Растения во время антропогенного периода. Четвертичный период кайнозойской эры: описание, история и обитатели
Мы сейчас живем в четвертичном периоде. Иначе его нанимают антропогеном, эрой человека. Это самый короткий период в истории - ему вряд ли больше 3 млн. лет. Для сравнения отметим, что возраст Земли как планеты оценивается сейчас в 4,5 млрд. лет.
В геологии много нерешенных проблем. Одна из них - определение границы между четвертичным и предшествовавшим ему третичным периодом. Границы между геологическими периодами (или системами) обычно совпадают с крупными изменениями географической оболочки, изменяющими лик Земли. Мнения ученых о том, что считать важнейшими событиями, расходятся. Соответственно предлагаются различные уровни для проведения нижней границы четвертичного периода.
В ходе дискуссии, продолжающейся уже более 30 лет, были предложены следующие основные принципы определения этой границы:
- начало сильного похолодания, сопровождавшегося изменением всей природной обстановки;
- появление оледенений равнинных областей;
- изменение фауны млекопитающих;
- изменение фауны ;
- появление человека как социального существа.
Попробуем разобраться в этой проблеме.
Прежде всего, необходимо сказать, что на протяжении третичного периода на поверхности нашей планеты происходили очень важные события. В период мощного альпийского горообразования сформировались самые высокие складчатые горные системы: Альпы, Кавказ, Гималаи, Кордильеры. Тектонические движения отмечались и в пределах более устойчивых платформенных областей. В течение палеогена (65-25 млн. лет назад) мощные глубинные расколы потрясали и Восточную Африку - возник Восточно-африканский рифт.
Периоду мощных воздыманий предшествовал период столь же сильного прогибания земной коры. В палеогене на месте альпийской складчатой зоны, протянувшейся от Пиренеев до Гималаев, существовал огромный морской бассейн - Тетис. Море заливало прогнувшиеся части платформенных областей: Восточную, Южную и Центральную Европу, Северную Африку, Западную Сибирь. Максимальных размеров море достигло около 40 млн. лет назад. Процесс горообразования начался 40-20 млн. лет назад. Уровень моря понизился. Средняя высота суши возросла.
В течение палеогена в северном полушарии преобладал теплый и влажный климат. В неогене (25-3 млн. лет назад) климат стал значительно холоднее и суше.
Здесь мы подходим к первой группе признаков, по которым предлагают проводить границу четвертичного периода. Эти признаки связаны с похолоданием и появлением оледенений. Длительные промежутки времени, когда климат на всей Земле был холодным и сухим, а значительные пространства суши покрывал толстый панцирь ледников, - характерная особенность четвертичного периода. Не случайно его иногда называют ледниковым периодом. Ледниковые периоды случались в истории Земли неоднократно. Следы материковых оледенений обнаружены в слоях, относимых к карбону и перми (300-250 млн. лет), венду (680-650 млн. лет), рифею (850-800 млн. лет). Самые древние ледниковые отложения, обнаруженные на Земле, имеют возраст более 2 млрд. лет.
Причины материковых оледенений еще не выяснены. Существует множество гипотез. Югославский ученый М. Миланкович объяснял возникновение и исчезновение оледенений колебаниями поступающего на Землю солнечного тепла за счет периодических изменений некоторых параметров земной орбиты. Оледенения связывают с общим подъемом суши, с запыленностью вулканическим пеплом (и то и другое - результат альпийского горообразования). Вероятно, все названные, а также и многие другие, нам еще не известные факторы действовали совместно, в результате чего природные системы Земли включались в особый ледниковый режим.
Крайне важно определить время начала похолодания климата. По данным международных исследований, проводившихся и последние годы в Антарктике, площадь ледникового покрова в Антарктиде ныне составляет 14 млн. км 2 , объем - 24 млн. км 3 (90% объема всех современных ледников). Подсчитано, что если бы все ледники Антарктиды растаяли, то уровень полнился бы на 55 м. Новые данные показывают, что этот гигантский ледниковый щит начал формироваться значительно раньше, чем предполагали исследователи еще сравнительно недавно. Ледники горно-долинного типа в Западной Антарктиде стали образовываться уже в эоцене (50-40 млн. лет назад). Отдельные ледники достигали уровни моря. Валунный материал разносился айсбергами. Нищему охлаждению южного полушария способствовало открытие пролива Дрейка. Вследствие тектонического опускания исчез «мост», связывавший Антарктиду с Южной Америкой. Образовалось Антарктическое круговое течение. Это произошло приблизительно 23 млн. лет назад. Наиболее сильная перестройка природной среды - появление покровных ледников и связанное с этим охлаждение донных океанических вод - относится к среднему миоцену (20-15 млн. лет назад).
Исследования в районе моря Росса показали, что оледенение шельфа здесь было 5,5-3,7 млн. лет назад. Затем ледники несколько сократились. Около 2,6 млн. лет назад вновь стали увеличиваться, вскоре достигнув современных размеров.
Получены данные о начале ледниковых явлений и в других частях земного шара. Наиболее ранняя морена в Исландии залегает поверх базальта, датированного 3,1±0,1 млн. лет назад. В это время ледники достигли уровни моря, моренный материал разносили айсберги. В морских отложениях Северной Атлантики, датированных этим временем, находят ледниковый детрит. Около 3 млн. лет назад началось оледенение Скалистых гор в Северной Америке. Древнейшие тиллиты (ледниковые отложения) в горах Сьерра-Невада (Калифорния, США) имеют возраст 2,7-3,1 млн. лет назад. Вероятно, этим же временем следует датировать древнейшее оледенение Альп - бибер.
Таким образом, геологические данные достаточно отчетливо показывают, что на протяжении третичного периода происходило нарастающее похолодание климата, сопровождавшееся усилением ледниковых явлений. Оледенение Антарктиды началось 50-40 млн. лет назад, приобрело значительные размеры 20-15 млн. лет назад, современного объема ледники достигли около 2,7 млн. лет назад. Тогда же, 3-2,7 млн. лет назад, ледники появились в горах Северной Америки и Европы.
Посмотрим, какие изменения происходят в это время в биосфере. Вымирают животные, наиболее характерные для мезозойской эры: динозавры, ихтиозавры, плиозавры, летающие ящеры - и бурно развиваются млекопитающие, вначале представленные примитивными формами. Около 50 млн. лет назад появились насекомоядные, грызуны, приматы, хищные, копытные, китообразные.
В третичном периоде наступил расцвет покрытосемянных растений, 50-40 млн. лет назад появляется все большее количество современных видов. Теперь они преобладают в растительном покрове Земли.
Особенно заметные изменения в растительном и животном мире происходят в конце третичного периода. Об этом свидетельствуют исследования морских и прибрежно-морских отложений. Эти отложения содержат обильную фауну: пластинчатожаберные и брюхоногие моллюски, фораминиферы, остракоды. Со временем состав фауны в морских слоях менялся. Это происходило в результате эволюционного развития морских организмов и изменения окружающих условий - морские организмы очень чутко реагируют па изменение глубины, солености и температуры морской . Расчленение и датировка позднеетретичных отложений, в частности на юге и юго-востоке Европы, проводились в большой мере на основании изучения видового состава и морских организмов. На основании этих же данных были сделаны выводы относительно изменений климата.
Следует заметить, что сопоставление остатков фауны, найденных в геологических слоях в различных частях земного шара, - дело сложное. Земная поверхность всегда отличалась сочетанием свойств прерывистости и непрерывности. Природные изменения имели метахронный характер - одни и те же импульсы вызывали различные ответные реакции в природных зонах. По-разному шел эволюционный процесс у животных и растений. Однако не подлежит сомнению тот факт, что наиболее резкие изменения внешних условий (например, значительное похолодание и потепление) отражались на развитии организмов в самых различных частях земного шара. Необходимо найти и правильно истолковать признаки этих изменений и провести по ним границу между стратиграфическими подразделениями. Сопоставление геологических слоев во многом облегчается тем, что в последние годы стали широко применяться абсолютные датировки (при помощи радиоактивных изотопов) и палеомагнитные измерения горных пород. Исследование соотношений изотопов кислорода, содержащихся в раковинах моллюсков, позволяет достаточно точно определить температуру воды, в которой жили морские организмы.
Как мы уже говорили, в начале третичного периода на юге Европы располагалась прибрежная часть огромного морского бассейна - Тетис. В середине периода он распался па несколько самостоятельных бассейнов. Их очертания, глубины и соленость несколько раз менялись на протяжении позднеетретичного времени, соответственно менялись и виды моллюсков. Резко преобразуется состав морской фауны при переходе от морских слоев табиано к отложениям пьяченца. На этом уровне ряд морских организмов вымирает и появляются новые. Этот рубеж совпадает с инверсией магнитного поля Земли: переход от эпохи обратной намагниченности Гилберта к эпохе прямой намагниченности Гаусса. Это произошло 3,3 млн. лет назад.
Стратиграфически выше на юге Европы залегают калабрийские слои, соответствующие новому наступлению моря на сушу. Исследование показало, что на протяжении их формирования климат Европы продолжал изменяться. На основании применения анализа изотопов кислорода установили, что в начале существования калабрийского моря поверхностных вод у берегов Италии составляла 23-25°С; в конце она понизилась до 15°С. Калабрийские слои отвечают в целом эпохе обратной намагниченности Матуямы. На ее протяжении имел место эпизод прямой намагниченности олдувей.
В поздпетретичное время происходили существенные изменения и в составе наземной фауны. Около 25 млн. лет назад в Европе вымерли сумчатые, хищники (креодонты), примитивные копытные. На смену им пришли представители семейств, существующих и поныне: медведи, барсуки, гиены, хоботные, лошади, свиньи, антилопы, олени, быки, бараны. Развитие наземной фауны протекало скачкообразно. Наиболее крупные изменения совпадали с перестройками основных экосистем. Это позволяет исследователям выделять фаунистические комплексы и сопоставлять их развитие в различных частях земного шара.
Приблизительно 10-8 млн. лет назад на юге Европы господствовал валлесийский фаунистический комплекс. В его составе появились лошади - гиппарионы. Их массовое распространение - важный палеогеографический рубеж, свидетельство широкого распространения в умеренном поясе северного полушария степных ландшафтов.
Непосредственным продолжением валлесийского комплекса является турольский (8-6 млн. лет назад). В пределах Средиземноморского бассейна он характеризуется дальнейшим развитием травоядных: лошадей, носорогов, грызунов. Растет число обитателей открытых ландшафтов - степей и саванн: антилопы, гиены, макаки. Это указывает на дальнейшее увеличение засушливости климата.
На юге европейской части России валлесийскому и турольскому комплексам соответствует гиппарионовая фауна: несколько видов гиппарионов, длинноростровый мастодонт. Встречаются носороги-дицерорины, дипотерии, антилопы, жирафы, свиньи, верблюды.
Валлесийский комплекс сменяется турольским. В Европе широко распространяются хоботные: овернский мастодонт, южный слон. Встречаются гиппарионы. Наряду с ними попадаются и современного вида лошади. Существует два вида носорогов, тапиры, бегемоты. Широко представлены парнокопытные: газели, крупные антилопы, мунтжаки, косули, олени, свиньи, верблюды. Руссильонский комплекс отражает дальнейшее увеличение засушливости климата в конце третичного периода. Нижняя границы комплекса оценивается в 6-5,5 млн. лет, верхняя - 4-3 млн. лет.
В области Черного моря с руссильонской фауной сопоставляется молдавский фаунистический комплекс. Палеоэкологическое исследование показало, что во время его существования климат в Причерноморье был теплее, чем сейчас: сухое и теплое лето и сравнительно влажная зима. Довольно значительные пространства были заняты субтропическим лесом, большая часть территории была покрыта растительностью типа саванны. Только на самом деле Причерноморской низменности преобладали сухие степи.
Следующий важный момент в истории развития земной фауны связан с формированием виллафранкского комплекса. Точнее определение его состава и хронологических рамок связанно с большими трудностями, так как в это время резко усиливаются местные особенности в развитии ландшафтов. Некоторые палеозоологи называют следующие признаки выделения этого комплекса: появление настоящих слонов (род Elephas), быков (Leptobos), лошадей (Equus). По начальным буквам этих родов комплекс иногда называют «группой E – L — E». В то же время происходит вымирание мастодонтов, гиппарионов и некоторых других животных. Вымирание старых и появление новых видов происходит не одновременно.
Большинство исследователей разделяют виллафранк на три отдела: нижний, средний и верхний. Нижний виллафранк датируется 3,5-3 млн. лет. В Северной Италии прослежено замещение виллафранкских слоев морскими отложениями, называемыми астий-пьяченца. Зоологи отмечают значительное сходство в составе фауны крупных животных между нижним виллафранком и руссильоном. Заметные изменения в составе фауны наблюдаются при переходе от нижнего к среднему виллафранку. Последний соответствует морским отложениям калабрия.
На юге европейской части России среднему и верхнему виллафранку отвечает хапровский фаунистический комплекс. Исследователи отмечают большие изменения в составе хапровского комплекса по сравнению с предшествующим, молдавским. Они касаются прежде всего уменьшения числа теплолюбивых животных. Исчезают жирафы, тапиры, динотерии, бегемоты, агинотерии, амфиционы. Сокращают свои ареалы мастодонты, махайроды, гиппарионы, обезьяны. По мнению ряда исследователей, хапровский-виллафранкский комплекс - это комплекс нового типа, качественно отличный от всех предыдущих. Господствующее подозрение в нем занимают слоны и лошади. Широко представлены эласмотерии, верблюды, этрусские носороги, крупные олени, антилопы. В хапровских местонахождениях обнаруживается резкое увеличение числа мелких млекопитающих (грызунов, полевок). Это - свидетельство усиления засушливости климата. Вымирание или сокращение ареалов теплолюбивых животных многими исследователями рассматривается как признак похолодания климата. Вспомним, что сильное похолодание установлено в калабрийских слоях. Приблизительно этому же времени соответствуют претиглиенские слои в Голландии. В отличие от предшествующих им слоев рейвера они отражают ухудшение климата.
Итак, согласно данным, полученным из самых различных источников, в конце третичного периода происходило нарастающее иссушение и похолодание климата, достигшее заметных значений 3-2,7 млн. лет назад.
В числе важнейших признаков четвертичного периода было названо появление человека. По биологической классификации, составленной еще Карлом Линнеем, человек помещен в класс млекопитающих, в отряд приматов. Чрезвычайно быстрая, как говорят биологи, «взрывная» эволюция отряда приматов происходила на протяжении третичного периода. Наиболее ранние находки приматов были сделаны в отложениях позднего мела, нижнего и среднего палеогена. Это - омоиды в Азии, плезиапиды в Северной Америке, лемуроиды в Африке. В раннем и среднем эоцене из омоидов развиваются долгопяты, в позднем эоцене из долгопятов - антропоиды (человекообразные обезьяны).
С олигоцена развитие приматов ускоряется. Особую роль в этом процессе сыграла Африка. Наиболее ранние антропоиды - олигопитек, проплиопитек и эгиптопитек обнаружены в олигоценовых слоях Файюмского оазиса и Египте. Абсолютные датировки этих отложений - 33-28 млн. лет назад. Антропоиды жили на заболоченной и залесенной пойме Нила; на более высоких террасах была распространена растительность типа саванны. В течение миоцена (22-18 млн. лет назад) антропоиды широко распространяются на территории Восточной Африки. Они разделяются на три ветви: понгиды (дриопитеки, в том числе «проконсул африканский»), гиббоны, гоминиды.
Местонахождения миоценовых антропоидов обычно приурочены к озерам или рекам, расположенным в тропических лесах или в саванне. Дриопитек «проконсул африканский» обнаружен на местонахождениях Русинга и Сонгор в Кении, его возраст 20-17 млн. лет.
В раннем миоцене, около 17 млн. лет назад, антропоиды (плиопитеки) проникают в Европу. В отложениях среднего и верхнего миоцена Европы известны по крайней мере два вида дриопитеков. Исчезли они в конце верхнего миоцена. Два вида дриопитеков установлены в миоценовых слоях Сивалика - холмистых предгорий Гималайских гор на севере Индостана. Их возраст порядка 16-10 млн. лет. Как и европейские, индийские дриопитеки значительно моложе своих африканских сородичей.
Наиболее близок к австралопитековым рамапитек. На местонахождении Форт Тернан в Кении рамапитек датирован: около 14 млн. лет. Очень близкая форма рамапитека была обнаружена в сиваликских отложениях Индии. По всей вероятности, расселение антропоидов из Африки в Южную Азию происходило на протяжении значительной части миоцена. Датировки местонахождений австралопитековых в Восточной Африке - около 6 млн. лет. Древнейшие свидетельства осознанного изготовления орудий труда: 3-2,5 млн. лет.
Здесь мы возвращаемся к проблеме, поставленной в начале главы, - определению нижней границы четвертичного периода. Некоторые исследователи предлагают провести границу на уровне примерно 600 тыс. лет. В это время на равнинах Европы появились покровные оледенения. Международный геологический комитет рекомендовал проводить границу под калабрийскими отложениями. Есть предложения включить в четвертичную систему плиоцен, в этом случае нижняя граница понизилась бы до 6-5 млн. лет.
Если взять всю сумму признаков, характеризующих качественные особенности четвертичного периода, то граница должна проходить на уровне около 3 млн. лет, что соответствует глубокой перестройке природных систем: существенному похолоданию и иссушению климата, широкому распространению оледенений в высоких широтах и в горах. Эта граница позволяет включить в четвертичный период древнейшие памятники человеческой деятельности. Как пишет академик И. П. Герасимов, «главные критерии, которые должны определять объем и содержание антропогена, должны быть «антропогенными», т. е. палеоантропологическими и археологическими. Все другие геологические феномены, свойственные антропогену, должны изучаться прежде всего а их отношении к эволюции человека и общества».
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
*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
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
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
ледниковый эра третичный четвертичный
Четвертичный период , четвертичная система, антропоген , последний период геол. истории Земли, продолжающийся поныне. Геол. история планеты фиксируется по различным горным породам (их составу и происхождению), содержащимся в них остаткам растений и ж-ных. Венчают стратиграфич. шкалу Земли отложения четвертичной системы. Молодые рыхлые отложения привлекали внимание геологов давно; уже в 1770-х гг. знаменитый австрийский геолог А.-Г. Вернер выделил континент. рыхлые отложения («наносы») в самостоят. аллювиальную формацию. В 1829 франц. ученый Ж. Денуайе назвал рыхлые молодые отложения четвертичными, противопоставив их более древним геол. образованиям, к-рые в нач. 19 в. делились на первичные, вторичные и третичные. С тех пор термины «четвертичные отложения», «четвертичная система (период)» укрепились в геол. науке. В 1922 рус. геолог А. П. Павлов предложил называть молодые рыхлые осадки антропогеновыми (термины «антропоген», «антропогеновая система» закрепились в отеч. науч. лит-ре как аналог «четвертичной системы»), В 1963 Межведомств. стратиграфич. к-т СССР утвердил деление четвертичной системы на 4 отдела: ниж. (эо-), ср. (мезо-), верх. (нео-) плейстоцен и голоцен. Каждый из 3 ниж. отделов соответствует периодам, особенно ярко проявившимся на территории Западной Европы и получившим в мир. науке собств. назв. (снизу вверх): миндельский, рисский и вюрмский. Ниж. граница четвертичных отложений, а следовательно и их объем, по-разному определяются в разных странах. На Урале к четвертичным относились осадки возрастом не более 700 тыс. лет. В «Общей геохронологической шкале» России ниж. граница четвертичных отложений определялась в 1,6 млн лет, причем на самые верх. (молодые) голоценовые отложения отводились лишь последние 10 тыс. лет. Ч. п. в истории Земли характеризуется нарастанием активности всех геол. и прежде всего тектонич. процессов, что привело к резкому изменению рельефа на мн. континентах, увеличению (вследствие поднятия) их площади. Эти события, в свою очередь, способствовали общему охлаждению климата на планете (темп-ры снизились в ср. на 3°). Волны сильного похолодания и связ. с ним образования обширных ледников на территории евразийского и североамер. континентов сменялись относительно короткими периодами (100—200 тыс. лет) потепления. На Урале покровные ледники захватывали лишь полярные и сев. районы. В Зауралье в верх. плейстоцене ледник доходил до 66° с. ш., на равнинной части покровного оледенения не было; на Южном Урале следы 2 стадий горного оледенения прослежены в наиб. высоких горных узлах вплоть до хр. Зигальга. Четвертичным отложениям присущ целый ряд особенностей, позволяющих отличать их от более древних образований. Прежде всего это рыхлые породы (глины, пески, суглинки, торф и т. д.), мощность к-рых невелика (в пределах Чел. обл. 3—15 м). На любой площади четвертичные образования (они покрывают всю поверхность Земли) чрезвычайно изменчивы по происхождению, а следовательно и по внеш. облику, составу. Все это вызывает значит. трудности при их определении, описании, установлении площадей распространения и корреляции.
Нижнеплейстоценовые (миндельские) отложения на территории Чел. обл. представлены в осн. речным или озерным аллювием. В отд. случаях это делювиальные глины, суглинки, накапливавшиеся в межгорных долинах, в основаниях холмов, склонов долин. Установлены они во мн. районах. На территории совр. Верхнеуфалейского гор. округа в золотоносном аллювии р. Хмелевки еще в 1939 геологом В. С. Красулиным на глуб. 11,4 м были найдены костные остатки слона (см. Слоны ископаемые), характерные для ниж. плейстоцена. Такие же отложения описаны геологом В. В. Стефановским на левом берегу р. Чумляк (к В. от Коркино); им обнаружен зуб юж. слона. В глинах, перекрывающих угленосные пласты Коркинского карьера, А. П. Сиговым собраны раковины моллюсков. Раковины остракод найдены Л. К. Старовойтовой к С.-В. от с. Подгорного (Троицкий район). В 1954 в Нагайбакском районе)) в зеленовато-серых супесях на правом берегу р. Кызыл-Чилик А. И. Кувардиным также обнаружен зуб юж. слона, что определяет возраст делювиальных глин как миндельский. Одной из скважин, пробур. в верховьях р. Большая Караганка, близ пос. Новинка (Кизильский район), вскрыт разрез осадков ниж. плейстоцена, выполняющих древнюю долину: суглинки и красновато-коричневые плотные, местами слоистые глины с известковыми, марганцовистыми и железистыми включениями, редкой галькой кварца, дресвой гранитов и гнейсов. Датировка отложений оказалась возможной благодаря сохранившимся в них комплексам спор и пыльцы растений, в частности, сосны, граба и др., свойств. юж. областям. В межгорных депрессиях горной части Южного Урала в ниж. плейстоцене отлагались горизонты желтовато-серых, красновато-бурых песчанистых глин значит. мощности. Характерный разрез этих отложений описан на лев. склоне долины р. Большой Бакал в 1 км выше г. Бакала. Здесь на глуб. от 26 до 40,7 м вскрыты красновато-бурые плотные песчанистые глины с большим кол-вом щебня. Т. о., нижнеплейстоценовые (миндельские) рыхлые осадки установлены практически по всей терр. области. Эти отложения, содержащиеся в них остатки фауны, пыльца и споры растений позволяют восстановить нек-рые черты палеорельефа и климата. Рельеф терр. области отличался в то время большей расчлененностью и высотой (нек-рые исслед. считают, что в ниж. плейстоцене подошва Урала находилась в 3 раза выше совр.). Окончательно сформировалась речная сеть Южного Урала . Бурные речные потоки выносили к В. огромное кол-во кам. мат-ла: глыб, гальки, гравия. Наступило похолодание (относительно предыдущей геол. эпохи). Практически вся терр., занимаемая ныне Чел. обл., до самых юж. границ была покрыта таежными лесами, где преобладали сосна и береза, росли также ель, пихта, сфагновые мхи. В лесах и на открытых пространствах паслись стада слонов, длиннорогих бизонов (см. Бизон первобытный).
Среднеплейстоценовые (рисские) отложения на территории области также представлены в осн. речным и озерным аллювием. В совр. рельефе они слагают высокоцокольные, обычно 4-е надпойм. террасы совр. рек. Часто встречаются на междуречьях и не имеют связи с совр. гидрографич. сетью. В долинах рек ниж. части отложений рисского горизонта наблюдаются лишь на переуглубл. участках. В басс. Урала они прослеживаются на выс. 40—60 м от уреза воды. Мощность аллювия не более 2,5 м. Аллювиальные галечники, пески описываемого времени изучены Г. И. Чайко на левом берегу Урала близ пос. Грязнушинского (Кизильский район). В северной части области, в районе Вишнёвых гор, на зап. склоне г. Пургиной, в басс. р. Хмелевки, в погребенной россыпи на глуб. 11,4 м Красулиным найдены кости и зубы лошади, что определяет возраст отложений как нижнерисский. По аналогичному составу аллювия геологами прослежено русло древней реки, протекавшей по зап. склонам Потаниных и Вишневых гор. Особенно широко ниж. горизонты рисского яруса распространены в восточной части области, где они описаны Стефановским. Широкая древняя долина меридионального направления установлена Е. А. Белгородским в междуречье Течи и Миасса. Здесь в верх. части разреза на глуб. от 8,7 до 55,2 м им отмечены аллювиальные серые пески, галечники с глыбами известняков и сланцев, относящиеся к рисскому горизонту. Грубозернистые кварцевые пески, переслаивающиеся с глинами (вероятно, озерный аллювий), встречаются близ дер. Потапово (Еткульский район) в верховьях р. Верх. Тогузак. В этих отложениях найдены остатки спор и пыльцы растений, характерных для светлохвойной (сосна, лиственница) тайги, в к-рой, однако, встречались и дубы, а травяной покров был чрезвычайно пестрым по составу (луговое разнотравье). Все это позволяет считать климат ср.-плейстоценового времени более благоприятным, чем совр. Аллювиальные пески, галечники нижнерисского горизонта широко распространены практически по всей терр. Ю. области. Отмечены они в басс. рр. Гумбейка, Зингейка, Караганка, Мандесарка. В басс. р. Уй у пос. Бугристого (Троицкий район) местными жит. на глуб. ок. 3 м в голубовато-серых тонкозернистых песках найдены кости и зуб мамонта, что позволило и эти отложения (мощностью ок. 11 м) отнести к рисскому горизонту. Вторая половина рисского времени характеризуется максим. развитием оледенения в Европе, Сев. Америке. На Урале наиб. контрастно стала выражаться климат. зональность. Во внеледниковых районах (таковым в верхнерисское время был и Юж. Урал) наряду с озерным и речным аллювием формировались делювиальные (смытые со склонов) отложения. Наряду с образованием горизонтов, слоев аллювиальных песков, галечников, делювиальных глин здесь активно шло разрушение, выветривание скальных пород. Остатки фауны — кости и зубы мамонта, носорога шерстистого, слона, лося, раковины остракод и моллюсков, многочисл. остатки спор и пыльцы растений — позволяют говорить о том, что верхнерисские отложения распространены в различных районах Чел. Зауралья довольно широко [Карабаш, Миасс, с. Байрамгулово (Аргаяшский район), пос. Красный (Миасский гор. округ), Спасский (Верхнеуральский район), р. Худолаз и т. д.].
Верхнеплейстоценовые (вюрмские) отложения на территории области распространены также очень широко. Обычно слагают 2-е надпойм. террасы. Представлены мелкозернистыми песками, алевритами, суглинками. В песках местами фиксируется косая слоистость, встречаются прослои зеленовато-серых глин, погребенных почв. Вторые надпойм. террасы в пределах Чел. Зауралья морфологически почти всегда хорошо выражены. Выс. их колеблется от 3—4 до 8—9 м над урезом воды. В верх. части террас преобладают желтоватобурые суглинки. Мощность отложений не превышает 3,5—5 м. Во мн. районах области вюрмские осадки датированы по фауне млекопитающих, спорово-пыльцевым комплексам, раковинам остракод и моллюсков. В древнем аллювии по р. Уй в 1948 были найдены остатки мамонта; такая же находка сделана на р. М. Кулахта (приток Уя) у с. Ларина (Уйский район) и близ пос. Степного. Кости и зубы носорога обнаружены на берегу р. Урал в 2 км ниже пос. Пролетарка и на р. Уй, у с. Аминева. Костные остатки лошади найдены в отложениях 2-й надпойм. террасы на р. Увельке, в 3,5 км ниже с. Коелга. На левом берегу р. Бишкуль, в 1 км выше с. Туктубаева, геолог Е. С. Синицких нашел кости большого суслика. Остатки раковин остракод, моллюсков в этих отложениях встречаются реже, отмечаются новые виды. В споро-пыльцевых комплексах преобладает пыльца сосны, ели, лилейных, гречишных, маревых, лютиковых, крестоцветных и сложноцветных. Встречается мн. спор грибов. В позднее вюрмское (позднеплейстоценовое) время наступило оледенение. Оно охватило прежде всего горные районы Сев. Урала; на Южном Урале отмечено на хр. Зигальга, где ледник оставил четко выраж. морены. Моренные отложения довольно хорошо представлены на сев.-вост. склоне Зигальги, в долине р. Евлакты: здесь в рельефе выражены моренные холмы выс. до 5 м, слож. глыбами, валунами, галькой кварцитов разного размера и окатанности. Обломочный мат-л цементируется бурыми песчанистыми глинами. В глинах найдены споры плауновых, папоротниковых, пыльца сосны, березы, эфедры, что позволяет говорить о влажных условиях горной тундры. Вне ледниковой зоны в поздневюрмское время на территории области, судя по костным остаткам, обитали уже совр. млекопитающие, в т. ч. кабаны, лошади.
Голоценовые отложения . Граница между ледниковыми и постледниковыми осадочными породами, т. е. между плейстоценом и голоценом, проводится с использованием самых различных критериев: археол., палеонтологич., климат. и др. В голоценовое время стал более теплым и влажным климат, более четкой — широтная и вертикальная (в горах) зональность в распределении темп-р, влажности, растительности. В горах в гольцовой зоне происходило морозное выветривание, ведшее к образованию кам. рек (ныне наблюдаются на склонах юж.-урал. хребтов). В Зауралье в межгорных долинах и на плакорах (ровные водораздельные пространства) формировались торфяники, шло интенсивное почвообразование (см. Почвообразующие породы). Геологом А. Г. Шагаловым установлен абс. возраст торфяно-илистых отложений высокой поймы р. Санарки близ с. Верх. Санарка (Пластовский район) — 6—10 тыс. лет. Возраст аллювия низкой поймы (песков, галечников, гравия, торфяников) часто определяется по археол. данным. Стоянки человека эпохи ср. бронзы в осн. датируются 2 тыс. до н. э.; это время и определяет начало накопления аллювия низкой поймы. Те же породы слагают в осн. и высокие поймы рек. На плакорных, межречных пространствах голоценовые осадки присутствуют повсеместно. Это озерные и болотные отложения, делювиальные, пролювиальные образования: различного состава глины, пески, супеси, суглинки, торфы и т. д. Мощность их невелика (1—3 м). На протяжении всех 10 тыс. лет голоценовые отложения испытывали огромное, все более нарастающее влияние человека, к-рое сказывалось не только на осадках (они повсюду механически нарушались в связи со стр-вом, добычей полезных ископаемых), но и на растительности (уничтожалась путем вырубки, при распашке целины). На совр. этапе голоценовые (и четвертичные в целом) отложения подвергаются не только механич. воздействию, но и хим. загрязнению. Особенно от этого страдают реки и озера Южного Урала : хоз. деят-сть приводит к изменению фракционного состава, химизма донных осадков. Техногенные (т. е. преобразов. человеком) ландшафты занимают на территории области все большее место, площадь их с каждым годом увеличивается.
Четвертичный период начался 2,6 млн лет назад и длится до настоящего времени. Он является одним из трех периодов (66 млн лет назад - до настоящего времени) и следует за (23-2,6 млн лет назад). Антропоген разделен на две эпохи:
- плейстоценовая эпоха, или плейстоцен (2,6 млн - 11,7 тыс лет назад);
- голоценовая эпоха, или голоцен (11,7 тыс лет назад - до настоящего времени).
География
Основные географические изменения произошедшие за этот период времени включали формирование проливов Босфор и Скагеррак в ледниковые эпохи, которые соответственно превратили Черное и Балтийское моря в , а затем их затопление (и возвращение соленой воды) путем повышения уровня моря; периодическое затопление Английского канала, создание сухопутного моста между Великобританией и европейской частью света; периодическое появление сухопутного Берингийского перешейка, образующего мост между Азией и Северной Америкой; и периодическое внезапное наводнение скэблендэ северо-запада Америки ледниковой водой.
Нынешняя протяженность Гудзонова залива, Великих озёр и других крупных озёр Северной Америки является следствием перестройки Канадского щита с момента последнего ледникового периода; в течение четвертичного периода постоянно менялись береговые линии.
Климат
На протяжении всего четвертичного периода, планета вращалась вокруг Солнца. Небольшие сдвиги вызывали ледниковые периоды. Около 800 тыс лет назад возникла циклическая картина: ледниковый период длился около 100 тыс лет, за которым следуют более теплые межледники от 10 тыс до 15 тыс лет каждый. Последний ледниковый период закончился около 10 тыс лет назад. Уровни моря быстро росли, и континенты достигли своих нынешних очертаний.
Когда температура понижалась, ледниковые плиты распространялись от полюсов и покрывали большую часть Северной Америки и Европы, части Азии и Южной Америки, и всю Антарктику. С таким количеством воды, запертой в ледниках, уровень моря падает.
Животный мир
Птицы
В четвертичный период птицы продолжали развиваться во всем мире и населяли разнообразные места обитания. Однако многие гигантские нелатающие птицы вымерли, включая додо, или маврикийского дронта. Также исчезли крупные летающие птицы, включая тераторниса мерриама, который имел размах крыльев более 3,5 м, а вес около 15 кг.
Рептилии и амфибии
Вымершие рептилии, ящерицы и черепахи были больше, чем ныне существующие, а крокодилы - меньше, при этом у змей не было тенденции к определенному размеру тела.
Размер тела сыграл сложную роль в вымирании позднечетвертичных рептилий. Более крупные виды ящериц и черепах были явно затронуты механизмами вымирания, такими как чрезмерная эксплуатация и введение инвазивных видов, что привело к преобладанию крупногабаритных животных среди вымерших таксонов.
Морская фауна
С самого начала четвертичного периода киты и акулы доминировали в морях, и находились на вершине , над выдрами, тюленями, дюгонями, рыбой, кальмарами, ежами и микроскопическим планктоном, заполняющим нижний трофический уровень.
Человек
Фактически, четвертичный часто считается «эрой людей». Человек прямоходящий (Homo erectus ) появился в Африке в начале этого периода, и у него развивались большие мозги и более высокий интеллект. Первые современные люди эволюционировали в Африке около 190 тыс лет назад и рассеялись в Европу и Азию, а затем в Австралию и Америку. Наш вид сильно изменил наземную и морскую жизнь, и теперь, по мнению ученых, человечество вызывает глобальные изменения климата.
Растительный мир
Несмотря на значительные климатические различия между плейстоценовой и голоценовой эпохой, большая часть не изменилась. Плейстоценовая эпоха имела два основных климатических условия: ледниковый и межледниковый. В ледниковый период большая часть земли была покрыта льдом, а растительность была в основном тундровая, которая включала мхи, осоки, кустарники, лишайники и низкорослые травы; однако во время межледникового периода или времени, когда большая часть почвы не была покрыта льдом, существовали лесные массивы и хвойные леса. Возникновение произошло во время начала голоцена. Эта среда обитания позволила многим животным и растениям процветать. В течение этого периода развивались хвойные и лиственные леса, а также саванны, где паслись и процветали травоядные животные.
Тектоника . Глобальное похолодание, начавшееся в миоцене, в квартере привело к развитию гигантских покровных ледников Северного полушария (рис. 25). Вся история четвертичного периода слагается из чередований волн тепла и холода – климат стал главным фактором, определявшим специфику природных геологических процессов. Соответственно климатическим условиям накопления, все четвертичные отложения распределены между двумя разделами: плейстоценом и голоценом.
Плейстоцен объединяет отложения ледниковий и межледниковий.
Голоцен охватывает только послеледниковые (современные) накопления.
Во время ледниковых этапов господствующими агентами становились ледники, которые занимали до 30 % площади суши, а многолетняя мерзлота охватывала еще 20 %. В океанах до 50 % площади поверхности также покрывали шельфовые, припайные и плавучие льды. На суше ледниками накапливались толщи отложений моренных и водно-ледниковых. Близ границ ледников – в перигляциальных условиях формировались лессовые отложения. Атмосферная влага концентрировалась в ледниках, уровень океанов понижался на 100 м и более,обводненность суши снижалась. Под давлением ледников земная кора прогибалась, уклоны рек уменьшались – падала скорость течения. Поэтому в речных долинах господствовали процессы аккумуляции, что вело к накоплению избыточных толщ аллювия. Во время межледниковий и в голоцене влажность климата увеличивалась, происходило гляциокомпенсационное поднятие материков – уклоны рек возрастали. Реки активизировали эрозионную работу, размывали и выносили аллювий – в речных долинах возникали надпойменные террасы. Накапливались озерные и болотные отложения, формировались развитые горизонты почв.
Рис. 25. Океаны и суша позднего плейстоцена
В голоцене продолжилась альпийская складчатость, материки и океаны приобрели современные размеры и очертания (рис. 26).
Органический мир . Сильнее всего климатические колебания проявлялись в высоких и умеренных широтах, тогда как на экваторе их почти не ощущалось. Синхронно господству холодных либо теплых условий изменялись и все природные процессы: сужались либо расширялись климатические пояса и природные зоны. Во время оледенений расширялись пояса полярные, субполярные и умеренные – их границы смещались к низким широтам. Только во время оледенений распространялась специфическая природная зона – перигляциальная. Перигляциальной зоне характерны сплошная поверхностная многолетняя мерзлота, низкие температуры воздуха и малое количество атмосферных осадков. В таких условиях складывались своеобразные ксерофильные фитоценозы, сочетавшие характерные черты современных тундр и высокогорных степей.
Рис. 26. Океаны и суша голоцена
Климатические колебания обусловили многократные миграции животных и смену растительности. Расширение областей континентального климата привело к экспансии азиатских представителей фауны, захвативших территории Европы и Северной Америки. По данным Р. Флинта, из 119 видов млекопитающих, ныне обитающих в Европе и соседних частях Азии, 113 появились в четвертичном периоде благодаря миграции. Около 40 000 лет назад распространился человек современного облика. Примерно на рубеже с голоценом вымерли некоторые типично плейстоценовые виды млекопитающих: мамонты, носороги шерстистые, медведи и львы пещерные, лемминги копытные. В голоцене впервые в истории планеты сформировались природные зоны тундры, лесотундры и тайги. За последние сто лет по степени изменения земной коры техногенная деятельность вошла в состав ведущих геологических агентов.
Важнейшими событиями развития органического мира в четвертичном периоде явились следующие:
становление современного состава биоты;
широкое распространение представителей азиатской фауны в Северном полушарии;
формирование современной структуры природной зональности;
возникновение зон тундры, лесотундры и тайги;
развитие и распространение человека разумного.
