К временным и энергетическим факторам становления нового, современного качества Биосферы Земли прибавим экологические, выведя их на первое место.
Настала пора поговорить о климатических параметрах, как одном из основополагающих факторов в преобразовании Биосферы, за последние 35 – 40 миллионов лет.
Климат Кайнозойской эры
Вы сидите у телевизора, а диктор рассказывает о погоде: «За минувшие сутки сильная жара распространилось на центральные районы Европейской части России. Такого резкого повышения температуры не наблюдалось уже пятьдесят лет». «Ого!- думаете, вы – Как изменился климат»! Тут-то вы, как раз и ошибаетесь. Не следует путать климат с погодой. Основным свойством погоды в том и заключается, что она постоянно меняется, и это происходит непрерывно, буквально, не по дням, а по часам.
Под погодой в науке принято понимать физическое состояние атмосферы в данный момент времени. Два - три небывало холодных или жарких и засушливых лета ничего не доказывают. Они вовсе не говорят о переменах климата, тем более глобальных. Просто это причуды погоды, которые существуют по определенным законам.
Ничего нет на Земле постоянного. Устойчивость и инерционность климата планеты можно рассматривать только на малых отрезках времени. Поэтому и климат меняется, но только, по мнению учёных, очень медленно, и его изменения зависят как от сугубо земных факторов, так и определенных космических причин. Хотя если рассматривать климат как систему с определенными параметрами, можно предположить, что он проходил и проходит определённые этапы перестроек и относительно резких изменений, во время которых происходит кардинальная перегруппировка параметров и переустройство равновесий. Эти этапы характеризуются временными преобладаниями определенных параметров, факторов и ситуаций, что приводит к разрушению предыдущей климатической структуры и построением новых, а это ложится тяжким грузом на биосферу планеты и требует от неё адаптационной гибкости и эволюционной предприимчивости. Современное состояние климата, в который вклинился человеческий фактор с его техногенными проблемами, тому пример. Затем происходит гармонизация. Равновесие восстанавливается, но уже в новом, качественно ином состоянии, а тёплом или холодном это зависит от планетарной ситуации, которая возникла на данном этапе истории Земли под действием космических и планетарных факторов.
Приоритет постановки вопроса о влиянии самой земной поверхности на климат нашей планеты принадлежит английскому геологу Ч. Лайелю. Его последователем в России был географ и климатолог А. И. Воейков, который хотя и признавал влияние на климат космических факторов, но всё же во главу угла ставил изменения на поверхности Земли, куда относятся:
- изменения состава атмосферы и содержание в атмосфере количества углекислого газа;
- изменения рельефа земной поверхности и площади мирового океана;
- влияние вулканической деятельности на климат;
- воздействие живого вещества.
Сама по себе тема изменения климата на Земле и его история, увлекательна, но нам она нужна только для раскрытия процесса антропогенеза. Поэтому в подробности и все климатические перипетии, мы вдаваться не будем, только определим общую климатическую картину, предшествующую Кайнозойской эре и изменения параметров климата в ней самой, а каким образом климатический фактор проявился, как эволюционная сила развития наших далёких предков мы рассмотрим в следующей главе.
Изменения параметров климата могут быть вызваны, как мы говорили, изменением состава атмосферы. Например, увеличением количества парниковых газов, таких как метан, озон, диоксид углерода, водяной пар. Увеличение их концентрации в атмосфере планеты, приводит к увеличению температуры воздуха. Химический анализ газов, извлечённых из воздушных пузырьков во льдах Антарктиды и Гренландии, установил, что, в период максимума последнего оледенения количество атмосферного углекислого газа была меньше на 25%, чем в настоящее время.
Член-корреспондент АН СССР М.И. Будыко, в конце 70-х годов произвел приблизительную оценку масс известняков и углеводородов, отложившихся в земной коре, в разные геологические периоды и определил, как менялось содержание углекислого газов в атмосфере с кембрийских времен до наших дней. А менялась она в довольно широком диапазоне. Это сейчас она в пределах трех сотых процента, а 600 млн. лет назад была раз в десять больше. Если бы в атмосфере в настоящий момент снизить концентрацию углекислого газа вдвое, то это снизило среднюю температуру на планете примерно на 3 – 5 градусов Цельсия. А если бы, наоборот, концентрация возросла вдвое, то потеплело бы градуса на 2 – 4. Представляете, какой был эффект, когда концентрация углекислого газа была в 10 и более раз. Правда, тут нужно учитывать то, что при повышение температуры усиливается испарение мирового океана и землю начинает окружать плотная облачность. Планета недополучает, из-за этого, солнечную энергию и потепление уменьшается.
Не менее активное воздействие на климат планеты оказывает её живое вещество. Например, американский учёный Дж. Лавлок совместно со своими сотрудниками привели доказательства того, что планктон – мельчайшие морские организмы – участвует в регулировании температуры Земли. В процессе своей жизнедеятельности он вырабатывает диметилсульфид, который, накапливаясь в водах океанов, постепенно проникает в атмосферу, где он, окисляясь, выделяет сульфатные частицы, служащие ядрами конденсации водяных паров, образующих облака. Таким образом, изменение количество планктона влияет на плотность облачности, отражающей тепло, а значит и на температуру земной поверхности.
В последнее время в теории глобальных климатических изменений, значительная роль отводится содержанию в атмосфере пыли и аэрозолей. Это предположение имеет и подтверждение. Так, изучение керна льда, возрастом до 160 тысяч лет с антарктической станции «Бэрд» показало, что в образцах соответствующих ледниковым эпохам, концентрация пыли была в 8 раз больше, чем в пробах межледниковых отложений.
Источником выброса огромного количества пыли и аэрозольных частиц в атмосферу планеты, являются вулканы. Их деятельность, особенно в периоды тектонической активности, вызывает сильное помутнение атмосферы. Тут можно высказать и некоторые возражения – массы льда в ледниковых покровах периодов оледенений с огромной мощью давят на земную кору в районах их концентрации, что меняют картину напряжений в материковых плитах планеты, тем самым, провоцируя извержения вулканов.
Аэрозольные частицы из вулканов, в свою очередь, способствуют увеличению облачности. Например, в конце юрского периода в Антарктиде, Северной Америке и Южной Африке, представляющих, в то время единое целое, происходила колоссальная вулканическая деятельность. Эти извержения выбросили в атмосферу планеты огромное количество пыли и дыма, которые в некоторых временных моментах, уменьшили доступ солнечных лучей на поверхность Земли. Это послужило одним из нескольких факторов похолодания, что привело к вымиранию многих видов животных того времени. В конечном итоге это ознаменовало окончание юрского и начало мелового периода.
Наиболее яркими примерами в наше время служат извержения вулкана Кракатау в 1883 г. и вулкана Катмай на Аляске в 1912 г. Пепел этих извержений распространился на огромную часть атмосферы Земли и вызвал уменьшение притока солнечной радиации на 20 – 25%. Это привело к тому, что средняя приземная температура в северном полушарии понизилась на 0,5 – 0,7 градусов Цельсия.
Климат во многом зависит от характера земной поверхности и процессов её изменяющих. Проблемы, связанные с влиянием материков и океанов на климат планеты разрабатывал английский климатолог Ч. Брукс (1952). Он отмечал колоссальное влияние температуры вод океанов на равномерность климата вследствие большой их теплоёмкости. Чтобы изменить среднюю температуру поверхности Земли на 1 градус достаточно изменения температуры вод океанов всего на 0, 001 градуса.
Он указывал на значительную роль океанских течений перемещающих огромные массы воды с определенной температурой. Нужно заметить, что циркуляция океанских вод, согласно современным знаниям, может меняться довольно быстро при изменении даже такого фактора как соленость морской воды. Например, в Северной Атлантике воды намного солонее, чем на севере Тихого океана. Как более плотные и холодные, воды Северной Атлантики, непрерывно опускаются на глубину и в промежуточных слоях уходят на юг, а на их место поступают более тёплые. Такой тепловой поток у поверхности, а также дующие здесь довольно сильные ветры повышают солёность вод, а значит, поддерживается и процесс их опускания.
Предположим, что соленость североатлантических вод понизилась. Тогда циркуляция вод в Атлантике, по всей видимости, изменится. Опускаться на глубину будут воды только в Южной Атлантике, в Циркумполярном течении, а подниматься – в Северной. Это повлечет за собой весьма неблагоприятные изменения климата прилегающих материков. Ледовая кромка продвинется дальше на юг, поскольку на поверхности окажутся менее соленые воды, которые легче замерзают.
Если такие моменты могли происходить в истории Земли, при длительности их в пределах десяти пятнадцати лет то вполне возможно они могли «включить» механизм изменения общей циркуляции вод, который затем может быстро привести к серьёзным климатическим последствиям. Так что изменение солености вод лишь на один грамм на литр может обернуться для мирового океана колоссальной встряской, а значит и всем не поздоровится.
А направление течений зависит от положения материковых масс на поверхности земного шара.
Примерно 200 миллионов лет тому назад, гигантская трещина начала раскалывать праматерик Пангею, надвое - на Северный и Южные континенты. Началось образование палеоокеана Тетис. Конечно, в наше время его на географических картах нет. От него остались только древние «лужи» - Каспийское и Чёрное моря, но тогда это был полнокровный океан по масштабам и качеству не уступающий современным.
Затем новые трещины разделили оба праматерика. Северная Америка откололась от Европы и за следующие 60 миллионов лет она сдвинулась на северо-северо запад на 15 – 17 градусов. Евразия с правосторонним вращением сместилась на восток – юго-восток на 18 – 20 градусов. Оба континента с разных сторон вдвинулись в океаническое полушарие на 30 – 40 градусов в умеренных и до 90 градусов в высоких широтах. Главное событие в южном полушарии в то время был распад южного материка Гондваны. Основная её часть Африка с несколькими микро континентами сдвигалась на восток – северо-восток. Пока ещё представляли единое целое, все будущие южные континенты, Австралия, Южная Америка и Антарктида. Они стали перемещаться в район южного полюса. После распада Пангеи и движения материков в более высокие широты, повлекло за собой появление сезонных изменений. Примерно 100 – 80 миллионов лет назад началась трансгрессия, т.е. общий подъём уровня океанов, который был на 300 метров выше современного. Затопило около 36 % площади современной суши. Максимум трансгрессии приходится на 80 - 65 миллионов лет тому назад. Затем началось медленное падение уровня океанов - регрессия, а вслед за ней и уменьшение температуры поверхности Земли примерно на 3 градуса. Ведущим процессом, определяющим снижение уровня Мирового океана за последние 100 миллионов лет, являлись планетарные тектонические движения Земной коры, так называемый геократический фактор.
С распадом Гондваны начали зарождаться молодые Атлантический и Индийский океаны. Бывший сверхматерик Пангея продолжал раскалываться на части. Ветвились трещины по его лику. Одна отторгла Гренландию от Европы и от Северной Америки. Началось дробление на ещё меньшие блоки. От восточной окраины Гондваны отчленяются микро континенты, главным образом в Индийском океане. Это Индийский, Саёшельский, Пакистанский и Бенгальский микро материки. На севере, в позднем Мелу, от Африки отделились Итальянский, Паннонский и Родопский микро плиты. Все они двигались в северном направлении к Евроазиатскому материку. При столкновении с ним начался интенсивный процесс горообразования, что в конечном итоге привело к изменению циркуляции воздушных потоков на западе Евразийского материка. 60 миллионов лет назад Тетис пока был настоящим океаном. Между берегами Евразии и Аравии, которая была частью Африканского континента, ещё было добрых 2000 километров. Где- то посредине между ними плыли Малокавказская и Иранская микро плиты, а серия островных дуг, столкнувшись в кучу, наращивали территории Афганистана и Большого Кавказа. Там бушевали вулканы, и дымилась горячая лава.
Лик планеты стал принимать привычные для нас очертания 200 – 300 тысяч лет тому назад, когда континентальная обстановка на Земле приняла современные черты.
Кайнозойская эра, охватывающая примерно последних 70 миллионов лет характеризуется общим похолоданием. За время от 70 до 38 миллионолетия температура в Южном океане снизилась с 20 до 6 градусов Цельсия. Хотя был такой период, 40 миллионов лет тому назад, когда климат был довольно стабильный. Так называемый Эоценовый оптимум, когда даже в высоких широтах, например на Индигирской низменности росли пальмы, а на земле Элсмера (Канадский архипелаг) жили гиппопотамы и водились черепахи. Но факторы, которые затем повлекли довольно резкое охлаждение и иссушение (аредизацию), уже накапливались. К этому времени, 60 миллионов лет назад, плита Индийского субконтинента, потеряв по дороге на север свою часть – остров Мадагаскар, закончив свой дрейф по просторам океана, уже врезалась в Евразийский материк. Начался интенсивный процесс образования Гималаев. Климат в Азии стал быстро изменяться. Он стал муссонным. Летом воздух на этими горами прогревается быстрее и поднимается вверх, а на смену ему приходит воздух с океана насыщенный влагой, которая и проливается в виде муссонных дождей. Поднятие Гималаев, в конечном итоге, повлекли за собой глобальную перестройку движений воздушных масс в Евразии и оказали существенное влияние на этот процесс в масштабах всей планеты.
55 миллионов лет назад Австралия отделилась от «союза» материков - Антарктиды и Южной Америки и отправилась в северном направлении «за лучшей долей». Этот шаг образовал, пока ещё небольшой, Тасманский просвет. Конечно, таким широким и глубоким Тасманским проливом он стал не сразу, но «нагадил», в самом начале, изрядно. При своем расширении, до определенных размеров, через него быстро охладились воды из юго-восточной части Индийского океана, которые частично оттеснили направляющиеся с севера теплое Восточно-Австралийское течение. Температура воды к югу от Новой Зеландии вскоре существенно снизилась с 19 до 12 градусов Цельсия. Но Антарктида ещё сопротивлялась неизбежному, шумя лиственными лесами на востоке. Ближе к стыку с Южной Америкой континент, имел в своей флоре и теплолюбивые растения, даже Саговые пальмы.
38 миллионов лет назад Австралия отодвинулась от своей бывшей родины настолько, что в этот пролив беспрепятственно хлынули охлажденные воды. Они, теперь уже навсегда, оттеснили тёплое Восточно-Австралийское течение и ринулись дальше вдоль Антарктиды, резко охладив восточную её часть настолько, что на вершинах гор Гамбурцери и соседних возвышенностях появились ледники – первые предвестники надвигающейся катастрофы. Они образовали первый ледниковый щит, пока ещё не большой и мало влияющий на континентальный климат. Постепенно ледовый щит распространился почти на всю восточную часть материка.
Между тем охлажденные воды с температурой 4 – 5 градусов, свободно огибая Антарктиду и достигнув западных берегов Южной Америки, «ползучей экспансией» устремляются на север. Эти холодные воды вливались в Южно - Экваториальное течение, изрядно и подло его, разбавив так, что и в экваториальной части тоже несколько похолодало т. к. это течение в то время проникало в Индийский океан через широкий проход между Австралией и Юго-Восточной Азией, но в западной Антарктиде было пока более - менее тепло. Антарктида ещё судорожно цеплялась за Южную Америку, и в море Уэдделла по-прежнему проникали благодатные воды течения из Атлантики. Поэтому там ещё шумели лиственные леса.
Около 25 миллионов лет назад Австралия послала своей родине «прощальный привет». Дрейфуя на север, она перекрыла проход Южному экваториальному течению в Индийский океан, и оно повернуло на юг. Тёплые воды этого течения частично стали достигать и берегов Антарктиды, и там несколько потеплело. Но это был, так, эпизод из процесса общего похолодания. И, наконец, грянула катастрофа, которая больно отозвалась практически на всей биосфере Земли. К 21 миллионолетию раскрылся пролив Дрейка. Холодные воды хлынули в Южную Атлантику. Они буквально «взашей» вытолкали тёплое течение из моря Уэдделла, и кольцо холодных вод тесным обручем Циркумполярного течения замкнулось вокруг несчастной Антарктиды. Теперь уже ничто не мешало оледенению захватить и западную часть материка. Температура воды у его берегов опустилась до 2 градусов. Циркумполярное течение, практически изолировало Антарктиду от тёплых вод мирового океана, поэтому материк стал быстро охлаждаться.
У читателя может возникнуть справедливый вопрос, - каким образом учёные определили все течения, которые существовали когда- то в те далекие времена? Да всё не так уж и сложно. В 30-е годы прошлого века академиком П.П. Лазаревым были проведены ряд опытов которые показали и убедительно доказали существование определенных океанских течений в различные периоды земного бытия. Блестящий экспериментатор, он создал у себя в лаборатории модель мирового океана. Он весь уместился в большой круглой ванне, которая изображала северное полушарие Земли. Края ванны служили экватором, в центре её находился Северный полюс.