В предыдущем параграфе, описывая некоторые географические характеристики материка, мы привели ряд цифр, относящихся к оледенению, и это неизбежно, так как оно в значительной мере определяет эти характеристики. Здесь опишем оледенение более подробно, так как именно тепловой режим его обусловливает особенности взаимодействия этого материка с атмосферой.
Отсутствие точных данных о подледном рельефе, неполнота их позволяет лишь приблизительно оценить объем антарктических льдов. Считают, что при среднем уровне подледного рельефа, равном +410 м, объем наземной части оледенения Антарктиды равен 23,0 млн. км3, а при среднем уровне -198 м равен 30,4 млн. км3. Последняя величина в полтора раза превышает объем всего остального льда на земном шаре.
Объем шельфов и языков выводных ледников составляет 0,6 млн. км3. Протяженность внешнего края этих ледников составляет 15 тыс. км, что равно половине протяженности береговой линии Антарктиды. Толщина шельфовых ледников, равная у основания 300-375 м, изменяется до 40-50 м у морского края.
Снеговая линия - уровень, выше которого снег лежит круглый год, - находящаяся в Южном полушарии на Огненной Земле и Новой Зеландии на высоте 1000-1800 м над уровнем моря, снижается на берегах Антарктиды. На северо-западном берегу Антарктического полуострова она расположена на высоте 50-200 м, а южнее опускается до уровня моря.
Оледенение Антарктиды питается осадками, приносимыми воздушными потоками с океана. По мере прохождения влажной воздушной массы интенсивность выпадения снега на материк уменьшается. Наблюдениями установлено, что средняя скорость питания на поверхности материка изменяется от 70 г/см2 в год у края оледенения до 3 г/см2 в центральных областях.
На отдельных участках поверхности таяние ледника под действием различных причин с поверхности и сдувание снега преобладают над приходом его, но площадь таких участков не превышает 1,2% площади всего оледенения. Такие условия возникают вокруг свободных ото льда пространствах суши на холмистой поверхности краев оледенения, в горных районах материка. Для всей Антарктиды приход снега в пересчете на воду за вычетом расхода по указанным причинам составляет 2160±410 км*/год.
Основной статьей расхода оледенения является его растекание и обламывание у краев барьера и шельфовых ледников. В настоящее время для определения скорости растекания, и особенно во внутренних областях, данных еще недостаточно. Однако установлено, что горизонтальная составляющая скорости движения льда в наземном ледовом покрове растет от центральных областей к краю оледенения, причем скорость движения некоторых выводных ледников достигает 1250 м/год.
Если исходить из подсчитанной приходной статьи оледенения и предположить, что режим его установившийся, то средняя скорость поступательного движения современного края ледяного панциря Антарктиды должна равняться примерно 233 м/год. При этом период оборота льда в среднем для всех областей оледенения оказывается равным 9,55-12,60 тысяч лет.
Наблюдения, проведенные к настоящему времени в очень большом числе точек побережья Антарктиды, показывают, что в одних местах край оледенения стационарен, а в других он медленно утоньчается и отступает.
Термический режим оледенения и его особенности характеризуются следующими цифрами. Температура поверхности оледенения, обусловленная всеми составляющими теплового баланса, по своему значению близка к значению температуры воздуха. Небольшая теплопроводность льда, и особенно фирна, обусловливает сложный тепловой режим в верхнем слое оледенения, характеризующийся распространением сезонных и иных колебаний температуры на поверхности. Это приводит к тому, что в зимние месяцы на некоторой глубине наблюдается температура выше температуры воздуха и поверхности оледенения, а летом, наоборот, ниже температуры воздуха, что приводит к некоторым особенностям климата внутренних областей Антарктиды.
Глубина, где затухают колебания температуры, зависит от коэффициента теплопроводности и от периода колебаний. Чем больше период, тем глубже проникают температурные волны в толщу оледенения. На этой глубине температура близка к среднегодовой температуре воздуха на поверхности.
Уровень затухания годовых изменений температуры находится в Антарктиде на глубине 15-20 м.
Температура на глубине затухания годовых колебаний достигает -60° С в центральных областях материка и (-8) - (- 15)°С на периферии оледенения. Средняя температура на этом уровне для всей Антарктиды равна -35,5°С.
Ниже слоя затухания годовых колебаний температура в толще оледенения начинает понижаться с глубиной. На станции «Бэрд» градиент понижения равен 0,026° С на 100 м, а у края оледенения 3-4°С. Это понижение объясняют подтоком холодного льда в нижних слоях из центральных областей.
В придонных слоях льда температура должна увеличиваться с глубиной за счет тепла, поступающего из недр планеты и тепла, выделяемого за счет движения ледникового покрова. Приближенный расчет показывает, что на большей части нижней границы оледенения должна наблюдаться температура, равная 0°С. Это приводит к донному таянию, оцениваемому в 50 км3/год.
В пределах Южного полярного круга вокруг Южного полюса расположен материк Антарктида, покрытый мощным ледниковым покровом и официально открытый в 1820 г. русской антарктической экспедицией Ф.Ф.Беллинсгаузена и М.П.Лазарева. Однако еще в XVI в. существовали карты, на которых этот материк был изображен свободным ото льдов со всеми его горами и речными долинами. Ученые считают, что ледниковый покров Антарктиды образовался в глубокой древности, до появления цивилизации. Кто же составил эти карты? Когда Антарктида покрылась льдом? Тайны Антарктиды до сих пор не раскрыты. Она все еще остается суровым и недостаточно изученным материком, опасным для жизни исследователей.
ОТНОСИТЕЛЬНО ВРЕМЕНИ ПОЯВЛЕНИЯ ЛЕДНИКОВОГО ПОКРОВА АНТАРКТИДЫ и ее прошлого существует множество версий. Академик В.М.Котляков считает, что материк покрылся льдом не позднее, чем 5 млн лет назад, но, скорее всего, 30-35 млн лет назад. Другие ученые допускают, что Антарктида была полностью свободной ото льда около 15 000 лет назад, а частично свободной – около 6 000 лет назад. Есть версия и о 20 или 30 тысячелетнем возрасте карт, зафиксировавших Антарктиду без ледникового покрова. Получается, что развитая цивилизация, имеющая опытных картографов и геодезистов, существовала или временно пребывала на Земле (даже страшно представить!) десятки миллионов или от 15 до 30 тыс. лет назад.
А может быть, в очень далекие времена Землю исследовали пришельцы из космоса? Ведь есть свидетельства о существовании в древние времена континента Му в Тихом океане, на котором жили пришельцы с одной из планет созвездия Волосы Вероники. Возможно, они были первыми цивилизованными обитателями Земли, уровень развития которых во многом превосходил нынешний. Существует мнение, что свои знания они передали жителям Атлантиды. Цивилизация Му погибла примерно 700 тыс. лет назад. Французский ученый Роберт Карро в "Книге погибших миров" писал: "Факт существования континента Му опирается на такое количество свидетельств археологии и культуры, что не считаться с ними было бы глупостью".
Ряд ученых отождествляют исчезнувшую Атлантиду с современной Антарктидой, которая до конца последнего ледникового периода находилась примерно на 3000 км севернее, в пределах более благоприятных широт, но в результате мощного одномоментного перемещения земной коры сдвинулась на свое нынешнее положение. Этот сдвиг произошел между 14500 и 12500 годами до н.э. Согласно теории катастроф, такое одномоментное смещение вполне допустимо. Но теорию катастроф принимают не все, хотя некоторые факты, связанные с Антарктидой, трудно объяснить, если не рассматривать их с позиций внезапных, катастрофических и геологических перемен. Возможно, что Атлантида не исчезла, остатки ее древней цивилизации ныне скрыты под мощным ледниковым покровом современной Антарктиды.
Антарктида сегодня – самый холодный материк нашей планеты. Особенно суров климат внутренних частей материка, где даже летом средняя температура воздуха не поднимается выше -30 гр.С, а зимой бывает ниже -70 гр.С. Абсолютный минимум температуры (-89,20 гр.С) был зафиксирован в 1983 г. на станции "Восток", которая считается полюсом холода Земли.
АНТАРКТИДА – СУРОВАЯ, БЕЗЖАЛОСТНАЯ, ПОЧТИ БЕЗЖИЗНЕННАЯ ЛЕДЯНАЯ ПУСТЫНЯ. Такой она была на протяжении всей официальной истории человечества. Роберт Скотт, возглавлявший английскую экспедицию в 1911 г. на Южный полюс и погибший вместе со всеми своими спутниками на обратном пути, записал в своем дневнике перед смертью: "Великий Боже, какое ужасное место!"
Но всегда ли Антарктида была такой? Факты говорят о том, что в давности в Антарктиде росли лиственные деревья (на широте 840 22’ найдены окаменелые пни), климат был теплым. В 300 км от Южного полюса обнаружены залежи угля, масса окаменелостей с отпечатками листьев и стеблей, окаменелое дерево, мощные известняковые отложения с богатым содержанием кораллов (а они образуются только в теплых водах). Эти находки свидетельствуют, что в Антарктиде некогда был умеренный или даже субтропический климат. Исследование окаменелых деревьев и растений показало, что часть Антарктиды была свободна ото льда около 2,5 млн лет назад, а некоторые ее участки были свободны ото льда всего 100 тыс. лет назад. Следовательно, уже в то время картографы неизвестной нам цивилизации могли запечатлеть на картах рельеф Антарктиды.
В разные годы в Антарктиду снаряжались экспедиции, основывались научные базы и станции. Хотя на материке нет постоянного населения, там расположены десятки научных станций, где живут от 4000 человек летом и до 1000 человек зимой. Для науки Антарктида – гигантская лаборатория по изучению природы Земли и космоса. Главными из объектов исследований здесь являются холод и лед. Антарктиду называют "кухней" погоды Земли.
Почти все исследователи Антарктиды – мужчины. Первые женщины-исследователи там появились на зарубежных станциях. Из советских ученых первой побывала в Антарктиде профессор М.В.Кленова. Интересна история ее поездки туда. Ее не включали в состав экспедиции и она обратилась к А.И.Микояну, который тогда курировал работы на ледяном материке. А.И.Микоян на просьбу М.В.Кленовой ответил отказом, заявив, что женщин он не разрешает включать в антарктическую экспедицию. На это М.В.Кленова ответила, что она не женщина, а профессор, чем развеселила наркома и получила разрешение, но с условием не сходить с корабля на материк. Эту историю рассказала сама М.В.Кленова в 1964 г. на корабле "Академик Курчатов", на котором она уходила в рейс в Атлантический океан, а мы, сотрудники Калининградского отделения Института океанологии АН СССР, пришли проводить ее.
Первой женщиной, в одиночку добравшейся до Южного полюса, была 33-летняя британка Фелисити Эстон, которая в 2011 г. за 70 дней прошла на лыжах от ледяного шельфа моря Росса к Южному полюсу. Она 3 года проработала метеорологом в английской антарктической экспедиции, а в 2009 г. возглавила женскую группу, которая отправилась к Южному полюсу и благополучно вернулась обратно. До нее в 1997 г. за 64 дня дошла до Южного полюса Борге Оусланд из Норвегии, но она пользовалась передвижным парусом, чтобы экономить силы. Поэтому пальма первенства все же принадлежит британке.
ПЕРВЫЕ ЖЕНЩИНЫ ЗИМОВАЛИ В АНТАРКТИДЕ В 1947 г.
в составе американской экспедиции. В 1974г. их было уже четверо. В 1978-1979 гг. летом на станциях США работали 80 женщин. Затем они стали оставаться и на зимовку. В 1990-1991гг. на немецкой станции была организована чисто женская зимовка. Однако уже через полгода возникла необходимость отправить на станцию специалистов-мужчин для приведения объектов инфраструктуры станции в нормальное техническое состояние. Из России в Антарктиде зимовали всего 6 женщин: пятеро - жены начальников экспедиций, шестая – кинодокументалист Ольга Стефанова.
Бич Антарктиды - пожары, что связано с сухостью, которая там такая же, как в Сахаре. Пожары в Антарктиде трудно тушить, т.к. вода существует там в виде льда.
С 1957 г. Антарктиду стали посещать туристы. Полярная экзотика притягивает любознательных и, конечно же, богатых. Поездка на Южный полюс - самое дорогостоящее путешествие на свете (минимальная стоимость – $40000). В 1979 г. на северном склоне вулкана Эребус разбился американский самолет с туристами. Погибли 257 человек.
Согласно спутниковым данным, Антарктида ежегодно теряет 160 млрд т льда. Сегодня антарктический ледяной щит тает в два раза быстрей, чем четыре года назад и в 10 раз быстрее, чем 600 лет назад. Многочисленные экспедиции исследователей Антарктиды на протяжении уже нескольких десятилетий сильно загрязнили природу ледяного континента, поэтому экологические проблемы стоят здесь очень остро.
Антарктида привлекает ученых и своими минеральными богатствами. Предполагается, что здесь угля больше, чем на всех других материках вместе взятых. Поговаривают о наличии нефти. Обнаружены руды свинца, никеля, меди, марганца, молибдена. Есть богатые месторождения железа.
Но тайны Антарктиды все еще не раскрыты. В последние годы выявились явления, объяснить которые трудно: временной портал в виде вращающихся вихрей времени, обнаруженный американскими и английскими физиками; загадочное свечение из-подо льда озера Восток; довольно высокая температура (от 10 до 18 гр.С) воды в озере (за счет какого источника тепла происходит нагрев воды?); аномально высокая магнитная активность вблизи юго-восточного берега озера; неизвестный механизм, обнаруженный американским спутником-шпионом под толщей антарктического ледника и др.
Были ли великие катастрофы.
Примитивные организмы усложнялись, пока, через длинную вереницу предков, не возник наконец человек. Постепенно заполнялись пробелы в геологической летописи, и стройная картина развития Земли была уже близка к завершению. Казалось, что сбывается предвидение основоположника научной геологии Чарлза Лайеля, сделанное еще в 1830 году: «Порядок в природе, с самых ранних периодов, был однообразен в том смысле, в каком мы считаем его однообразным и теперь, и надеемся, что он останется таковым и на будущее время».
И все-таки катастрофы были!
признаки резких изменений отмечались одновременно в пределах всей Земли. На протяжении последнего миллиарда лет наибольшее значение имели четыре великие катастрофы - 650, 230, 65 и 35 миллионов лет назад.
Первая из них была связана с самым большим в истории Земли оледенением. Его следы найдены на всех материках, кроме Антарктиды, которая и теперь покрыта ледниками и ПОЭТОМУ плохо изучена. Есть признаки оледенения и в экваториальных районах. Могут возразить - материки движутся, и те районы, которые сейчас находятся на экваторе, когда-то были вблизи полюсов. Но теперь научились определять широту древних материков. Оказалось, что Шотландия и Белоруссия, где обнаружены ледниковые отложения с возрастом около 650 миллионов лет, в то время находились на экваторе. Значит, ледники тогда доходили до экватора. До этого Солнце давало тепла на несколько процентов меньше, чем теперь. Но в атмосфере было гораздо больше углекислого газа, и парниковый эффект согревал Землю. В океанах появились растения (сине-зеленые, а потом и «настоящие» водоросли), они потребляли и разлагали углекислый газ, и «съев собственное одеяло», довели Землю до почти полного оледенения. В результате многие водоросли вымерли, и «одеяло» постепенно восстановилось.
Вторая катастрофа произошла 230 миллионов лет назад, вскоре после еще одного крупного оледенения. Оно не было всемирным и охватывало только полярные и часть умеренных широт Южного полушария. С оледенениями, как теперь доказано, связана засушливость климата. Вода океанов поступала в огромные заливы, окруженные пустынями, и испарялась в них. Соли выпадали в осадок. Один из таких заливов находился на востоке Восточно-Европейской равнины. Соль уходила из океана, вода же в ходе своего великого круговорота возвращалась в него. В результате соленость вод океана сильно понизилась. Не все морские организмы смогли пережить это. По некоторым данным, вымерло 97 процентов организмов, обитавших до этого в морях и океанах. Наземной фауны и флоры катастрофа не коснулась.
Шестьдесят пять миллионов лет назад произошло самое загадочное событие в геологической истории. Внезапно вымерли динозавры и другие гигантские рептилии, господствовавшие до этого более ста миллионов лет. Вместе с ними вымерли засел
явшие моря аммониты, белемниты и многие виды микроскопических организмов. Предложены десятки гипотез, объясняющих вымирание, но среди них нет ни одной, которая была бы убедительной, с точки зрения всех или хотя бы большинства исследователей. Теорию вымирания динозавров еще предстоит создать.
В мезозое, когда жили динозавры, на всей Земле господствовал теплый климат. Вода на поверхности океанов в полярных районах имела температуру 15, а иногда и 18 градусов. Примерно такие же условия господствовали и в начале кайнозоя - «века млекопитающих» - до 35 миллионов лет назад. Но потом очень быстро, почти мгновенно (в масштабах геологического времени это «мгновенье» длилось около ста тысяч лет) температура повсюду снизилась на несколько градусов. В тропиках стало холоднее, чем теперь, а в умеренных и полярных широтах после похолодания температура была все-таки гораздо выше современной.
Причины похолодания
До недавнего времени об изменениях температуры судили главным образом по остаткам животных и растений. На похолодание указывало вымирание теплолюбивых видов. Но всегда можно было сказать, что в прошлом организмы жили в иных условиях, чем теперь, а вымирание связано не с похолоданием, а с чем-нибудь другим. Теперь найдены «термометры», которые позволяют более объективно судить об условиях прошлого. Определяют изотопный состав кислорода, входящего в состав древних организмов. Кроме наиболее распространенного изотопа с атомным весом 16, существует еще изотоп с атомным весом 18 - так называемый тяжелый кислород. Но в остатках древних организмов содержание тяжелого кислорода меняется в зависимости от температуры воды, в которой они обитали. Кислородный термометр показал, что около 35 миллионов лет назад произошло именно похолодание, а не какое-либо другсз изменение среды обитания.
Что было причиной похолодания? Существует множество гипотез. Первая из них - гипотеза об уменьшении светимости Солнца. Но астрофизики против - ни Солнце, ни похожие на него звезды не могут резко изменить светимость. Она не уменьшается, а очень медленно и постепенно растет - примерно на один 
процент за 100 миллионов лет. Некоторые ботаники предположили, что внезапно изменился наклон земной оси. Специалисты по небесной механике отказываются даже обсуждать такую гипотезу, она кажется им совершенно нелепой.
Нельзя ли объяснить похолодание тем, что «прохудилось одеяло» Земли - уменьшился парниковый эффект ее атмосферы? Для этого в ней должно было уменьшиться содержание углекислого газа. Оно зависит от того, как быстро потребляют углекислый газ растения. Чем пышнее растительность, тем выше фотосинтез и тем меньше содержание СО в атмосфере. Но при похолодании растительность становится менее пышной, и содержание углекислоты в воздухе растет. Парниковый эффект сдерживает похолодание, вызванное другими причинами.
Может быть, Земля «переоделась» в другую, более светлую одежду? Ведь и мы, чтобы спастись от жары, переодеваемся в белое. Белые поверхности отражают солнечные лучи. Чтобы Земля приобрела большую белизну, должны появиться обширные ледники, морские льды и снежные поля. Они появляются только при низких температурах. Увеличение альбедо (отражательной, способности) может поддерживать похолодание, но не может быть его причиной.
До 35 миллионов лет назад снега и льда, вероятно, не было нигде, кроме высоких гор. Но полярные широты получали столько же солнечного тепла, сколько они получают его теперь. Откуда же бралось дополнительное тепло? Зимой льды бывают в Азовском море, но юго-западная часть Баренцева моря никогда не замерзает. Это объясняется тем, что к северным берегам Европы подходит теплое течение. Может быть, 40-50 миллионов лет назад оно было более мощным? Увы, и это объяснение не подходит. Когда-то между Скандинавией и Гренландией вообще не было моря. Пятьдесят пять миллионов лет назад они стали медленно отодвигаться друг от друга, и только около 30 миллионов лет назад установилось глубоководное сообщение между Норвежско-Гренландским и Полярным бассейнами. Моря, через которое мог бы течь древний Гольфстрим, не было!
Океаны и атмосфера Земли образуют единую климатическую машину. Расположение материков Северного полушария не создавало условий для теплого климата Арктики. Но положение спасало Южное полушарие. Австралия тогда находилась гораздо южнее и образовывала единый материк с Антарктидой. С ним соединялась Южная Америка - пролива Дрейка не было. В таких условиях теплые течения, вызванные восточными ветрами в субтропических широтах, поворачивали на юг вдоль восточных берегов Южной Америки и Австралии и достигали Антарктиды. В ее пределах господствовал довольно теплый климат и росли леса из южного бука. Именно через Антарктиду из Америки в Австралию проникли сумчатые, многие представители растительного мира и даже пресноводные ракообразные. Два огромных водоворота в Южном полушарии - один в Тихом, а другой в Атлантическом и Индийском океанах - утепляли умеренные и полярные широты. Тепла было так много, что его хватало и на обогрев Северного полушария.
55 миллионов лет назад Австралия стала медленно отодвигаться к северу. Но между ней и Антарктидой еще долго существовал перешеек, а потом пролив был узким и неглубоким. Только 35 миллионов лет назад южнее Австралии возникло мощное океаническое течение, подгоняемое западными ветрами. Это в корне изменило климатические условия всей Земли. Два водоворота Южного полушария слились в один. Теперь от юго-восточных берегов Южной Америки (все еще связанной с Антарктидой) воды океана совершали почти кругосветное путешествие вблизи берегов Антарктиды, юго-западных берегов Южной Америки и поворачивали на север. Далее вдоль экватора их гнали уже восточные ветры. Через широкий и глубокий пролив между Австралией (хотя она и отодвинулась от Антарктиды, но находилась гораздо южнее, чем теперь) и Юго-Восточной Азией течение проникало в Индийский океан, потом поворачивало на юг и... цикл повторялся.
Ледники покрывают Антарктиду
На далеком и холодном юге за время долгого пути воды успевали сильно охладиться. Потом охлажденные воды проникали в тропические широты и охлаждали также и их. Похолодание вызвало рост ледников в Восточной Антарктиде. Названия Восточная и Западная Антарктида условны. В сущности любая часть этого материка будет северной по отношению к Южному полюсу. Но европейские путешественники обычно шли к Антарктиде через Атлантический океан. Для них ее более изрезанная часть, примыкающая к Южной Америке, находилась на западе, а основная, более массивная часть - на востоке. Если мысленно снять современный ледяной покров, то Западная Антарктида превратится в архипелаг островов, Восточная же все-таки останется материком.
Для роста ледников нужно, чтобы снег, выпадающий за зиму, не успевал растаять летом. Снега становится все больше и больше, постепенно он под тяжестью вышележащих слоев превращается в лед. Накопившись большими массами, лед начинает течь, подобно лаве (но гораздо медленнее). В горных долинах движутся потоки льда, на равнине же образуются огромные ледниковые щиты и купола с относительно крутыми краями и плоской серединой, похожие на караваи. Эта аналогия не случайна - ведь тесто приобретает форму каравая по тем же гидромеханическим законам, по которым лед приобретает форму купола. И тесто, и лед можно рассматривать как очень вязкие жидкости.
В центре Восточной Антарктиды находятся горы Гамбурцева. Теперь они погребены подо льдом. Горы удалось обнаружить, измерив толщину ледника.
На вершинах гор Гамбурцева ледники могли возникнуть еще до начала похолодания. Когда температура снизилась, ледники заняли уже весь горный массив. Над ним образовалась холодная воздушная масса, которая охлаждала окружающую местность. Чем больше становились ледники, тем лучше были условия для их дальнейшего роста. Очень быстро (конечно, в геологическом смысле), всего за несколько десятков тысяч лет, ледники заняли всю Восточную Антарктиду и достигли ее берегов. Но они почти нигде не спускались в море и почти не порождали айсбергов.
Появление ледникового щита площадью 10 миллионов квадратных километров оказало огромное влияние на климат и многократно усилило первоначальное похолодание. Льдом было покрыто семь процентов всей поверхности суши. Начал выпадать снег, появились морские льды. Огромные белые поверхности отражали солнечные лучи. В результате на всей Земле стало холоднее - не только в Южном, но и в Северном полушарии. Похолодание сопровождалось усилением засушливости - именно в это время образовалась пустыня Сахара.
Рост ледников вызвал также снижение уровня океана. С его поверхности постоянно испаряется вода, но столь же постоянно она возвращается обратно - та влага, которая переносится воздушными течениями на сушу, потом по рекам снова стекает в океан. Но когда растут ледники, снег, выпадающий на них, не возвращается в океан, а идет на строительство ледников: объем воды, связанной в ледниках, как бы вычитается из объема океана. 35 миллионов лет назад уровень океана упал примерно на шестьдесят метров. В результате обширные мелководья превратились в сушу. Море ушло с большей части Восточно-Европейской равнины и из Западной Сибири.
Резко изменилась растительность. До начала похолодания пальмы росли вплоть до побережья Карского и Охотского морей. Когда стало холоднее, они сохранились только в южной части Восточно-Европейской равнины, в Средней Азии и в районе Владивостока.
Но самые важные изменения претерпел животный мир. До 35 миллионов лет назад были широко распространены многобугорчатые - мелкие зверьки, похожие на грызунов, но имевшие совершенно иное внутреннее строение. Они вымерли, и им на смену пришли грызуны. Вымерли древние хищники и древние копытные, вместо них началось развитие современных хищников и копытных. Огромное значение имеют изменения в отряде приматов. До 35 миллионов лет назад были распространены только лемуры и долгопяты - низшие приматы. Теперь лемуры встречаются на Мадагаскаре, в остальной же тропической зоне большая их часть вымерла с началом похолодания. На смену лемурам пришли обезьяны.
Итак, основные черты окружающей нас природы сложились 35 миллионов лет назад в результате начала оледенения Восточной Антарктиды. Оледенение было причиной, но не было первопричиной. Все, как мы уже знаем, началось с разделения Австралии и Антарктиды и перемещения Австралии к северу.
Долгий путь природы Земли
35 миллионов лет назад возникли только основные черты современной природы, но она еще была не очень похожа на то, что мы наблюдаем сегодня. Земле предстоял долгий и сложный путь. Движение Австралии к северу продолжалось; около 20 миллионов лет назад закрылся глубоководный пролив, отделявший ее от Юго-Восточной Азии (мелководные проливы там существуют и теперь). Экваториальное течение Тихого океана, до этого проникавшее в Индийский океан, повернуло на юг вдоль берегов Австралии и стало обогревать умеренные широты Южного полушария. На севере установилось наконец глубоководное сообщение между Норвежско-Гренландским и Полярным бассейном, и в него проникли теплые воды. И на севере, и на крайнем юге произошло потепление.
Увы, оно было недолгим. 25 миллионов лет назад от Антарктиды начала отодвигаться Южная Америка. 12-14 миллионов лет назад пролив между ними стал уже достаточно широким и глубоким. Через пролив Дрейка стало проходить Южное круговое течение, опоясывающее Антарктиду. Вновь резко уменьшился водообмен между тропическими и умеренными широтами Южного полушария. В полярных широтах похолодало, в тропиках же стало теплее - туда уже не попадали холодные воды с юга. Именно тогда возникли современные климатические контрасты, когда в одних местах страдают от жары, а в других - от холодов. Ледники Антарктики увеличились - они заняли также Западную Антарктиду.
Похолодание в умеренных широтах вызвало усиление засушливости. Именно тогда, около 12 миллионов лет назад, возникли степи на юге Восточно-Европейской равнины. По степям Евразии и саваннам Африки бродили стада гиппарионов - трехпалых родственников лошадей, переселившихся из Америки по сухопутному «мосту», существовавшему на месте современного Берингова пролива. На юге Азии и в Африке распространились рамапитеки, которых можно считать нашими прямыми предками. Их рост был невелик - примерно метр, но они уже ходили на двух ногах.
Около трех миллионов лет назад ледниковые щиты появились в Северном полушарии. Они покрыли Гренландию, Исландию и сушу, которая была на месте Баренцева моря.С новым похолоданием и усилением засушливости связано возникновение новых родов животных - слонов, быков и лошадей. В Восточной Африке австралопитеки (потомки рамапитеков) стали охотиться, применяя первые каменные орудия,- они превратились в людей.
Около миллиона лет назад оледенение охватило умеренные широты Северного полушария. У края ледника господствовали очень холодные и сухие степи, в них паслись мамонты и волосатые носороги. Ледники то наступали, то отступали вновь. На один из периодов наименьшего развития ледников падает наше время.
Не приведет ли признание резких изменений к каким-нибудь неверным выводам? Ведь в начале XIX века некоторые считали, что после каждой катастрофы следует новый «акт божественного творения». Сам автор «теории катастроф» Жорж Кювье не писал ничего подобного. По его мнению, опустевший материк заселяли животные, пришедшие из других мест. Как они появились там, Кювье не уточнял. О «божественном творении» писали некоторые ученики Кювье, стремившиеся согласовать его взгляды с религиозной идеологией.
Как же обстоит дело сегодня, когда в справедливости эволюционной теории никто уже на сомневается? Теперь доказано, что многие организмы, внезапно появившиеся после катастрофы, в действительности существовали и до нее, но были очень редкими или встречались только в отдельных ограниченных районах. Когда погибали «хозяева Земли», прежние парии выходили на авансцену геологической истории. Они быстро размножались, широко расселялись и становились новыми хозяевами Земли. На первых порах не было организмов, которые могли бы освоить все пригодные для жизни условия. Это давало толчок к быстрой эволюции.
Обезьяны, например, существовали до последней катастрофы, но были гораздо менее распространены, чем лемуры. Не исключено, что, если бы теплый и влажный климат сохранился, лемуры господствовали бы и теперь. На одном из докладов, сделанных мною в Москве, был задан вопрос: «Если бы не началось оледенение Антарктиды, то мы жили бы среди субтропических лесов?» Пришлось дать такой ответ: «Здесь действительно были бы субтропические леса, но в них жили бы не мы, а лемуры с огромными глазами». Похолодание во много раз увеличило скорость эволюции. Великие катастрофы - это в сущности революции в развитии органического мира. Без них он развивался бы гораздо медленнее.
В связи с этим вспоминаются слова великого английского естествоиспытателя XVII века Вильяма Гарвея: «Не хвалить, не порицать - все трудились хорошо». Когда-то сторонники Жоржа Кювье и Чарлза Лайеля ожесточенно спорили между собой. Теперь же ясно, что были правы и те, и другие. И медленное и постепенное развитие, и катастрофы объясняются естественными причинами.
Последняя великая «катастрофа» связана с началом оледенения Антарктиды. Не случится ли новая катастрофа, если потепление, вызванное деятельностью человека, приведет к таянию ледников и подъему уровня океана на 70 метров? Взгляд в прошлое показывает, что «всемирного потопа» не будет. Ведь 20-30 миллионов лет назад объем ледников был уже близок к современному. В то время в умеренных и полярных широтах господствовал довольно теплый климат. Ледниковый щит Восточной Антарктиды подтаивал по краям, но не уменьшался в размерах - на его поверхность выпадало гораздо больше снега, чем теперь.
По моему мнению, предстоящее потепление также приведет к обильным снегопадам. Крупнейшие ледниковые щиты могут в результате этого даже увеличить свою толщину. Они будут давать меньше айсбергов и немного подтаивать по краям, но не уменьшатся в объеме до тех пор, пока объем таяния не превысит объема снеговой воды, ежегодно получаемой ледниками. Чтобы это случилось, нужно потепление на 10-12 градусов. Только после этого ледники Антарктиды начнут распадаться, а уровень океана расти. Но о таком потеплении в обозримом будущем речи не идет. При меньшем потеплении уровень океана может даже немного снизиться в результате увеличения толщины антарктических ледников.
От обезьян, широко распространившихся 35 миллионов лет назад, произошел Homo sapiens, человек разумный. Если человечество оправдает это высокое звание и будет действовать разумно, последняя великая «катастрофа» не превратится, действительно, в катастрофу.
Д. Квасов, доктор географических наук
Льды Арктики и Антарктики вовсе не вечны. В наше время в связи с надвигающимся глобальным потеплением, вызванным экологическим кризисом теплового и химического загрязнения атмосферы, могучие щиты скованной морозом воды подтаивают. Это грозит великим бедствием для огромной по площади территории, включающей в себя низменные приморские земли разных стран, в первую очередь, европейских (например, Голландии).
Но раз ледниковый щит полюсов способен исчезнуть, значит, он некогда возник в процессе развития планеты. «Белые шапки» появились - очень давно - в пределах некоторого ограниченного интервала геологической истории Земли. Ледники нельзя считать неотъемлемым свойством нашей планеты как космического тела.
Всесторонние (геофизические, климатологические, гляциологические и геологические) исследования южного материка и многих других областей планеты убедительно доказали, что ледовый покров Антарктиды возник сравнительно недавно. Сходные выводы были сделаны и в отношении Арктики.
Во-первых, данные гляциологии (науки о ледниках) свидетельствуют о постепенном нарастании ледового покрова в течение последних тысячелетий. Например, ледник, покрывающий море Росса, всего 5000 лет тому назад был куда меньше но площади, чем теперь. Предполагается, что тогда он занимал лишь половину от нынешней покрываемой им территории. До сих пор, как считают некоторые специалисты, продолжается медленное намерзание этого исполинского ледового языка.
Бурение скважин в толще материкового льда дало неожиданные результаты. Керны наглядно показали, как намерзали очередные пласты льда в течение последних 10-15 тысячелетий. В разных слоях найдены споры бактерий и растительной пыльцы. Следовательно, ледовый шит материка рос и активно развивался в период последних тысячелетий. На этот процесс влияли климатические и другие факторы, поскольку скорость образования слоев льда различается.
Некоторые из найденных замороженными в толще антарктических льдов бактерий (возрастом до 12 тыс. лет) удалось оживить и изучить под микроскопом. Попутно было организовано исследование пузырьков воздуха, замурованного в этих громадных слоях замерзшей воды. Работы в этой области не завершены, но ясно, что в руках ученых оказались свидетельства о составе атмосферы в далеком прошлом.
Геологическими исследованиями подтверждено, что оледенение - краткосрочное природное явление. Самое древнее из открытых учеными глобальных оледенений случилось свыше 2000 млн лет назад. Затем эти колоссальные катастрофы повторялись достаточно часто. Ордовикское оледенение приходится на эпоху, удаленную от нашего времени на 440 млн лет. Во время этого климатического катаклизма погибло великое множество морских беспозвоночных. Других животных в то время еще не существовало. Они появились гораздо позднее, чтобы стать жертвами очередных приступов замерзания, охватывавших почти все континенты.
Последнее оледенение, судя по всему, еще не закончилось, но на время отступило. Великое отступление льдов произошло порядка 10 тыс. лет назад. С тех пор мощные ледовые панцири, некогда покрывавшие Европу, значительную часть Азии и Северную Америку, остались лишь в Антарктиде, на арктических островах и поверх вод Северного Ледовитого океана. Современное человечество живет в период т.н. межледниковья, который должен будет смениться новым наступлением льдов. Если, конечно, прежде они не растают окончательно.
Геологи получили массу интересных фактов о самой Антарктиде. Великий белый материк, видимо, некогда был полностью свободен ото льда и отличался ровным и теплым климатом. 2 млн лет назад на его побережьях росли густые леса, наподобие тайги. На открытых ото льда пространствах удается систематически находить окаменелости более позднего, среднетретичного времени - отпечатки листьев и веточек древних теплолюбивых растений.
Тогда, свыше 10 млн лет тому назад, несмотря на начавшееся на континенте похолодание, здешние просторы занимали обширные рощи лавров, каштанодубов, лавровишен, буков и других субтропических растений. Можно предположить, что эти рощи населяли животные, характерные для той поры - мастодонты, саблезубы, гиппарионы и т.д. Но куда более поразительны древнейшие находки в Антарктиде.
В центральной части Антарктиды найден, например, скелет ископаемого ящера листрозавра - недалеко от Южного полюса, в обнажениях горных пород. Крупная рептилия двухметровой длины отличалась на редкость страшным обликом. Возраст находки - 230 млн лет.
Листрозавры были, подобно другим звероящерам, типичными представителями теплолюбивой фауны. Они населяли жаркие болотистые низины, обильно заросшие растительностью. Ученые обнаружили целый пояс в геологических отложениях Южной Африки, переполненный костями этих животных, который получил название Зоны листрозавров. Нечто похожее было найдено на южноамериканском континенте, а также в Индии. Очевидно, что в раннем триасовом периоде, 230 млн лет назад климат Антарктиды, Индостана, Южной Африки и Южной Америки был схожим, раз там могли обитать одни и те же животные.
Ученые ищут ответ на загадку рождения ледников - какие глобальные процессы, незаметные в нашу эпоху межледниковья, 10 тысячелетий тому назад сковали огромную часть суши и Мирового океана под панцирем затвердевшей воды? Чем вызвано столь резкое изменение климата. Ни одна из гипотез не убедительна настолько, чтобы стать общепринятой. Тем не менее стоит вспомнить наиболее популярные. Среди гипотез можно выделить три, условно называемые космической, планетарно-климатической и геофизической. Каждая из них отдает предпочтение определенной группе факторов или одному решающему фактору, послужившему первопричиной для катаклизма.
Космическая гипотеза основана на данных геологических изысканий и астрофизических наблюдений. При установлении возраста моренных и прочих пород, нанесенных древними ледниками, выяснилось, что климатические катастрофы случались со строгой периодичностью. Земля замерзала в интервал времени, словно специально для этого отведенный. Каждое великое похолодание отделено от других сроком, приближенно равным 200 млн лет. Значит, спустя каждые 200 млн лет господства теплого климата на планете воцарялась затяжная зима, образовывались мощные ледовые шапки. Климатологи обратились к материалам, накопленным астрофизиками: с чем может быть связано столь невероятно большое время между несколькими итерационными (регулярно проявляющимися) событиями в атмосфере и гидросфере космического объекта? Возможно, с сопоставимыми по масштабу и временным рамкам космическими событиями?
Расчеты астрофизиков называют в качестве такого события - оборот Солнца вокруг галактического ядра. Размеры Галактики чрезвычайно велики. Поперечник этого космического диска достигает размеров примерно в 1000 трлн км. Солнце находится от галактического ядра на расстоянии 300 трлн км, поэтому полный оборот нашей звезды вокруг центра системы затягивается на столь колоссальный отрезок времени. Видимо, на своем пути Солнечная система пересекает какую-то область в Галактике, под влиянием которой на Земле происходит очередное оледенение.
Эта гипотеза не принята в научном мире, хотя многим кажется убедительной. Однако фактами, на основе которых ее можно было бы доказать или хотя бы убедительно подтвердить, ученые не располагают. Факты, подтверждающие галактическое влияние на миллионолетние колебания климата планеты отсутствуют, кроме странного совпадения чисел ничего нет. Астрофизика ми не найдена загадочная область в Галактике, где Земля начинает замерзать. Не найден и тот вид внешнего воздействия, по причине которого может случиться нечто подобное. Кто-то предполагает снижение солнечной активности. Вроде бы «холодная зона» снизила интенсивность потока солнечного излучения, и в результате Земля стала получать меньше тепла. Но и это только предположения.
Сторонники оригинальной версии придумали название для происходящих в звездной системе воображаемых процессов. Полный оборот Солнечной системы вокруг галактического ядра был назван галактическим годом, а небольшой интервал, в течение которого Земля пребывает в неблагополучной «холодной зоне», - космической зимой.
Некоторые сторонники внеземного происхождения ледников ищут факторы изменения климата не в дальней Галактике, а внутри Солнечной системы. Впервые подобное предположение прозвучало в 1920 г., его автором был югославский ученый М. Миланкович. Он принял во внимание наклон земли к плоскости эклиптики и наклон собственно эклиптики к солнечной оси. По мнению Миланковича, разгадку великих оледенений надлежит искать именно здесь.
Дело в том, что в зависимости от этих наклонов самым непосредственным образом определяется количество лучистой энергии Солнца, достигающей земной поверхности. В частности разные широты получают разные количества лучей. Меняющееся со временем взаиморасположение осей Солнца и Земли обусловливает колебания в количестве солнечной радиации в разных районах планеты и при некотором стечении обстоятельств приводит колебания в стадию смены теплой и холодной фаз.
В 90-е гг. XX в. эта гипотеза была тщательно проверена с использованием компьютерных моделей. Были учтены многочисленные внешние влияния на расположение планеты относительно Солнца - орбита Земли медленно эволюционировала под воздействием гравитационных полей соседних планет, траектория движения Земли постепенно преобразовывалась.
Французский геофизик А. Бергер сопоставил полученные цифры с геологическими данными, с результатами радиоизотопного анализа морских отложений, показывающего изменения температуры на протяжении миллионов лет. Температурные колебания океанических вод полностью совпали с динамикой процесса преобразования земной орбиты. Следовательно, космический фактор вполне мог спровоцировать начало похолодания климата и глобального оледенения.
В настоящий момент нельзя утверждать, что гипотеза Миланковича доказана. Во-первых, она требует дополнительных долгосрочных проверок. Во-вторых, ученые склонны придерживаться мнения, что глобальные процессы не могли вызываться действием лишь одного фактора, в особенности, если он внешний. Вероятнее всего, происходила синхронизация действия различных природных явлений, и решающая роль в этой сумме принадлежала собственным стихиям Земли.
Планетарно-климатическая гипотеза отталкивается именно от этого положения. Планета - огромная климатическая машина, которая своим вращением направляет движение воздушных потоков, циклонов и тайфунов. Наклонное положение по отношению к плоскости эклиптики обусловливает неоднородный нагрев ее поверхности. В некотором смысле сама планета является мощным устройством регуляции климата. И ее внутренние силы - причины его метаморфозы.
К числу этих внутренних сил относят мантийные токи, или т.н. конвекционные течения в слоях расплавленного магматического вещества, слагающего подстилающий земную кору мантийный слой. Движения этих токов из сердцевины планеты к поверхности порождают землетрясения и извержения вулканов, горообразовательные процессы. Эти же течения вызывают возникновение в земной коре глубинных расколов, носящих название рифтовых зон (долин), или рифтов.
Рифтовые долины многочисленны на океанском дне, где кора очень тонка и легко прорывается под давлением конвекционных течений. В этих зонах крайне высока вулканическая активность. Здесь постоянно изливается из недр мантийное вещество. Согласно планетарно-климатической гипотезе, именно излияния магмы играют решающую роль в колебательном процессе исторического преобразования режима погоды.
Рифтовые разломы на океанском дне в периоды наибольшей активности выделяют достаточно тепла, чтобы вызвать интенсивное испарение морской воды. От этого в атмосфере скапливается много влаги, которая затем осадками выпадает на поверхность Земли. В холодных широтах осадки выпадают в виде снега. Но поскольку их выпадение слишком интенсивно и количество велико, то снежный покров становится более мощным, чем это происходит обычно.
Снеговая шапка тает крайне медленно, в течение длительного времени приход осадков превосходит их расход - таяние. В результате она начинает расти и преобразуется в ледник. Климат на планете также постепенно меняется, поскольку образуется устойчивая область нетающих льдов. Спустя какое-то время ледник начинает расширяться, поскольку динамическая система неравномерного прихода-расхода не может пребывать в равновесии, и льды увеличиваются до неимоверных размеров и сковывают почти всю планету.
Однако максимум оледенения становится одновременно и началом его деградации. Достигнув критической отметки, экстремума, рост льда прекращается, встретив упорное сопротивление других природных факторов. Динамика приобрела обратный характер, подъем сменился спадом. Впрочем, победа «лета» над «зимой» наступает не сразу. Первоначально начинается затяжная «весна» на несколько тысячелетий. Это смена коротких приступов оледенения с теплыми межледниковьями.
Земная цивилизация сформировалась в эпоху т.н. голоценового межледниковья. Она началась около 10000 лет назад, а закончится, если верить математическим моделям, в конце III тыс. н.э., т.е. около 3000 г. С этого момента начнется очередное похолодание, которое достигнет апогея после 8000 г. нашего летоисчисления.
Главным аргументом планетарно-климатической гипотезы является факт периодической смены тектонической активности в рифтовых долинах. Конвекционные токи в недрах Земли будоражат земную кору с разной силой, это и приводит к существованию таких эпох. Геологи располагают материалами, убедительно доказывающими, что климатические колебания хронологически увязаны с периодами наибольшей тектонической активности недр.
Отложения горных пород показывают, что на очередное похолодание климата приходятся по времени значительные передвижки мощных блоков земной коры, которые сопровождались появлением новых разломов и бурным выделением горячей магмы как из новых, так и из старых рифтов. Впрочем, тот же аргумент используется сторонниками других гипотез для подтверждения своей правоты.
Эти гипотезы можно рассматривать как разновидности единой геофизической гипотезы, поскольку она опирается на данные о геофизике планеты, а именно - всецело полагается в своих выкладках на палеогеографию и тектонику. Тектоника исследует геологию и физику процесса движения блоков коры, а палеогеография изучает последствия такого перемещения.
В результате многомиллионолетних смещений колоссальных масс твердого вещества на земной поверхности существенно менялись очертания континентов, а также рельеф. То, что на суше находят мощные толщи морских наносов или донных илов, прямо свидетельствует о подвижках блоков коры, сопровождавшихся ее прогибанием или поднятием в данном регионе. Например, Подмосковье сложено в большом количестве известняками, изобилующими остатками морских лилий и кораллов, а также глинистыми породами, содержащими перламутровые раковинки аммонитов. Из этого следует, что территория Москвы и ее окрестностей как минимум дважды заливалась морскими водами - 300 и 180 млн лет тому назад.
Всякий раз вследствие смещения громадных блоков коры происходило или опускание, или поднятие определенного ее участка. В случае опускания в пределы материка вторгались океанские воды, происходило наступление морей, трансгрессия. При поднятии моря отступали (регрессия), поверхность суши росла, и нередко на месте былого соленого бассейна вздымались горные гряды.
Океан является мощнейшим регулятором и даже генератором климата Земли по причине своей колоссальной теплоемкости и прочим уникальным физико-химическим свойствам. Этот водный резервуар управляет важнейшими воздушными потоками, составом воздуха, режимом осадков и температуры на обширных площадях суши. Естественно, увеличение или уменьшение площади его поверхности сказывается на характере глобальных климатических процессов.
Каждая трансгрессия существенно увеличивала площадь соленых вод, тогда как регрессия морей значительно уменьшала эту площадь. Соответственно, происходили колебания климата. Ученые установили, что периодические всепланетные похолодания примерно совпадали по времени с периодами регрессии, тогда как наступление морей на сушу неизменно сопровождалось потеплением климата. Казалось бы, найден еще один механизм глобальных оледенений, который, возможно, является самым главным, если не исключительным. Тем не менее, существует другой климатообразующий фактор, сопутствующий тектоническим подвижкам - горообразование.
Наступление и отступление океанических вод пассивно сопровождало рост или разрушение горных хребтов. Земная кора под влиянием конвекционных потоков сморщивалась цепочками высочайших пиков то тут, то там. Поэтому исключительную роль в долгопериодических климатических колебаниях стоит все же отдать процессу горообразования (орогенезу). От него зависела не только площадь поверхности океана, но и направление воздушных потоков.
Если исчезал горный хребет или возникал новый, то перемещение больших воздушных масс резко менялось. Вслед за этим преобразовывался многолетний режим погоды в данной местности. Так вследствие горообразования по всей планете коренным образом менялись локальные климаты, что приводило к общему перерождению климата Земли. В результате наметившаяся тенденция к глобальному похолоданию только набирала темпы.
Последнее оледенение привязывается к завершающейся на наших глазах эпохе Альпийского горообразования. Результатом этого орогенеза стали Кавказ, Гималаи, Памир и многие другие высочайшие горные системы планеты. Извержения вулканов Санторин, Везувий, Безымянный и других спровоцированы именно этим процессом. Можно сказать, что на сегодняшний день эта гипотеза доминирует в современной науке, хотя и не является полностью доказанной.
Гипотеза получила неожиданное развитие, причем в приложении к климатологии именно Антарктиды. Ледовый материк приобрел свой нынешний облик полностью за счет тектоники, только решающую роль сыграли не регрессия и не смена воздушных течений (эти факторы причислены к второстепенным). Главным по влиянию фактором следует назвать водное охлаждение. Природа заморозила Атлантиду точно таким же приемом, каким человек охлаждает ядерный реактор.
«Ядерный» вариант геофизической гипотезы основывается на теории дрейфа континентов и палеонтологических находках. Современные ученые не подвергают сомнению существование движения материковых плит. Поскольку из-за конвекции мантии блоки земной коры подвижны, то эта подвижность сопровождается горизонтальным смещением самих континентов. Они медленно, со скоростью 1-2 см в год ползают по расплавленному мантийному слою.
Взаимное расположение материков со временем менялось, что сказывалось на климате Земли, поскольку от этого зависели воздушные и океанские течения. Окаменелые кости листрозавра в Антарктиде и крайне многочисленные аналогичные находки в Африке, Южной Америке и Индии подтверждают предположение ученых о том, что некогда все эти южные земли, включая также и Австралию, были объединены в один суперматерик.
Единый южный континент Гондвана просуществовал свыше 200 млн лет: с 240 до 35 млн лет тому назад. Около 35 млн лет назад тектонические передвижки коры окончательно раскололи его на нынешние «кусочки», одним из которых оказалась Антарктида. Раскол отрицательно сказался на ее климате, поскольку она оказалась в изоляции.
Прежде антарктические берега омывали только два холодных течения, действие которых компенсировалось в полной мере теплыми океанскими потоками, приходящими от состыкованной с Антарктидой Австралии. После того, как все куски сверхматерика расползлись в разные стороны и оставили Антарктиду в одиночестве посреди океана, она стала активно обмываться многими течениями, образовавшими со временем сплошной поток - т.н. циркумполярное течение.
Оно окружило Антарктиду и набирало силы по мере роста и углубления «пятого океана» - южных вод области Антарктики. Ежесекундно течение проносит больше воды, чем все реки планеты, что не удивительно, если учитывать среднюю глубину «южного океана», равную 3 км. Течение охватывает все слои воды до самого дна, являясь величайшим в природе климатическим барьером. Этот фантастический барьер поглощает все тепло, которое только подводится к белому материку извне.
Оказалось достаточным понижения температуры воздуха в антарктической области всего на 3 °С, чтобы барьер начал действовать, подобно холодильнику. Теперь нарастание снежно-ледового покрова было неизбежным даже при сохранении относительно теплого режима на континенте. Ледник постепенно, в процессе роста вытеснял тепло на окраины, где оно поглощалось циркумполярным течением.
Самые первые ледовые шапки на белом материке начали расти уже 30 млн лет назад на горах Гамбурцева, сегодня полностью скрытых под ледовым панцирем. Примерно 25-20 млн лет назад языки ледника спустились на равнины и с этого момента полное оледенение Антарктиды стало неизбежным. Так, согласно одной из моделей, происходило образование ледового щита последнего из открытых человеком континентов.
Жизнь в Арктике активизируется 5821
Сейчас Антарктида - одно из мест на Земле, где потепление происходит особенно быстро. А до этого, на протяжении 37 миллионов лет, Антарктида охлаждалась. За этот период температура там не повышалась ни разу, и только последние 50 лет ученые наблюдают обратный процесс, когда самый холодный континент стал прогреваться.
Этот вывод сделала группа ученых под руководством доктора Джона Андерсона (John B. Anderson) из Университета Райса (Rice University) (Хьюстон, США) на основе спорово-пыльцевого анализа, подледного бурения и сейсмических измерений в районе Антарктического полуострова - северной оконечности Антарктиды.
История материка - медленное замерзание
Как говорит Андерсон, в самом начале своей истории Антарктида была достаточно теплым континентом - температура воздуха не опускалась ниже плюс 10 градусов. И только полностью отделившись от Гондваны, она начала охлаждаться. Почему это происходило, так до конца и не понятно. На этот счет существуют лишь гипотезы, вокруг которых ведутся ожесточенные споры. Большинство ученых связывают остывание Антарктиды с одновременным снижением уровня углекислого газа в атмосфере и ее изоляцией от суперконтинента.
Первые ледники появились в горах Антарктиды примерно 37–34 млн. лет назад. Одновременно, по данным Андерсона, стало снижаться содержание углекислого газа в атмосфере - тогда оно достигло современных значений (390 ppm). И если сначала Антарктида отличалась мягким климатом, там преобладала пышная растительность, то в тот период большинство покрытосеменных растений исчезло. Следующие несколько десятков миллионов лет на континенте господствовали леса с березами и хвойными и простиралась тундра. Похолодание продолжалось, постепенно леса исчезли, а их место заняла тундра. Примерно 12 миллионов лет назад Антарктиду еще покрывали кустарнички, мхи и лишайники.
Дальнейшее падение концентрации углекислого газа в атмосфере, образование пролива Дрейка, окончательно отделившего Антарктиду от Южной Америки, и формирование Антарктического циркумполярного холодного течения привели к тому, что континент полностью сковали льды. «Позже всего лед появился на севере Антарктического полуострова - примерно 5–3 миллионов лет назад. Антарктический полуостров оказался подо льдом в самую последнюю очередь. Когда льды уже покрыли весь континент, там оставался кусочек тундры», - говорит Андерсон.
Современная Антарктида
Сейчас в Антарктике становится все теплее. Например, за последние 50 лет средняя зимняя температура на Антарктическом полуострове повысилась на 6 градусов - это в пять раз больше, чем в среднем по планете. Если раньше вокруг полуострова лед сохранялся круглый год, то сейчас летом он тает. Еще одно свидетельство потепления - летом побережье Антарктического полуострова освобождается ото льда, покрывается злаками и мхами, и тогда трудно поверить в то, что это Антарктида.
Статья доктора Антерсона и его коллег о том, как выглядела Антарктида на протяжении последних 37 миллионов лет, опубликована в последнем номере журнала PNAS.
Антарктида покрылась плотоядным злаком
9 апреля 2011.
Щучка дернистая, покрывающая летом побережье Антарктического полуострова и островов у берегов Антарктиды, усваивает азот особым способом. По мнению ученых, именно он позволит щучке занять в ближайшее время ведущие позиции в регионе.
Ученые из и нескольких университетов под руководством доктора Пола Хилла (Paul W.Hill) из Университета Бангора обнаружили уникальный способ, с помощью которого сосудистое растение (щучка антарктическая, она же - дернистая) на одном из островов у берегов Антарктиды усваивает азот. Щучка не ждет, пока микроорганизмы преобразуют органику в минеральные компоненты (этот процесс происходит в этих широтах очень медленно). Она поглощают сразу белки - короткие пептиды. Всегда считалось, что это умеют делать только грибы и животные, а в растительном мире - мхи.
Уникальная способность позволила щучке захватить доминирующие позиции на острове Сайни (это один из Южных Оркнейских островов), где ученые проводили свои исследования, и практически вытеснить мхи.
Зеленая Антарктида
«Многие считают, что Антарктида всегда полностью покрыта снегом и льдом. Но летом на Антарктическом полуострове и островах, окружающих сам континент, снег тает, и там появляются растения - мхи и два вида сосудистых растений - Colobanthus quitensis (колобантус кито) и Deschampsia Antarctica (щучка антарктическая) », - говорит Пол Хилл.
По словам ученых, в течение последних 50-ти лет климат на побережье Антарктики теплеет быстрее, чем где-либо на Земле. Летние значения температуры повысились там примерно на один градус Цельсия, и летний период стал более продолжительным. Естественно, что на эти изменения сразу отреагировали растения.
Щучка антарктическая (Deschampsia Antarctica)
Обычно в прибрежных экосистемах острова Сайни доминировали мхи. Но в последние годы ученые наблюдают другую тенденцию: на ведущие позиции выходят злаки. Хотя мхи Sanionia uncinata все равно встречаются довольно часто и, как правило, именно они первыми заселяют новую территорию. По мере того как они погибают, формируется небольшой слой почвы. А уже там могут спокойно расти другие поселенцы. Правда, в этом случае возникает проблема - конкуренция за ресурсы: питательные вещества и свет, необходимый для фотосинтеза.
Конкурентную борьбу удалось выиграть щучке антарктической. Ее острые листья проникают в мох, так что им легко достается нужное количество света. С питательными веществами, правда, дело обстоит сложнее.
Новый способ усвоения азота
Растениям для жизни необходим азот. Но усваивать они способны только его неорганические соединения, например, аммиачные соли и соли азотной кислоты. А органический азот могут преобразовать в минеральные соединения только почвенные микроорганизмы. Некоторые растения для этого образуют с ними симбиоз. Правда, по словам Хилла, в Антарктиде растения этого не делают. Но сосудистые растения как-то с этой проблемой справились. Чтобы понять, как, доктор Хилл и его коллеги провели следующий эксперимент: они ввели в почву особые меченые формы органического азота и наблюдали, как растения их усваивают.
«Способность растений усваивать азот на самых первых стадиях минерализации - это ключ к успеху. В своих исследованиях мы показали, что в Антарктиде щучка антарктическая поглощает азот через свои корни в виде коротких пептидов. Это самая начальная стадия преобразования белков в почве. Таким способом эти растения усваивают азот в три раза быстрее, чем происходит усвоение аминокислот, нитратов или солей аммония. И в 160 раз быстрее, чем это делают мхи, с которыми этот злак конкурирует», - пишут авторы исследования. По их мнению, если температура в Антарктике будет повышаться еще больше, тогда и органика будет разлагаться быстрее. Это даст дополнительные преимущества щучке и, похоже, этот злак продолжит свою экспансию на побережье.
«Обнаруженный нами быстрый путь усвоения азота имеет значение не только для экосистем Антарктиды. Если, окажется, что растения в умеренных и тропических широтах могут действовать таким же способом, то это можно использовать для создания новых технологий в сельском хозяйстве», - говорит один из авторов исследования Кевин Ньюсэм (Kevin Newsham) из Британской антарктической службы.
Более подробно о том, как злаки конкурируют с мхами в Антарктике и усваивают азот, можно в статье «Vasclular plant success in a warming Antarctic may be due to efficient nitrogen acquisition», опубликованной в последнем номере журнала Nature Climate Change.
Загрузка...
