незначительных отложений, попадающих из-под льда в озеро. Если мы потом посмотрим в озеро, мы увидим там слоистость (ритмичные слоистые осадки), которые также известны под шведским названием «варвы» (varve ), что означает «ежегодные накопления». Таким образом, мы действительно можем увидеть ежегодную слоистость в ледниковых озерах. Мы можем даже сосчитать эти варвы и узнать, как долго существовало это озеро. В целом при помощи этого материала мы можем получить очень много информации.
В Антарктике мы можем увидеть огромного размера шельфовые ледники, которые сходят с земли в море. И естественно, лед плавуч, поэтому он держится на воде. По мере того как он плывет, он несет с собой гальку и незначительные отложения. Из-за теплового воздействия воды лед тает и сбрасывает этот материал. Это приводит к формированию процесса так называемого рафтинга пород, которые уходят в океан. Когда мы видим ископаемые отложения этого периода, мы можем узнать, где был ледник, как далеко он протянулся и так далее.
Причины оледенений
Исследователи полагают, что ледниковые периоды возникают потому, что климат Земли зависит от неравномерного прогрева ее поверхности Солнцем. Так, например, экваториальные регионы, где Солнце находится практически вертикально над головой, являются самыми теплыми зонами, а полярные регионы, где оно находится под большим углом к поверхности, - самыми холодными. Это означает, что различие в обогреве разных участков поверхности Земли управляет океанно-атмосферной машиной, которая постоянно пытается перенести тепло с экваториальных регионов к полюсам.
Если бы Земля была обычным шаром, этот перенос был бы очень эффективным, а контраст между экватором и полюсами очень мал. Так было в прошлом. Но так как сейчас есть континенты, они становятся на пути этой циркуляции, и структура ее потоков становится очень сложной. Простые потоки сдерживаются и изменяются - во многом из-за гор, что приводит к тем схемам циркуляции, которые мы видим сегодня и которые управляют пассатами и океаническими течениями. Например, одна из теорий о том, почему ледниковый период начался 2,5 миллиона лет назад, связывает это явление с возникновением Гималайских гор. Гималаи все еще очень быстро растут, и оказывается, что существование этих гор в очень теплой части Земли управляет такими вещами, как система муссонов. Начало четвертичного ледникового периода также ассоциируется с закрытием Панамского перешейка, который соединяет север и юг Америки, что предотвратило перенос тепла с экваториальной зоны Тихого океана в Атлантический.
Если бы расположение континентов относительно друг друга и относительно экватора позволяло циркуляции эффективно работать, то на полюсах было бы тепло, а относительно теплые условия сохранялись бы по всей земной поверхности. Количество тепла, получаемого Землей, было бы постоянно и лишь немного варьировалось. Но так как наши континенты создают серьезные преграды циркуляции между севером и югом, мы имеем ярко выраженные климатические зоны. Это означает, что полюса относительно холодные, а экваториальные регионы - теплые. Когда все происходит так, как сейчас, Земля может меняться под влиянием вариаций в количестве солнечного тепла, которое она получает.
Эти вариации практически полностью постоянны. Причина этого состоит в том, что со временем земная ось меняется, как меняется и земная орбита. С учетом такого сложного климатического зонирования изменение орбиты может поспособствовать долгосрочным изменениям в климате, что приводит к колебанию климата. Из-за этого мы имеем не сплошное обледенение, а периоды обледенений, прерывающиеся теплыми периодами. Это происходит под влиянием орбитальных изменений. Последние орбитальные изменения рассматриваются как три отдельных явления: одно длиной в 20 тысяч лет, второе - в 40 тысяч лет, а третье - в 100 тысяч лет.
Это привело к отклонениям в схеме циклических изменений климата во время ледникового периода. Обледенение, скорее всего, возникло во время этого циклического периода в 100 тысяч лет. Последняя межледниковая эпоха, которая была такой же теплой, как нынешняя, длилась около 125 тысяч лет, а затем наступила длительная ледниковая эпоха, которая заняла около 100 тысяч лет. Сейчас мы живем в очередную межледниковую эпоху. Этот период не будет длиться вечно, поэтому в будущем нас ждет очередная ледниковая эпоха.
Почему завершаются ледниковые периоды
Орбитальные изменения меняют климат, и оказывается, что ледниковые периоды характеризуются чередованиями холодных периодов, которые могут длиться до 100 тысяч лет, и теплых периодов. Мы называем их ледниковой (гляциал) и межледниковой (интергляциал) эпохами. Межледниковая эпоха обычно характеризуется примерно такими же условиями, что мы наблюдаем и сегодня: высокий уровень моря, ограниченные территории обледенения и так далее. Естественно, и сейчас существуют оледенения в Антарктиде, Гренландии и других подобных местах. Но в целом климатические условия относительно теплые. В этом суть интергляциала: высокий уровень моря, теплые температурные условия и в целом достаточно ровный климат.
Но во время ледниковой эпохи среднегодовая температура значительно меняется, вегетативные пояса вынуждены сместиться на север или юг в зависимости от полушария. Регионы вроде Москвы или Кембриджа становятся необитаемыми, по крайней мере зимой. Хотя они могут быть обитаемыми летом из-за сильно выраженного контраста между сезонами. Но что на самом деле происходит: холодные зоны существенно расширяются, среднегодовая температура снижается, и общие климатические условия становятся очень холодными. В то время как самые большие ледниковые события относительно ограничены по времени (возможно, около 10 тысяч лет), весь длинный холодный период может длиться 100 тысяч лет или даже больше. Так выглядит ледниково-межледниковая цикличность.
Из-за длительности каждого периода трудно сказать, когда мы выйдем из текущей эпохи. Это обусловлено тектоникой плит, расположением континентов на поверхности Земли. В настоящее время Северный полюс и Южный полюс изолированы: Антарктика находится на Южном полюсе, а Северный Ледовитый океан на севере. Из-за этого существует проблема с циркуляцией тепла. До тех пор пока не изменится расположение континентов, этот ледниковый период будет продолжаться. В соответствии с долгосрочными тектоническими изменениями можно предположить, что это займет еще 50 миллионов лет в будущем, пока не произойдут существенные изменения, которые позволят Земле выйти из ледникового периода.
Геологические последствия
Конечно, главное следствие ледникового периода - это огромные ледниковые щиты. Откуда берется вода? Конечно, из океанов. А что происходит во время ледниковых периодов? Ледники формируются как следствие осадков на суше. Из-за того, что вода не возвращается в океан, уровень моря падает. Во времена наиболее сильных оледенений уровень моря может упасть больше чем на сто метров.
Это высвобождает огромные участки континентального шельфа, которые сегодня затоплены. Это будет означать, например, что однажды можно будет пройти пешком из Британии во Францию, из Новой Гвинеи в Юго-Восточную Азию. Одно из самых критических мест - это Берингов пролив, связывающий Аляску с Восточной Сибирью. Он достаточно мелкий, около 40 метров, так что если уровень моря опустится до ста метров, то этот участок станет сушей. Это важно также потому, что растения и животные смогут мигрировать через эти места и попадать в регионы, куда сегодня попасть не могут. Таким образом, колонизация Северной Америки зависит от так называемой Берингии.
Животные и ледниковый период
Важно помнить, что мы сами являемся «продуктами» ледникового периода: мы эволюционировали в течение него, поэтому мы можем его пережить. Однако дело не в отдельных индивидах - это вопрос всей популяции. Проблемой сегодня является то, что нас слишком много и наша деятельность существенно изменила естественные условия. В естественных условиях многие животные и растения, которых мы видим сегодня, имеют длинную историю и отлично переживают ледниковый период, хотя есть и те, что эволюционируют незначительно. Они мигрируют, адаптируются. Существуют зоны, в которых животные и растения пережили ледниковый период. Эти так называемые рефугиумы располагались дальше на север или юг от их сегодняшнего места распространения.
Но в результате человеческой деятельности часть видов погибла или вымерла. Это происходило на всех континентах, - возможно, за исключением Африки. Огромное количество больших позвоночных, а именно млекопитающих, а также сумчатых в Австралии, было истреблено человеком. Это было вызвано либо непосредственно нашей деятельностью, например охотой, либо косвенно - разрушением среды их обитания. Животные, обитающие в северных широтах сегодня, в прошлом жили в Средиземноморье. Мы разрушили этот регион настолько, что этим животным и растениям, скорее всего, будет очень сложно вновь его колонизировать.
Последствия глобального потепления
В нормальных условиях по геологическим меркам мы бы достаточно скоро вернулись в ледниковый период. Но из-за глобального потепления, которое является последствием человеческой активности, мы отсрочиваем его. Мы не сможем совсем его предотвратить, так как причины, вызвавшие его в прошлом, существуют и сейчас. Деятельность человека, непредусмотренный природой элемент, влияет на атмосферное потепление, которое уже, возможно, вызвало задержку следующего гляциала.
Сегодня изменения климата - это очень актуальный и волнующий вопрос. Если Гренландский ледяной щит растает, то уровень моря поднимется на шесть метров. В прошлом, во время предыдущей межледниковой эпохи, которая была примерно 125 тысяч лет назад, Гренландский ледяной щит обильно таял, а уровень моря стал на 4–6 метров выше сегодняшнего. Это, конечно, еще не конец света, но и не временная сложность. В конце концов, Земля оправлялась от катастроф и раньше, она сможет пережить и эту.
Долгосрочный прогноз для планеты неплох, но для людей это другой вопрос. Чем больше мы проводим исследований, чем лучше понимаем, как Земля меняется и к чему это ведет, тем лучше мы понимаем планету, на которой живем. Это важно, потому что люди наконец стали задумываться об изменении уровня моря, глобальном потеплении и влиянии всех этих вещей на сельское хозяйство и население. Многое из этого связано с изучением ледниковых периодов. При помощи этих исследований мы узнаем механизмы оледенений, и мы можем использовать это знание с упреждением, пытаясь смягчить некоторые из этих изменений, которые сами и вызываем. Это и есть один из основных результатов и одна из целей исследований ледниковых периодов.
Климатические изменения наиболее ярко выражались в периодически наступавших ледниковых периодах, которые оказывали существенное влияние на преобразование поверхности суши, находящейся под телом ледника, водные объекты и биологические объекты, оказывающиеся в зоне влияния ледника.
По последним научным данным, продолжительность ледниковых эр на Земле составляет не менее трети всего времени ее эволюции за последние 2,5 млрд. лет. А если учесть длительные начальные фазы зарождения оледенения и его постепенной деградации, то эпохи оледенения займут почти столько же времени, сколько и теплые, безледниковые, условия. Последний из ледниковых периодов начался почти миллион лет назад, в четвертичное время, и ознаменовался обширным распространением ледников - Великим оледенением Земли. Под мощными покровами льда оказались северная часть Северо-Американского континента, значительная часть Европы, а возможно, также и Сибирь. В Южном полушарии подо льдом, как и сейчас, находился весь Антарктический материк.
Основными причинами оледенений являются:
космические;
астрономические;
географические.
Космические группы причин:
изменение количества тепла на Земле в связи с прохождением Солнечной системы 1 раз/186 млн. лет через холодные зоны Галактики;
изменение количества тепла, получаемого Землей, в связи с уменьшением солнечной активности.
Астрономические группы причин:
изменение положения полюсов;
наклон земной оси к плоскости эклиптики;
изменение эксцентриситета орбиты Земли.
Геолого-географические группы причин:
изменение климата и количества углекислоты в атмосфере (увеличение углекислоты – потепление; уменьшение – похолодание);
изменение направлений океанических и воздушных течений;
интенсивный процесс горообразования.
К условиям проявления оледенения на Земле относятся:
выпадение снега в виде осадков в условиях низких температур с его накоплением как материала для наращивания ледника;
отрицательные температуры в районах, где отсутствуют оледенения;
периоды интенсивного вулканизма из-за огромного количества пепла, выбрасываемого вулканами, что приводит к резкому уменьшению поступления тепла (солнечных лучей) на земную поверхность и вызывает глобальные уменьшения температур на 1,5-2ºС.
Самое древнее оледенение – протерозой (2300-2000 млн. лет назад) на территории Южной Африки, Северной Америки, Западной Австралии. В Канаде отложилось 12 км осадочных пород, в которых выделяются три мощные толщи ледникового происхождения.
Установленные древние оледенения (рис. 23):
на границе кембрия-протерозоя (около 600 млн. лет назад);
поздний ордовик (около 400 млн. лет назад);
пермский и каменноугольный периоды (около 300 млн. лет назад).
Продолжительность ледниковых периодов десятки – сотни тысяч лет.
Рис. 23. Геохронологическая шкала геологических эпох и древних оледенений
В период максимального распространения четвертичного оледенения ледники покрывали свыше 40 млн. км 2 - около четверти всей поверхности материков. Крупнейшим в Северном полушарии был Североамериканский ледниковый щит, достигавший в толщину 3,5 км. Под ледниковым покровом толщиной до 2,5 км оказалась вся северная Европа. Достигнув наибольшего развития 250 тыс. лет назад, четвертичные ледники Северного полушария стали постепенно сокращаться.
До неогенового периода на всей Земле – ровный теплый климат – в районе островов Шпицбергена и Земли Франца-Иосифа (по палеоботаническим находкам субтропических растений) в это время были субтропики.
Причины похолодания климата:
образование горных хребтов (Кордильеры, Анды), изолировавших район Арктики от теплых течений и ветров (поднятие гор на 1 км – похолодание на 6ºС);
создание в районе Арктики холодного микроклимата;
прекращение поступления тепла в район Арктики из теплых экваториальных областей.
К концу неогенового периода Северная и Южная Америки соединились, что создало препятствия для свободного перетока океанских вод, вследствие чего:
экваториальные воды повернули течение на север;
теплые воды Гольфстрима, резко охлаждаясь в северных водах, создали паровой эффект;
резко возросло выпадение большого количества осадков в виде дождя и снега;
понижение температуры на 5-6ºС привело к оледенению огромных территорий (Северная Америка, Европа);
начался новый период оледенения продолжительностью около 300 тыс. лет (периодичность ледников-межледниковых периодов с конца неогена по антропоген (4 оледенения) - 100 тыс. лет).
Оледенение не было непрерывным на протяжении всего четвертичного периода. Существуют геологические, палеоботанические и другие доказательства того, что за это время ледники по крайней мере трижды совершенно исчезали, сменяясь эпохами межледниковья, когда климат был теплее современного. Однако на смену этим теплым эпохам приходили похолодания, и ледники распространялись вновь. В настоящее время Земля находится в конце четвертой эпохи четвертичного оледенения, и, по геологическим прогнозам, наши потомки через несколько сотен-тысяч лет вновь окажутся в условиях ледникового периода, а не потепления.
По другому пути развивалось четвертичное оледенение Антарктиды. Оно возникло за много миллионов лет до того времени, как появились ледники в Северной Америке и Европе. Помимо климатических условий этому способствовал издавна существовавший здесь высокий материк. В отличие от древних ледниковых покровов Северного полушария, которые то исчезали, то возникали вновь, Антарктический ледниковый покров мало изменялся в своих размерах. Максимальное оледенение Антарктиды было больше современного всего в полтора раза по объему и ненамного больше по площади.
Кульминация последней ледниковой эпохи на Земле была 21-17 тыс. лет назад (рис. 24), когда объем льда возрастал приблизительно до 100 млн. км 3 . В Антарктике оледенение в это время захватывало весь континентальный шельф. Объем льда в ледниковом покрове, по-видимому, достигал 40 млн. км 3 , то есть был примерно на 40% больше его современного объема. Граница паковых льдов сдвигалась к северу приблизительно на 10°. В Северном полушарии 20 тыс. лет назад сформировался гигантский Панарктический древнеледниковый покров, объединявший Евразийский, Гренландский, Лаврентийский и ряд более мелких щитов, а также обширные плавучие шельфовые ледники. Общий объем щита превышал 50 млн. км 3 , а уровень Мирового океана понижался не менее чем на 125м.
Деградация Панарктического покрова началась 17 тыс. лет назад с разрушения входивших в его состав шельфовых ледников. После этого «морские» части Евразийского и Североамериканского ледниковых покровов, потерявшие устойчивость, стали катастрофически разрушаться. Распад оледенения произошел всего за несколько тысяч лет (рис. 25).
От края ледниковых покровов в то время текли огромные массы воды, возникали гигантские подпрудные озера, а их прорывы были во много раз больше современных. В природе господствовали стихийные процессы, неизмеримо более активные, чем сейчас. Это привело к значительному обновлению природной среды, частичной смене животного и растительного мира, началу господства на Земле человека.
Последнее отступание ледников, начавшееся свыше 14 тыс. лет назад, осталось на памяти людей. По-видимому, именно процесс таяния ледников и подъема уровня воды в океане с обширным затоплением территорий описан в Библии как всемирный потоп.
12 тыс. лет назад наступил голоцен - современная геологическая эпоха. Температура воздуха в умеренных широтах повысилась на 6° по сравнению с холодным поздним плейстоценом. Оледенение приняло современные размеры.
В историческую эпоху - примерно за 3 тыс. лет - наступания ледников происходили в отдельные столетия с пониженной температурой воздуха и увеличенной увлажненностью и получили название малые ледниковые периоды. Такие же условия складывались в последние века прошлой эры и в середине прошлого тысячелетия. Около 2,5 тыс. лет назад началось значительное похолодание климата. Арктические острова покрылись ледниками, в странах Средиземноморья и Причерноморья на грани новой эры климат был более холодным и влажным, чем сейчас. В Альпах в I тысячелетии до н. э. ледники выдвинулись на более низкие уровни, загромоздили горные перевалы льдами и разрушили некоторые высоко расположенные селения. На эту эпоху приходится крупное наступание кавказских ледников.
Совсем другим был климат на рубеже I и II тысячелетий новой эры. Более теплые условия и отсутствие льдов в северных морях позволили мореплавателям Северной Европы проникнуть далеко на север. С 870 года началась колонизация Исландии, где ледников в то время было меньше, чем теперь.
В X веке норманны, ведомые Эйриком Рыжим, обнаружили южную оконечность огромного острова, берега которого заросли густой травой и высоким кустарником, они основали здесь первую европейскую колонию, а землю эту назвали Гренландией, или «зеленой землей» (что сейчас ни в коей мере не скажешь о суровых землях современной Гренландии).
К концу I тысячелетия сильно отступили и горные ледники в Альпах, на Кавказе, в Скандинавии и Исландии.
Климат начал снова серьезно меняться в XIV веке. В Гренландии стали наступать ледники, летнее оттаивание грунтов становилось все более кратковременным, и к концу века здесь прочно установилась вечная мерзлота. Возросла ледовитость северных морей, и предпринимавшиеся в последующие века попытки достигнуть Гренландии обычным путем заканчивались неудачей.
С конца XV века началось наступание ледников во многих горных странах и полярных районах. После сравнительно теплого XVI века наступили суровые столетия, получившие название малого ледникового периода. На юге Европы часто повторялись суровые и продолжительные зимы, в 1621 и 1669 годах замерзал пролив Босфор, а в 1709 году по берегам замерзало Адриатическое море.
Во второй половине XIX века завершился малый ледниковый период и началась сравнительно теплая эпоха, продолжающаяся и поныне.
Рис. 24. Границы последнего оледенения
 |
Рис. 25. Схема образования и таяния ледника (по профилю Северный Ледовитый океан – Кольский полуостров – Русская платформа)