Ледниковые эпохи в истории земли. Курсовая работа: Ледниковые эпохи в истории 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.
Детальное изучение ледниковых отложений позволило установить важнейшее свойство оледенений - их периодичность. Практически все континенты нашей планеты в разное время в значительной мере, а иногда и целиком, покрывались мощными ледниками.
В настоящее время в истории Земли выделяется четыре крупных оледенения: докембрийское; позднеордовикское; пермско-каменноугольное; кайнозойское.
Определение абсолютного возраста протерозойских тиллитов показало их резкую разновозрастность - от 2 млрд до 570 млн лет, что дало основание английскому исследователю Г. Янгу говорить по крайней мере о трех самостоятельных оледенениях.
Первое, самое древнее докембрийское оледенение - нижнепротерозойское - произошло около 2,5 млрд лет назад. Следы его сохранились в Канаде, Южной Америке, Южной Африке, Карелии, Индии, Австралии в виде тиллитов, штриховок и отполированного ложа, оставленного движущимися ледниками.
Второе, верхнепротерозойское оледенение (1,5 млрд лет назад) оставило следы в экваториальной и Южной Африке и в Австралии.
В конце протерозоя, в венде (620-650 млн лет назад) произошло третье докембрийское наиболее грандиозное - скандинавское оледенение. Следы его обнаружены почти на всех материках, начиная от Шпицбергена и Гренландии и кончая экваториальной Африкой и Австралией.
В палеозое было два оледенения. Первое оледенение началось в ордовикский период 480 млн лет назад и продолжалось до силура в течение 40 млн лет. Ледниковые отложения этого возраста найдены в Южной Америке, в Африке - на территории Марокко, Ливии, в Испании, Франции и Скандинавии. По результатам реконструкции древнего континента Гондваны, центр оледенения (Южный полюс Земли в те времена) находился вблизи западного побережья центральной Африки, и площадь оледенения составляла более 21 млн км2, что в 1,5 раза превышало площадь современной Антарктиды.
Второе оледенение палеозоя, которое иногда по масштабности охвата огромных территорий (оно охватило почти все страны южного полушария) называют великим - пермско-каменноугольное (или гондванское), началось в карбоне и продолжалось до конца пермского периода. По современным определениям абсолютного возраста, оно длилось около 100 млн лет. Считают, что центр этого оледенения находился на территории Южной Африки. Его следы в виде толщ тиллитов, мощность которых достигает 1000 м, бараньи лбы, штрихованные скалы присутствуют на территории Африки, Южной Америки, Австралии, Индии, Антарктиды, которые входили в состав когда-то единого континента - Гондваны.
Наиболее изученными являются древние четвертичные оледенения. В четвертичный (антропогеновый) период мощные материковые льды покрывали огромные площади на территории России, Западной Европы и Америки. Большинством исследователей признается многократность четвертичных оледенений, общая площадь которых составляла около 45 млн км2 (30% всей суши), т е. почти в три раза больше площади современного оледенения. Изучение характера и состава ледниковых отложений показывает, что эпохи оледенения перемежались с межледниковьями.
На территории Западной Европы лучше всего ледниковые отложения изучены в Альпах. А. Пенк и Э. Брюннер установили там четыре оледенения, и впоследствии некоторые уточнения внес Дж. Брайан. Периодизацией оледенений в Северной Америке занимался Ф. Флинт. Данные сопоставления оледенений и межледниковий приведены в табл. 17.1.
Для европейской части России в настоящее время принята схема периодизации оледенений И.П. Герасимова и К.К. Маркова (см. табл. 17.1). С некоторыми уточнениями других исследователей выделяются пять материковых оледенений: окское (нижний плейстоцен), днепровское и московское (средний плейстоцен) и валдайское, которое подразделяют на два самостоятельных оледенения - калининское и осташковское (рис. 17.13). He исключена возможность выделения еще более древних оледенений, чем окское, в нижнем плейстоцене и плиоцене. Следы такого оледенения, названного литовским, обнаружены на территории Прибалтики. Все ледниковые периоды отделены друг от друга межледниковьями (снизу вверх): лихвинским между окским и днепровским, одинцовским между днепровским и московским, микулинским между московским и калининским; мологошекснинским между калининским и осташковским оледенениями.
Древние четвертичные оледенения охватывали огромные пространства России, Западной Европы, Северной Америки, Антарктиды и других территорий. В Европе центром оледенения была Скандинавия, где толщина ледникового покрова достигала 2,5-3 км. Максимальным по площади распространения было днепровское оледенение, охватившее весь север Западной Европы, а на территории европейской части России ледники спускались по долинам Днепра и Дона южнее Киева, Харькова, Саратова.
Подробно изучены следы плейстоценовых оледенений на территории Северного Прибайкалья и Станового Нагорья. Исследователями Д.-Д.Б. Базаровым и другими приводятся следующие убедительные факты, свидетельствующие о многократности ледниковых эпох плейстоцена: последовательная вложенность трогов; количество конечных и боковых морен (их минимум три); их различная высота и морфологическая выраженность; наползание одних морен на другие; ярусное расположение каров и разная степень их сохранности; глубокий размыв, отделяющий следы одного оледенения от другого, - все это говорит в целом о трех самостоятельных этапах оледенений, разделенных межледниковьем. Первое оледенение было максимальным и относилось к среднему плейстоцену. Его можно сопоставить с самаровским оледенением Западной Сибири. Относительно возраста второго есть разные суждения. Его сопоставляют с тазовским (конец среднего плейстоцена) или зырянским (позднеплейстоценовым) оледенением. Последнее, вероятнее всего произошло в позднем плейстоцене и является аналогом сартанского оледенения.
Факты, подтверждающие оледенение Баргузинского хребта, приводит В.В. Ламакин, описывающий сильно развитые морены побережья Байкала вдоль всей береговой линии. Распространение нижней морены показывает, что ледники образовали на побережье Байкала широкие предгорные щиты, состоящие из целой группы ледников, спускавшихся по соседним долинам Баргузинского хребта. Мощность ледников местами достигала 500 м. По-видимому, от последней эпохи позднеплейстоценового оледенения сохранились небольшие ледники на Байкальском, Баргузинском и Кодарском хребтах.
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
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.
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.
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.
В
о
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)
