Автор: Гонтарь (---.zin.ru)
Дата: 08-12-03 18:12
Д.Д.Квасов. Резкие изменения климата в Кайнозое и их влияние на развитие фаун.
В течение кайнозоя климат Земли существенно изменялся. В мезозое (230-65 млн лет назад) на всей Земле господствовал теплый климат. В тропиках температуры были лишь немного выше. чем теперь, но в умеренных и особенно полярных широтах условия коренным образом отличались от современных. Средние температуры поверхности океана достигали там 15-18 градусов. Нигде(кроме высоких гор) не было ледников и снежных полей, не было даже морских льдов. На месте современных тундр были распространены субтропические леса.
Как происходили изменения климата? Еще совсем недавно существовало мнение, что климат вплоть до начала четвертичного периода менялся медленно и плавно. Первые определения изотопных палеотемператур, казалось, подтвердили эту точку зрения. В последующие годы, однако, в ходе других исследований были получены доказательства того, что происходили резкие изменения климата.
С помощью анализа изотопного состава кислорода в раковинах фораминифер и моллюсков и другими физико-химическими методами было установлено, что на границе мезозоя и кайнозоя не происходило никакого существенного изменения температур. Вымирание мезозойской фауны, следовательно, произошло не вследствие похолодания, а по каким-то другим причинам. В течение палеоцена и эоцена температурный режим был в общих чертах таким же, как в мезозое. При этом в умеренных широтах южного полушария происходило постепенное похолодание, в Северном же полушарии эоцен был гораздо теплее палеоцена.
Очень быстрое и резкое похолодание произошло на границе эоцена и олигоцена. Иногда похолодание датируют средним олигоценом. ............................................
На этом рубеже температуры уменьшились в поверхностных и глубинных водах океана во всех широтных зонах. В тропиках это время стало существенно холоднее, чем теперь; в умеренных же и полярных широтах климат был теплее современного. Именно тогда образовалась глубинная холодная водная масса океана. до этого глубины океана имели примерно такие же температуры, как поверхностные субполярные воды - +15-18 градусов.
Низкие температуры господствовали на протяжении всего олигоцена. В начале миоцена они начали повышаться. В среднем миоцене в умеренных и полярных широтах были относительно высокие температуры, но существенно ниже чем в эоцене. После этого произошло похолодание в умеренных и полярных широтах и потепление в тропических широтах. Изменеия не были столь быстрыми как на границе эоцен/олигоцен и продолжались 2-3 млн лет. Основные черты современной зональности возникли именно тогда - около 12 млн лет назад. С тех пор условия в Южном полушарии существенно не менялись. В Северном же полушарии новое похолодание произошло около 3,2 млн л.н. С этого времени чередовались похолодания и потепления. Особенно большой размах колебаний наблюдался за последний миллион лет.
Каковы причины этих изменений? По данным астрофизики Солнце не уменьшает, а увеличивает свою светимость. ..........................
Было высказано также предположение, что на границе эоцен/ олигоцен, после падения крупного метеорита, вокруг Земли образовалось кольцо, подобное кольцам Сатурна, которое существовало несколько миллионов лет и заслоняло экваториальные районы от солнечных лучей........................
Похолодание пытались объяснить уменьшением содержания углекислого газа в атмосфере.............. Однако его содержание не могло меняться быстро, между тем резкое похолодание на границе эоцена и олигоцена произошло менее, чем за 100 тыс.лет..............
Кроме парникового эффекта, на температуру очень сильно влияют изменения альбедо. Оно повышается, когда большие площади заняты снегом и лбдом (ледниками и морскими льдами), но их распространение, в свою очередь зависит от низких температур. Высокое альбедо способствует похолоданию, но не может быть его первопричиной.
Теперь доказано, что материки движутся со скоростью нескольких сантиметров в год. За кайнозой некоторые из них могли бы изменить свою широту на 30-40 градусов. Может быть те районы, которые теперь находятся в умеренных и полярных широтах, в начале кайнозоя были в тропиках или субтропиках? Но и это объяснение не подходит. Антарктида за последние 100 млн лет постоянно находилась в Южной полярной области, в Северном полушарии материки перемещались, не меняя существенно свою широту. Только австралия стала ближе к экватору на 3,5 тыс.км, но несмотря на это, там произошло похолодание, а не потепление ( во всяком случае, в южной, ближайшей к антарктиде части материка).
Остается предположить, что высокие температуры умеренных и полярных широт определялись направлением океанических течений. Сейчас в северо-западной Европе относительно тепло: туда подходят течения, связанные с Гольфстримом. В районе Шпицбергена море не замерзает зимой до 82 градуса с.ш, между тем как на востоке Азии замерзает даже залив Желтого моря Лайчжоувань (37град.с.ш.), расположенный на 5 тыс.км южнее. Именно с влиянием Гольфстрима многие авторы связывают условия, существовавшие в начале кайнозоя. К сожалению, и это объяснение встречается с трудностями. Норвежско-Гренландский бассейн не существовал до начала кайнозоя. Скандинавия и Гренландия начали отодвигаться друг от друга в палеоцене. Пролив между Гренландией и Шпицбергеном образовался только в середине олигоцена. До конца эоцена существовал мелководный эпиконтинентальный пролив, который через Западно-Сибирскую низменность и Тургайский проход связывал Арктический бассейн с южными морями. В начале олигоцена Арктический бассейн мог превратиться в замкнутый водоем озерного типа, который, вероятно, опреснялся.
В первой половине кайнозоя теплые океанические течения не проникали в арктические широты. Но в Южном полушарии существовали условия для переноса тепла из экваториальных в умеренные и полярные широты.
Рельеф дна Тихого, Индийского и Атлантического океанов не создает никаких преград теплым океаническим течениям, которые могли бы достичь берегов Антарктиды. Но тем не менее в настоящее время Антарктиду опоясывает самое мощное в современном Мировом океане Южное Круговое течение и этого не происходит.
.............................................
Совершенно иные условия существовали в начале кайнозоя. Антарктида тогда находилась примерно на том же месте, что и теперь, но Австралия была расположена гораздо южнее, она непосредственно соединялась с Антарктидой и вместе они представляли собой единый южный материк. С ним соединялась южная Америка-пролива Дрейка тогда не существовало. Теплое течение подходило к Антарктиде вдоль восточного побережья Южной Америки, в районе современного моря Уэдделла ( следует подчеркнуть, что сейчас это море Уэдделла- адский ледовый мешок -Гонтарь) поворачивало на восток и достикало западных берегов Австралии(бывшей тогда частью единого южного материка). Здесь оно шло на север и сливалось с Южным Экваториальным течением Индийского океана. Другое теплое течение подходило к берегам Антарктиды вдоль восточных берегов Австралии, в районе современного моря Росса поворачивало на восток, далее шло на север вдоль западных берегов Южной Америки и , достигнув тропических широт, вливалось в Южное Экваториальное течение Тихого океана.
В Южном полушарии существовали два замкнутых океанических круговорота, которые переносили тепло их тропических широт далеко на юг. В таких условиях в Антарктиде был умеренный климат. В тропиках же госполствовали почти такие же температуры как теперь. Нигде кроме высоких гор не было ледников. Тепла хватало также на Северное полушарие, там в высоких широтах были теплоумеренный и даже субтропический климат. ...................................................
Около 55 млн лет австралия начала отодвигаться от антарктиды. первоначально между ними образовался залив Индийского океана. Затем к югу от Тасмании образовался глубоководный пролив, но он был еще узким и не мог пропускать мощного океанического течения.
После образования пролива к югу от Австралии охлажденные воды из юго-восточной части Индиуского океана стали поступать в районы к югу от современной Новой зеландии. Именно поэтому там происходило постепенное похолодание...........
Дальнейшие перемещения материков способствовали усилению обоих океанических круговоротов Южного полушария и увеличению водобмена между тропическими и субполярными широтами. В результате в умеренных широтах Северного полушария в эоцене было теплее чем в палеоцене.
В самом конце эоцена глубоководный пролив к югу от Австралии стал уже достаточно широким и два круговорота Южного полушария слились в один.
Развитие пролива к Югу от Австралии удалось проследить не только геофизическими и геологическими методами, но и биогеографическими и палеонтологическими. В морях, омывающих Новую Зеландию и юго-западную австралию, в раннем эоцене встречались две совершенно различные фауны рыб. В позднем эоцене сублиторальные виды рыб из Новой Зеландии проникали в Южно-Австралийский залив Индиуского океана. В олигоцене начался обмен глубоководными фаунами.
В результате измегнеия циркуляции произошло похолодание. Долго находясь в субполярных широтах, воды Южного Кругового течения успевали охладиться. Относительно холодные воды попадали в экваториальные районы океанов и охлаждали также их.................. Похолодание развивалось очень быстро. Это показывает, что изменение океанической циркуляции не было единственной причиной похолодания: вмешался какой-то другой процесс, развивавшийся гораздо быстрее.
Таким процессом мог быть только рост ледникового щита Восточной Антарктиды. Исследования четвертичного оледенения показали, что в европе и Северной Америке огромные ледниковы щиты возникали всего за несколько десятков тысяч лет. За такой же примерно срок мог вырасти и ледниковы щит Восточной Антарктиды. Похолодание, вызванное образованием Южного Кругового течения привело сначала к росту горных ледников.Над ними возникала холодная воздушная масса, которая способствовала дальнейшему распространению оледенения. Восточно-Антарктический ледниковый щит, образовавшийся в начале олигоцена, существенно отличался от современного.
Теперь почти всю расходную часть водного баланса ледникового щита составляет образование айсбергов. Сток талых вод очень незначителен, поскольку на побережье Антарктиды средняя температура самого теплого месяца (января) составляет в настолящее время -4 град. В олигоцене она состаляла +6-8 град. В таких условиях окраина ледникового щита до высоты 1-1,5 км шириной около 100 км входила в зону абляции. Снега на поверхность ледников в то время выпадало гораздо больше, чем теперь. Главной расходной статьей водного баланса было таяние, а не образование айсбергов; именно поэтому в морях, омывающих Антарктиду, в составе олигоценовых отложений почти не нахдят айсберговых осадков. Вдоль берега тогда могла тянуться полоска суши, не покрытая льдом. Подобные условия существуют теперь в юго-западной Гренландии.
.........................................
Это вызвало повышение альбедо Земли и способствовало быстрому похолоданию. В первую очередь охлаждались полярные и субполярные широты Южного полушария, а из них океаническая и атмосферная циркуляция разносила холод по всей поверхности Земли. С тех пор ледниковые щиты ни разу не исчезали............................
В течение олигоцена и раннего миоцена характер океанической циркуляции существенно не менялся. австралия продолжала перемещаться к северу, и постепенно глубоководный пролив между нею и Юго-Восточной Азией закрылся (мелководные проливы есть и сейчас). В результате к началу среднего миоцена Южное Экваториальное течение перестало проникать их тихого океана в индийский. Значительная часть теплых тропических вод стала поворачивать на юг вдоль восточных берегов австралии. Водообмен между тропическими и субполярными широтами усилился и произошло потепление.
В Северном полушарии в середине олигоцена раскрылся глубоководный пролив между Гренландией и Шпицбергеном. Водообмен между полярными и умеренными широтами усилился и здесь. Это также способствовало потеплению..............................
В миоцене начал раскрываться пролив Дрейка и через него потекло Южное Круговое течение. В результате ситуация вновь резко изменилась и теплые воды не достигали берегов Антарктиды. Уменьшился приток холодных вод в тропические широты. Это привело к образованию зональных контрастов. Несколько слившихся между собой ледниковых куполов покрыли Западную антарктиду. Они могли возникать не одновременно, а один за другим, к тому же их общая площадь была невелика (всего 2-3 млн кв.км).
В мессинское время (6-5 млн лет назад) в результате падения уровня океана превратились в сушу все шельфы. В этот период единый ледниковый щит занял всю Антарктиду (вместе с окружающими ее шельфами). Ледники тогда появились даже в южной части Южной Америки и в горах Южной Аляски.
В дальнейшем основные события приводившие к изменению климата, происходили в Северном полушарии. Около 3,2 млн.лет началось образование ледниковых щитов в Гренландии, Исландии и на суше, занимавшей место современных Баренцева и карского морей. Это вызвало похолодание во всем мире. 2,5 млн лет назад оледенение достигало уже значительных размеров. Айсберговые осадки в это время отлагались во всей Северной Атлантике вплоть до Бискайского залива. Около миллиона лет назад ледники Северного полушария начали периодически распространяться на умеренные широты.............................
Образование ледников оказало очень большое влияние на уровень океана. Он упал, например, после образования ледникового щита в Антарктиде примерно на 60 м. Площадь эпиконтинентальных морей резко сократилась: море покинуло Западную Сибирь и большую часть Средней Азии, исчез Тургайский пролив, Паратетис(моря в предгорьях Альп и Карпат). Признаки регрессии отмечены на окраинах всех материков.
Падение уровня океана привело к усилению эрозии суши в пределах суши и той части континентального шельфа, которая вышла из-под воды. Следует отметить, что усиление размыва чаще всего приписывают активизации тектонических движений, между тем оно может происходить в результате снижения базиса эрозии. Увеличение скорости придонных течений привело к размыву глубоководных осадков. Стратиграфический перерыв (хиатус) на границе эоцен/ олигоцен отмечен в очень многих скважинах глубоководного бурения.
Образование ледников Западной Антарктид 12-13 млн лет назад привело к новому снижению уровня океана, но в течение кайнозоя уровень менялся также по тектоническим причинам. 5-6 млн.лет назад произошла очень глубокая регрессия. Она привела к отделению от океана и почти полному высыханию Средиземного моря, Японское море в это время ненадолго превратилось в пресное озеро. В пределах Евразии известна густая сеть погребенных долин с отметками тальвегоа до -400 м. Эти долины глубоко врезались, когда 5-6 млн лет назад уровень океана стоял очень низко. Наконец, к этому времени относится максимальное оледенение Антарктиды, когда его объем в полтора раза превышал современны. Но рост ледников тогда был не причиной, а следствием регрессии-ледники заняли шельфы, освободившиеся из-под воды. За последние 3 млн.лет уровень океана менялся в основном за счет изменения объема ледников................................................................
Открытие и закрытие проливов и похолодание и оледенение полярных широт оказали очень большое влияние на расселение организмов, в частности, на формирование разорванных ареалов............ Что касается наземной растительности, то уже давно было отмечено ее резкое изменение на границе эоцена и олигоцена. В умеренных широтах Евразии близкая к тропической полтавская флора сменилась теплоумеренной тургайской. В это время вымерли все роды растений не известные в современной флоре. В дальнейшем менялось только географическое распространение и видовой состав растительности. Зональность, подобная современной, сложилась в среднем сармате.
На развитие фаун влияли не только климатические условия, но и связанные с ним колебания уровня океана, изменения растительности, почвенного покрова и другие факторы. В самом начале кайнозоя после массового вымирания на границе маастрихт/ даний, вызванного неизвестными причинами, фауны стали развиваться как бы заново................................................................................................
Именно в олигоцегне широкое развитие получил подотряд обезьян, в их числе и человекообразные обезьяны.............. В раннем и среднем миоцене в Евразии место бронтотериев заняли лошадиные, до этого обитавшие в Северной Америке.Расцвету жизни способствовало потепление в среднем миоцене в полярных и умеренных широтах.
Похолодание, происходившие 14-11 млн лет назад, вызвало смещение географических зон, расположение которых стало уже близким к современному, и некоторое изменение фаун. Трехпалая лошадь гиппарион, выходец из Северной Америки, и связанны с ним фаунистический комплекс быстро распространились по безлесым равнинам Евра-зии и Африки. Это событие произошло около 12 млн лет назад. Примерно в это же время на юге Евразии и в восточной Африке появился рамапитек и близкие к нему виды, которые некоторые исследователи рассматривают как предков человека.
Около 3 миллионов лет назад, когда в Арктике образовались ледниковые щиты, произошло дальнейшее похолодание и усиление засушливости. В связи с этим возникли три важные группы травоядных животных, приспособленных к жизни в сухих степях и саваннах: слоны, быки, и лошади. Примерно в это время в восточной Африке появился австралопите-предок человека.
Около миллиона лет оледенения чередовались с межледниковиями. Ко времени последнего оледенения чформировался верзнепалеолитический фаунистический комплекс, в состав которого входили мамонт, волосатый носорог, северный олень, сайгак. Одновременно первобытные люди (питекантропы) начали расселяться в южных районах Евразии. К концу последнего оледенения человек приобрел уже современный облик..............................................................
Запутаны вопросы о границах упомянутых геологических периодов......................................................................
В кайнозое многие факторы, когда-то игравшие важную роль, изменялись незначительно. Это относится к светимости Солнца, скорости вращения Земли, положению ее оси, составу атмосферы. Важнейшее значение имели процессы, связанные с тектоникой плит. Перемещение материков приводило к раскрытию одних проливов и закрытию других проливов. В результате менялась циркуляция океана, климат становился холоднее, в Антарктике, а затем и в Северном полушарии возникали ледники, которые вызывали еще большее похолодание. Резкие снижения температур вызывали вымирание очень многих растений и животных. Оставшиеся в живых получали возможность для быстрой эволюции. В их числе были и наши прямые предки: выдержав суровые испытания и именно благодаря им приобретя многие прогрессивные черты, они смогли превратится в человека разумного.
Уфффффффффффффф.........................................
|
|
