Биосфера древности

Биосфера древности

В современной науке для обозначения живого покрова Земли используется термин «биосфера». Определение биосферы как особой оболочки Земли широко использовалось выдающимся отечественным ученым В. И. Вернадским, который придал этому термину более глубокий смысл. В понимании В. И. Вернадского биосфера — это прежде всего область распространения жизни, охватывающая не только сами организмы, но и среду их обитания.

Биосфера образовалась в докембрийское время, около 3,5 млрд. лет назад, в процессе эволюции материи. Космические и геологические факторы создали среду, пригодную для жизни, а ее сохранению, безусловно, во многом способствовал биотический круговорот, преемственно связанный с абиотическим круговоротом минеральных веществ, который происходил и до возникновения биосферы.
По представлению В. И. Вернадского, биосфера образует сложную, закономерно организованную, саморегулируемую систему. Биогенному круговороту, так же как и абиогенному, присуща естественная саморегуляция. Это фактически результат взаимодействия трех функционально и экологически различных групп организмов: продуцентов, консументов и деструкторов органического вещества. В последнюю группу входят микроорганизмы, осуществляющие процессы разложения остатков растений и животных, превращения их в минеральные соли и простейшие органические соединения, впоследствии вновь потребляемые зелеными растениями для синтеза органического вещества. Именно деструкторы являются активными агентами биотического круговорота, поскольку они способствуют вовлечению в него всевозможных форм жизни. В ходе геологического развития Земли природа испытывала многочисленные формы жизни, населяла ими нашу планету, объединяла их во взаимосвязанные системы, и таким образом формировалась биосфера. Ведущую роль в процессе эволюции жизни, несомненно, играли биотические факторы, которые во многих случаях определяли изменения абиотических компонентов. Посредством изменчивости и естественного отбора организмы приспосабливались к последствиям собственной жизнедеятельности. В процессе приспособления к новым природным обстановкам менялись требования к видообразованию, совершенствовались адаптационные механизмы, расширялся биотический круговорот, в целом росла организованность жизни и многообразие ее форм. Следовательно, развивалась большая устойчивость жизни.
На протяжении истории формирования биосферы поверхность Земли неоднократно подвергалась оледенениям, которые, однако, сплошными не были, поэтому никогда и не прерывали развитие жизни на Земле. Более того, они оказывали стимулирующее воздействие на этот процесс. Самая простая последовательность событий, отражающая влияние оледенений на природу Земли, представляется таким образом. Формирование ледниковых покровов сопровождалось значительным понижением уровня Мирового океана. Напротив, исчезновение льдов вело к повышению уровня океана (такие колебания уровня известны под названием гляциоэвстатических). Изменения площадей и объемов ледниковых тел вызывали упруго-эластические деформации земной коры, проявлявшиеся в форме гляциоизостатических движений.
Все эти изменения состояния суши и океана, нередко принимавшие колоссальные масштабы, предопределяли сдвиги в системах атмосферной циркуляции и океанических течений, что сопровождалось пространственными перемещениями всех природных зон. Реакции растений и животных при этом выражались в миграциях и активном образовании видов, что заметно даже у млекопитающих.
С развитием оледенении менялся газовый состав атмосферы. Регулятором состава, и в частности баланса кислорода и углерода, выступала жизнь. Этот механизм влиял на температурный режим земной поверхности. Уменьшение концентрации углекислоты вело к понижению а увеличение — к повышению температуры. Американские ученые Л. Беркнер и Д. Маршалл выдвинули гипотезу, согласно которой распространение ледников было связано с усиленным фотосинтезом, обусловленным определенными изменениями в биосфере. В свою очередь изменения температурного режима в порядке обратной связи вызывали сдвиги в структуре биосферы.
Анализ соотношений между древними оледенениями и жизнью весьма актуален: он помогает постичь истинное место и назначение живой природы и человека, определить их развитие в будущем.

ДРЕВНИЕ ОЛЕДЕНЕНИЯ

Рис. 2. Варангское оледенение в северном полушарии (по Н. М. Чумакову, А. Кайё…

ПОЗДНЕКАЙНОЗОЙСКИЙ ЭТАП ОЛЕДЕНЕНИЯ ЗЕМЛИ

Рис. 5. Зарисовка обнажения морены у г. Хяменлинна в Финляндии (из книги П. А.… В изучение древнего оледенения на востоке Европы деятельно включились русские ученые. В 1856 г. московский геолог Г.…

НАЧАЛО ПОЗДНЕКАЙНОЗОЙСКОГО ЛЕДНИКОВОГО ЭТАПА

Таблица 1

Развитие материкового оледенения Антарктиды и его корреляция с историей Средиземноморья и Понто-Каспия

Возраст, млн. лет*	Антарктида	Средиземноморье	Понто-Каспий
		Плейстоцен
0,7	Расширение в краевой зоне	Калабрий (средний и верхний вилафранк)	Апшерон (эоплейстоцен)
1,85	Частичная деградация в краевой зоне	Пьяченцо (румыний)	Акчагыл
3,3	Стабилизация	Табиан (дакий)	Киммерий
5,0	Максимум материкового оледенения	Мессиний	Понт
7,0	Последовательное разрастание покрова	Тортон (паннон)	Мэотис
10,5	Оформление ледникового покрова	Серравал	Сармат
14,0

* В оригинальном издании цифры в таблице расположены на границе между данной и выше расположенной стадиями - В. П.

Рис. 7. Характер колебаний мощности ледникового покрова в некоторых районах Восточной Антарктиды (по В. И. Бардину)
а — ледник Бирдмора, Трансантарктические горы; б – гора Инзель, Земля Королевы Мод; в — гора Коллинз, хребет Принс-Чарльз; 1 — 3 — стадии оледенения

Последующая эпоха, сопоставляемая с вюрмской, включала три потепления, датированных по донным осадкам в 39 тыс., 31 тыс. и 25 тыс. лет назад. На наш взгляд, все эти интервалы попадают в рамки средневюрмского потепления, которое началось примерно 50 тыс. и завершилось около 25 тыс, лет назад. К этому времени была приурочена самостоятельная трансгрессия Мирового океана. Ледниковым интервалам вюрмской эпохи отвечали две четко выраженные регрессии — уровень океана понижался на 120 м относительно современной отметки.
В нескольких горных районах Антарктического материка были обнаружены серии моренных отложений, различающихся по вещественному составу, степени выветрелости и высотному положению. Эти различия послужили основанием для выделения нескольких ледниковых стадий, возраст которых до сих пор, к сожалению, не удалось установить. Тем не менее, как показали исследования советского ученого В. И. Бардина, имеются совершенно определенные свидетельства больших колебаний мощности ледникового покрова между упомянутыми стадиями (рис. 7), причем по мере приближения к современности явно намечается тенденция к понижению мощности.
В грандиозных колебаниях водного баланса Земли, связанных с чередованием оледенений и межледниковий в четвертичном периоде, обширный Антарктический ледниковый покров, несомненно, принимал активное участие, на что прежде всего указывают результаты изучения донных осадков из приантарктических районов океана. Существенно, однако, то обстоятельство, что Антарктический покров даже в межледниковые эпохи плейстоцена продолжал существовать, а таяние происходило только в его периферических частях. Такую же относительную стабильность обнаруживал и Гренландский ледниковый покров.
Напротив, Североевропейский и Североамериканский (Лаврентийский) покровы характеризовались довольно быстрыми темпами формирования в начале ледниковий и еще более быстрыми темпами распада в самом конце их и в начале межледниковий. Эти покровы называют неустойчивыми в отличие от устойчивых Антарктического и Гренландского покровов.
Закономерности развития ледниковых покровов пока еще, к сожалению, мало известны, хотя существует ряд реконструкций, опирающихся на теоретические модели. Наиболее обоснованны представления о стремительных темпах распада неустойчивых ледниковых покровов, что подтверждено фактами из истории самого последнего оледенения. Разрастание крупных ледниковых покровов, по современным представлениям, занимало в 2 — 3 раза больше времени, чем их распад.