Коллективная работа известных ученых Великобритании. США и Каналы, в научно-популярном стиле излагающая основные факты, теории и гипотезы, касающиеся ледниковых периодов Земли («зим нашей планеты»), а также современного распространения ледников и многолетней мерзлоты на земном шаре, влияния оледенений на изменение климата и развитие фауны и флоры.
Книга рассчитана на геологов, географов, преподавателей высшей и средней школы и на широкий круг любителей природы.

ОГЛАВЛЕНИЕ

...

К нига, которую вы держите в руках, раскрывает специфический и многообразный мир льда, составляющий самостоятельную оболочку нашей планеты-криосферу, или гляциосферу. Эта оболочка играет исключительно важную роль в формировании погоды и климата, а также существенно влияет на рельеф, водный баланс и живые существа. Летопись природных льдов хранит память о грандиозных событиях - великих древних оледенениях, которые неоднократно повторялись на протяжении всей эволюции Земли. В такие суровые периоды, образно называемые «зимами нашей планеты», покровы материковых льдов занимали обширные территории вокруг полюсов и проникали далеко в пределы умеренных широт.

Активное развитие ледниковых процессов сопровождало всю историю человечества. Не исключено, что ее наиболее «критические», переломные интервалы были связаны именно с разрастанием или таянием крупных ледниковых покровов прошлого. Угроза установления очередного ледникового периода не снимается и в ближайшем будущем, и это событие может иметь глубочайшие экономические последствия.

Учитывая неослабевающий интерес широких читательских кругов к проблемам формирования климата и колебаний ледников, английский ученый Брайан Джон, много лет исследовавший геологическое строение и рельеф ледниковых областей, взялся за нелегкую задачу обобщения материалов о древних оледенениях и вместе с группой авторитетных специалистов подготовил предлагаемую читателю книгу.

В этой книге отражена идея советского ученого Г. Ф. Лунгерс-гаузена о том, что в истории Земли эпохи материковых оледенений периодически повторялись приблизительно через 150 млн. лет. В схему Лунгерсгаузена хорошо укладываются самое молодое-четвертичное, или, правильнее, кайнозойское, оледенение, пермско-каменноугольное оледенение, следы которого известны с середины XIX века, и недавно установленные обширные оледенения в позднем ордовике. Невыраженность в геологической летописи ледникового периода в юрское время приписывается стечению неблагоприятных обстоятельств: тогда при глобальном похолодании в высоких широтах не было крупных массивов суши, где могли бы сформироваться материковые ледниковые покровы. Необычайный интерес представляют подробно освещенные в данной книге проявления целой серии докембрийских оледенений, наиболее древних на Земле, которые оказали колоссальное влияние на развитие жизни.

Во многих главах книги тщательно рассматриваются следы древних ледников в виде конкретных отложений и форм рельефа. Однако в силу своей научно-популярной ориентации книга вовсе не претендует на исчерпывающую полноту изложения стратиграфических, литоло! ических или геоморфологических материалов: напротив, они приводятся лишь в той мере, в какой это необходимо для установления последовательности или интенсивности оледенений прошлого. Научной основой для регистрации этих данных служат концепция тектоники плит, анализ глубоководных морских осадков, палеомагнитные исследования и датирование по радиоизотопам, т.е. наиболее передовые направления в современной геологии, хорошо известные всем, кто интересуется историей Земли. Авторы книги широко использовали новейшие достижения гляциологии, что помогло раскрыть условия существования древних ледников и ледниковых покровов, их температурный режим, динамические особенности и характер воздействия на рельеф. В книге дана развернутая картина эволюции наземных, подземных и морских льдов и заложен фундамент для трактовки ледниковых процессов с позиций системного анализа-от индивидуальных ледников через оледенения к ледниковым периодам, преображавшим облик Земли. В этом, пожалуй, заключается очевидная оригинальность книги. Такой подход оказывается реальной базой для реконструкции дальнейшею развития оледенения и других зависящих от него природных условий нашей планеты. Именно теперь, когда стремительно растет воздействие человека на окружающую среду, буквально на глазах нынешнего поколения происходят резкие и порой необратимые изменения в ее структуре, а во многих местах естественные ландшафты уступают место сильно преобразованным, антропогенным. Гигантские масштабы этих процессов определяют необходимость самого тщательного анализа ведущих естественных факторов, поскольку нежелательные нарушения их направленности могут привести к катастрофическим последствиям. В центре внимания исследователей в первую очередь оказываются климат и оледенение. Прогностическим работам в этой области посвящается специальный раздел рассматриваемой книги.

Отдавая должное научной компетенции и эрудиции авторов монографии, следует отметить, что некоторые из выдвигаемых ими положений нельзя принимать безоговорочно. По нашему мнению, преувеличена роль гляциоклиматических изменений в новейшей истории народов Европы, недооценивается воздей- ствие ледников на рельеф горных стран, не показана общность механизмов формирования боковых и конечных морен.

В тексте перевода мы стремились по возможности сохранить своеобразие манеры изложения и научной лексики оригинала. При этом необходимо сделать некоторые оговорки. Авторы книги пользовались уже почти не употребляющимся термином «третичный период», с которым в современной отечественной литературе соотносят два периода-палеогеновый и неогеновый. Внести исправления мы не сочли возможным, так как пришлось бы столкнуться со сложностями перевода, например, таких понятий, как «середина третичного периода» и т.п.

В книге часто применяется термин «последнее межледни-ковье», которое сопоставляется с рисс-вюрмским межледниковь-ем в Альпах и эмским-на севере Европы, но вместе с тем неоднократно проводится сравнение голоцена с межледниковьем. Таким образом, термин «последнее межледниковье» утрачивает логический смысл.

Для обозначения крупных ледниковых образований на суше авторы книги почти всюду использовали термин «ледниковый покров» (icesheet) и лишь очень редко-«ледниковый щит» (ice schield, ice dome), что и сохранено в переводе. Ясно, что применение термина «ледниковый покров» для крупных ледниковых тел, облекавших поверхность горных стран, не вполне правомочно; в этих случаях гораздо лучше было бы ввести другой термин (хотя бы «ледниковый чехол»). Тем не менее от этого пришлось отказаться, так как в оригинальном тексте не всегда имеются точные указания на морфологию рассматриваемых ледниковых образований в горах.

При переводе мы, как правило, отдавали предпочтение русским вариантам терминов, лишь в нескольких случаях пришлось прибегнуть к транслитерации (например, dropstone-дропстон) из-за отсутствия подходящих терминов в отечественной литературе. Несомненную пользу читателям книги принесет сопровождающий ее словарь терминов.

В целом мы надеемся, что книга «Зимы нашей планеты» будет с интересом встречена многочисленными читателями в нашей стране. Эта книга может оказаться полезной для специалистов, сталкивающихся с проявлениями древнего и современного оледенения. Однако несравненно более важно то, что книга привлечет внимание всех, кто интересуется историей развития нашей планеты и долгосрочными прогнозами состояния окружающей среды.
Л. Р. Серебрянный, доктор географических наук

БЛАГОДАРНОСТИ

1. ПЛАНЕТА ЗЕМЛЯ И ХОЛОДНЫЕ ИНТЕРВАЛЫ ЕЕ ИСТОРИИ
Брайан Джон
Планета, на которой мы живем, в настоящее время переживает необычно теплую эпоху. Хотя наше время приходится на середину ледникового периода, природная обстановка, окружающая нас, типична для межледниковий, которые разделяют интервалы распространения обширных ледниковых покровов.

Всего лишь 18 000 лет назад большая часть Северного полушария была покрыта льдом: огромные материковые ледниковые покровы Северной Америки, Скандинавии и Западной Сибири далеко распространялись в умеренных широтах, а небольшие ледники развивались в горах в тропических широтах. Гренландский и Антарктический ледниковые покровы, которые существуют и в настоящее время, тогда имели большую мощность и распространялись гораздо шире, чем теперь. В совокупности в то время ледниковый лед покрывал около 40 млн. км2, или почти 30% площади суши земного шара.

Влияние похолодания выходило за пределы территорий, покрытых льдом: система климатических и растительных зон сильно отличалась от современной, а температуры морских вод резко понижались. Площадь вечной мерзлоты, или многолетне-мерзлых грунтов, расширялась до 27 млн. км2 (20% площади суши). Плавучие льды, включая паковые, припайные и шельфовые льды и айсберги, занимали примерно 50% площади Мирового океана.

Следовательно, всего 18000 лет назад значительно более половины площади нашей планеты в той или иной степени испытало воздействие льдов, и в периоды исключительно снежной погоды необъятные просторы в Северном полушарии сковывала ослепительно белая пелена. Если бы пришелец, разбирающийся в состояниях воды, посетил тогда нашу Землю, он наверняка назвал бы ее «планетой льда».

Такая география Земли 18000 лет назад-отнюдь не плод фантазии. В нынешний (четвертичный,-Перев.) ледниковый период лед оказывал влияние на поверхность нашей планеты в столь больших масштабах по крайней мере четыре раза, но отдельные авторитетные современные исследователи за последние 2 млн. лет насчитывают до 17 различных оледенений. Некоторые из них, несомненно, были более грандиозными, чем последнее

Планета Земля и холодные интервалы ее истории оледенение. Например, около 100000 лет назад ледниковые покровы занимали почти 45 млн. км2 территории суши; области развития вечной мерзлоты и морских льдов также распространялись на значительно большую площадь.



Межледниковая обстановка на Земле, подобная современной,-сугубо временное состояние. Если судить по истории более ранних оледенений и межледниковий нынешнего ледникового периода, интервалы холодного климата, по-видимому, продолжались около 100000 лет каждый, тогда как интервалы теплого климата - менее 20000 лет.




Современное межледниковье уже длится свыше половины указанного срока, и есть основания полетнемсмерзлых грунтов: в Северном полушарии широкий пояс вечной мерзлоты протягивается через Северную Америку и Евразию. Мерзлота там-самый важный компонент природной среды. Зимой большая часть этого широкого пояса, а также значительная часть суши в умеренных широтах покрыты сезонным снегом. В такие периоды свыше половины площади суши на нашей планете имеет снежный покров.

Кроме того, большая часть Мирового океана скована плавучими льдами. Северный Ледовитый океан поистине является замерзшим океаном: зимой не менее 12 млн. км2 его поверхности занимают плавучие льды. В феврале - марте (время максимального распространения снежного покрова на суше в Северном полушарии) плавучие льды вокруг берегов Антарктиды наименее развиты, поскольку на эти месяцы приходится антарктическое лето. Зато зимой в океане вокруг Антарктиды плавучие льды занимают площадь в 20 млн. км , между тем как в это время в Северном Ледовитом океане температуры воды самые высокие и ареал плавучих льдов сокращается. В любое время года около 25% поверхности Мирового океана сковано плавучими льдами.

Значение ледяного покрова Земли постепенно осознается исследователями, работающими в различных отраслях науки. Приблизительно 75% ресурсов пресной воды сконцентрировано в ледниках, преимущественно в Антарктическом ледниковом покрове. Огромные массы льда, развитые в полярных районах, оказывают существенное воздействие на работу глобальной «климатической машины», а также на колебания уровня Мирового океана. Ледники и морские льды подвергаются все более глубокому исследованию, поскольку от этого зависит выяснение многих процессов, определяющих изменения окружающей среды и прогнозирование климатических изменений в различных масштабах. Всего десять лет назад было принято говорить, что наша Земля имеет четыре основные оболочки-атмосферу, или воздушный полог; литосферу, или толщу плотных и рыхлых пород на поверхности планеты; гидросферу, или водную толщу; биосферу, или сферу живых организмов. Теперь авторы руководств по изучению окружающей среды стали выделять также пятую оболочку-криосферу, или сферу замерзшей воды. Огромное значение льда на планете Земля получило признание не очень давно.

Выше говорилось о глобальной роли льда в нынешнем ледниковом периоде. Но равным образом это положение можно отнести к ледниковым и межледниковым обстановкам, которые господствовали в ледниковые периоды пермско-каменноуголыю-го, позднеордовикского и варангского времени. Все они рассматриваются в последующих главах этой книги.

«Зимы» на нашей планете наступали в геологической истории периодически. Цель настоящей книги-свести воедино все, что мы знаем о ледниковых периодах, и проанализировать их значение в развивающемся мире с его усложнявшимся разнообразием жизненных форм.

Часто говорят, что человек - продукт нынешнего ледникового периода. Однако, может быть, более древние ледниковые периоды подобным же образом стимулировали развитие растений и животных? Это лишь один из вопросов, на которые мы попытаемся ответить в настоящей книге.

ОЩУЩЕНИЕ ВРЕМЕНИ Прежде чем создать реальную картину хронологической приуроченности ледниковых периодов и выяснить их значение для развития живых существ, необходимо составить некоторое представление о геологическом времени. В XVIII в. еще было принято считать, что общая продолжительность геологического времени составляет около 6000 лет.

Позднее многие ученые пришли к выводу, что для накопления установленных к тому времени толщ осадочных пород требовалось по крайней мере 20 или 30 млн. лет, но даже и по другим критериям возраст Земли редко оценивали более чем в 40 млн. лет. Только благодаря широкому применению радиоизотопных методов датирования в середине текущего столетия была установлена достоверная «абсолютная» хронологическая шкала истории нашей планеты.

В настоящее время возраст Земли обычно оценивают примерно в 4600 млн. лет. Хотя на нашей планете не известны породы такого возраста, метеориты, которые, как полагают, образовались приблизительно одновременно с Землей, были датированы в 4600 млн. лет и такой же возраст имеют самые древние породы Луны. Древнейшие из известных пород Земли, обнаруженные в Гренландии, образовались около 3800 млн. лет назад. Они относятся к самой ранней части докембрийского зона, первого из крупных подразделений геологической истории Земли.

Многие люди еще с трудом осознают масштаб геологического времени. Для малыша, ожидающего обед, 30 мин тянутся долго, и даже взрослые, умеющие довольно реально оценивать время, с трудом представляют себе- условия, существовавшие на поверхности Земли более ста лет назад. Несмотря на накопленный жизненный опыт, человек еще невероятно наивен в своих оценках времени. Однако, чтобы выяснить эволюцию нашего дома-планеты Земля, мы должны научиться понимать масштабы геологических эонов, эр, периодов и эпох.

Докембрийский эон охватывал около 85% времени, истекшего после того, как образовалась Земля. Мы еще поразительно мало знаем об истории докембрия, продолжавшегося примерно 4 млрд. лет, но постепенно геологи начинают подразделять этот весьма длительный эон на меньшие хронологические единицы. Около 600 млн. лет назад помимо одноклеточных стали появляться первые организмы, а в палеозойскую эру происходило постепенное развитие жизненных форм. Около 440 млн. лет назад возникли первые наземные растения, а животные вышли на сушу примерно 45 млн. лет назад.

В мезозойскую эру материки начали перемещаться, приближаясь к их современному положению, и произошли резкие изменения климата. В то время появились динозавры, которые вымерли в конце мелового периода.

В течение следующей, кайнозойской эры, охватывающей последние 65 млн. лет, климат постепенно ухудшался и достиг в этом направлении кульминации в четвертичный ледниковый период. В этот же период возник и Homo sapiens, человек современного типа. Поразительный факт: человек, часто считающий себя дитем матери-Земли, существует лишь крохотную частичку геологического времени. Если всю геологическую историю приравнять к 46 годам, то окажется, что возраст человека составляет лишь 4 часа.

РАСПРЕДЕЛЕНИЕ ЛЕДНИКОВЫХ ПЕРИОДОВ ВО ВРЕМЕНИ Ледниковые периоды повторялись через довольно равные интервалы геологического времени. Несмотря на различия в оценках продолжительности отдельных ледниковых периодов, последние, вероятно, разделялись интервалами приблизительно в 150 млн. лет. Причины такой ритмичности не ясны, однако эта проблема детально разбирается в гл. 2.
В табл. 1 заметна аномалия: в позднеюрское время, около 150 млн. лет назад, следовало ожидать широкого развития оледенения, но в геологической летописи обнаружены лишь немногочисленные слабо выраженные следы воздействия ледников. Может быть, это значит, что видимая регулярная повторяемость других ледниковых периодов лишь случайна? С другой стороны, это может просто означать, что, несмотря на наличие благоприятных природных предпосылок для наступления юрского ледникового периода, конкретные условия оказались не вполне подходящими для развития ледниковых процессов.
В го время могло произойти некоторое похолодание климата в глобальном масштабе, но вблизи от Южного или Северного полюсов не было крупных массивов суши. Кроме того, значительные части материков были затоплены мелководными морями, что препятствовало разрастанию ледниковых покровов. И наконец, в юре отсутствовал глобальный орогенез (горообразование). Каждый из остальных ледниковых периодов совпадал... .