Следы трав индейских
Шрифт:
Существует немало способов реконструировать климатическую обстановку прошлого. Используются признаки осадочных пород и их сочетаний, состав остатков организмов в породах. По изотопному составу кислорода в раковинах можно восстановить температуру воды, в которой жило животное. Еще в начале века было установлено, что у цветковых растений листья с ровным краем чаще встречаются в тропиках, чем в умеренных широтах. Листья с таким же краем, но мелкие характерны для сухого климата.
Благодаря привлечению этих и других показателей климата, с которыми нам еще предстоит столкнуться в последующих главах, удалось выявить непрерывные перемены в климатических условиях в последние геологические периоды. Потепления сменялись похолоданиями, более влажные условия — сухими, сужались и расширялись климатические зоны. Вместо однонаправленных тенденций, гипотетически выдвигавшихся исследователями раньше (утверждали, например,
Рис. 9. Палеоклиматические кривые для разных районов Земли и отраженные в изменениях разных признаков: а — палеотемпературы поверхностных вод Карибского моря; б — изменение уровня океана под влиянием таяния ледников, установленное по коралловым террасам острова Барбадос; в — палеоклиматическая кривая Европейской части СССР по комплексу данных; г — палеоклиматические колебания, установленные по составу планктонных фораминифер западнее Ирландии; д — процент пыльцы древесных растений в осадках одного из озер Македонии; е — палеотемпературные кривые по изотопному составу кислорода в толще льда Гренландии (по X. А. Арсланову, Н. В. Кинд и др.)
Наиболее важная черта этой картины — высокая степень синхронности климатических событий в разных частях планеты, глобальный характер не только крупных перестроек, но и небольших перемен. Сначала эта интереснейшая закономерность была установлена для конца четвертичного периода, т. е. для последних десятков тысяч лет. Большую роль здесь сыграли определения возраста отложений с помощью изотопов углерода в органических остатках (радиоуглеродный метод). Еще до этого по остаткам спор и пыльцы во многих районах Земли были установлены небольшие климатические колебания, отразившиеся в смещении растительных зон и осадконакоплении. Эти колебания считали чем-то местным и соответствующие климатические эпизоды в европейской части СССР и, скажем, в Северной Америке называли по-разному. Радиоуглеродные исследования убедительно показали высокую степень синхронности эпизодов на разных материках — в Европе, Америке, Австралии, Африке, Азии (рис. 9).
Эти данные о постоянных климатических переменах и о синхронности похолоданий и потеплений в разных частях планеты заставляют с сомнением относиться к гипотезам, объясняющим оледенения космическими причинами, например, такой, как прохождение Солнечной системы через облако космической пыли. Хотя роль некоторых космических факторов (например, изменение параметров земной орбиты) отрицать рискованно, но едва ли именно космос был непосредственной причиной климатических перемен в истории Земли. Более вероятно допущение, что климат менялся под влиянием палеогеографических перестроек, воздействовавших на циркуляцию атмосферных и водных масс. При этом изменения в одном месте провоцировали отклик в других местах в соответствии с афоризмом «Щелкни кобылу в нос, она махнет хвостом». Некоторые точки Земли особенно чувствительны, и перемены в них могут иметь особенно серьезные последствия.
Сейчас предпринимаются попытки реконструировать климаты далекого прошлого, построив палеогеографические карты и рассчитав циркуляцию течений и атмосферных масс. В нашей стране такую работу недавно предприняли С. С. Зилитинкевич, Д. Д. Квасов и А. С. Монин. Вот что они писали в 1976 г. на страницах журнала «Природа»: «Проведенные расчеты показали, что изменения климата, происходившие в геологическом прошлом, могут быть объяснены «земными» причинами… Главной из них является зависимость климата от изменений расположения суши и моря, а также глубин океана и рельефа суши. Труднее всего объяснить с этой точки зрения быстрые и резкие колебания климата, происходившие в ходе чередования ледниковых и межледниковых эпох на протяжении последних 700 тыс. лет. За это время не произошло существенного перемещения материков. Но, по нашему мнению, сами ледниковые щиты были теми формами рельефа, которые существенно изменяли облик суши. Снижение уровня океана приводило к уменьшению его глубин, а также к осушению шельфов, что значительно изменяло расположение суши и моря. Во время межледниковий оно было благоприятным для начала оледенения умеренных широт, а когда последнее достигало больших размеров, становилось иным — неблагоприятным для его дальнейшего существования. Расчеты изменений климата во время четвертичных оледенений предстоит еще провести в будущем».
В этой цитате важно не пропустить слово «расчеты».
Тем не менее пробные расчеты, выполненные для некоторых эпох, показывают, что, приняв некоторые из предложенных палеогеографических реконструкций, можно хотя бы оценить, каким принципиально мог быть климат. В частности, удалось показать, что нет ничего необычного в климате без полярных шапок и со средней температурой океанических вод около 15°. Про такие времена в уже цитировавшейся статье С. С. Зилитинкевича с соавторами написано, правда с оговоркой, что этот вывод предварительный: «Более интенсивный перенос тепла из низких в высокие широты приводил к тому, что в тропиках температура почти не отличалась от современной, а в полярных районах была гораздо выше». Это как раз то, что надо для принципиального понимания безморозного климата по всей Земле в раннем карбоне и в другие геологические эпохи.
Вынос тепла из экваториального пояса в высокие широты подразумевает систему соответствующих течений. Свободная циркуляция океанических вод должна была отразиться и на распределении морской фауны, климатическая зональность которой должна быть ослаблена. Именно это мы и видим в раннем карбоне. Нельзя сказать, чтобы состав морской фауны этого времени был всюду одинаковым. Палеозоологи выделяют раннекарбоновые области и провинции. И тем не менее общность морских фаун была достаточно высока. Не случайно по остаткам морских моллюсков, плеченогих, кораллов, фораминифер и других организмов удается проследить на огромных пространствах одни и те же стратиграфические подразделения. В Европе нижний карбон делится на турнейский и визейский ярусы. Выше в европейской схеме размещается намюр, относимый уже к верхнему карбону (силезию). В нашей стране карбон делят на три отдела (нижний, средний и верхний), причем нижний намюр выделяют в самостоятельный серпуховский ярус и включают еще в нижний карбон. Каждому ярусу во времени ставится в соответствие одноименный век. Так вот все три яруса нижнего карбона отечественной схемы можно протянуть на всех материках. Наиболее благополучно обстоит дело с турнейским и визейским ярусами. Серпуховский ярус прослеживается уже несколько хуже, но и его отложения можно указать не только в Подмосковном бассейне, где он был выделен, но и, например, на Таймыре, а также и в Австралии.
Поднявшись еще немного вверх по разрезу, мы теряем возможность столь широких корреляций, или они становятся слишком противоречивыми по разным группам морских организмов. Не случайно палеонтологи так долго путались с острогской фауной и даже считали ее пермской. В морях, омывавших Ангариду с севера в послесерпуховское время, морская фауна сначала резко обеднилась, а затем приобрела местный облик. Эту бореальную фауну, появившуюся в среднем карбоне и эволюционировавшую почти до конца перми, иногда называют верхоянской. Происхождение верхоянской фауны неизвестно, а ее своеобразие можно объяснять по-разному. Причину искали в более холодных водах арктических морей или в изоляции бореального бассейна. Возможна и связь обеих причин.
На границе раннего и среднего карбона на больших пространствах временно прекратилось осадконакопление. В геологической летописи образовались пропуски. Например, почти по всей Северной Америке среднекарбоновые отложения (нижняя часть «пенсильванской системы» по схеме Геологической службы США) лежат на нижнем карбоне (миссисипской системе) с крупным перерывом. Вообще лишь в немногих местах планеты можно видеть непрерывную серию слоев верхов нижнего — низов среднего карбона. Интересно, что как раз на серпуховский век и начало среднего карбона приходятся крупные события в истории магнитного поля Земли. В это время несколько раз происходила инверсия магнитного поля, т. е. Южный и Северный магнитный полюсы менялись местами. Палеомагнитологи называют этот интервал разреза дебальцевской зоной (или дебальцевским «супермагнетемом», по новейшей терминологии).