Bilo je dugih perioda u istoriji Zemlje kada je čitava planeta bila topla - od ekvatora do polova. Ali bilo je i vremena toliko hladnih da su glacijacije stizale do onih područja koja trenutno pripadaju umjerenim zonama. Najvjerovatnije je promjena ovih perioda bila ciklična. Tokom toplih vremena, led bi mogao biti relativno rijedak i nalazi se samo u polarnim područjima ili na planinskim vrhovima. Važna karakteristika ledenih doba je da ona mijenjaju prirodu zemljine površine: svaka glacijacija utiče na izgled zemlje. Ove promjene same po sebi mogu biti male i beznačajne, ali su trajne.
Istorija ledenih doba
Ne znamo tačno koliko je ledenih doba bilo u istoriji Zemlje. Znamo za najmanje pet, možda sedam ledenih doba, počevši od prekambrija, posebno: prije 700 miliona godina, prije 450 miliona godina (ordovički period), prije 300 miliona godina - permsko-karbonska glacijacija, jedno od najvećih ledenih doba , koji utiče na južne kontinente. Ispod južnim kontinentima To se odnosi na takozvanu Gondvanu - drevni superkontinent koji je uključivao Antarktik, Australiju, Južnu Ameriku, Indiju i Afriku.
Najnovija glacijacija odnosi se na period u kojem živimo. Kvartarni period Kenozojska era počelo je prije oko 2,5 miliona godina, kada su glečeri sjeverne hemisfere stigli do mora. Ali prvi znaci ove glacijacije datiraju prije 50 miliona godina na Antarktiku.
Struktura svakog ledenog doba je periodična: postoje relativno kratki topli periodi, a postoje i duži periodi zaleđivanja. Naravno, hladni periodi nisu samo rezultat glacijacije. Glacijacija je najočiglednija posljedica hladnih perioda. Međutim, postoje prilično dugi intervali koji su veoma hladni, uprkos odsustvu glacijacija. Danas su primjeri takvih regija Aljaska ili Sibir, gdje je zimi veoma hladno, ali nema glacijacije jer nema dovoljno padavina da bi se obezbijedilo dovoljno vode za stvaranje glečera.
Otkriće ledenih doba
Znamo da na Zemlji postoje ledena doba od sredine 19. veka. Među brojnim imenima vezanim za otkriće ovog fenomena, prvo je obično ime Louisa Agassiza, švicarskog geologa koji je živio sredinom 19. stoljeća. Proučavao je glečere Alpa i shvatio da su oni nekada bili mnogo veći nego danas. Nije on jedini koji je ovo primetio. Konkretno, Jean de Charpentier, još jedan Švajcarac, takođe je primetio ovu činjenicu.
Nije iznenađujuće da su ova otkrića napravljena uglavnom u Švicarskoj, budući da glečeri još uvijek postoje u Alpima, iako se prilično brzo tope. Lako je vidjeti da su glečeri nekada bili mnogo veći - samo pogledajte švicarski pejzaž, korita (glacijalne doline) i tako dalje. Međutim, Agassiz je prvi iznio ovu teoriju 1840. godine, objavljujući je u knjizi “Étude sur les glaciers”, a kasnije, 1844. godine, razvio je ovu ideju u knjizi “Système glaciare”. Uprkos prvobitnom skepticizmu, ljudi su vremenom počeli da shvataju da je to zaista istina.
Pojavom geološkog kartiranja, posebno u sjevernoj Evropi, postalo je jasno da su glečeri nekada bili u ogromnim razmjerima. U to vrijeme vodila se opsežna rasprava o tome kako se ove informacije odnose na potop, jer je postojao sukob između geoloških dokaza i biblijska učenja. U početku su se glacijalne naslage nazivale deluvijalnim jer su se smatrale dokazima Poplava. Tek kasnije se saznalo da ovo objašnjenje nije prikladno: ove naslage su dokaz hladne klime i velikih glacijacija. Početkom dvadesetog veka postalo je jasno da postoji mnogo glacijacija, a ne samo jedna, i od tog trenutka počinje da se razvija ova oblast nauke.
Istraživanje ledenog doba
Poznati su geološki dokazi ledenih doba. Glavni dokazi o glacijacijama dolaze iz karakterističnih naslaga koje su formirali glečeri. Sačuvani su u geološkom presjeku u obliku debelih uređenih slojeva posebnih sedimenata (sedimenata) - diamictona. To su jednostavno glacijalne akumulacije, ali one uključuju ne samo naslage glečera, već i naslage otopljene vode nastale tokovima otopljene vode, glacijalnim jezerima ili glečerima koji izlaze u more.
Postoji nekoliko oblika glacijalnih jezera. Njihova glavna razlika je u tome što su vodeno tijelo okruženo ledom. Na primjer, ako imamo glečer koji se uzdiže u dolinu rijeke, onda blokira dolinu, kao čep u boci. Naravno, kada led blokira dolinu, rijeka će i dalje teći i nivo vode će rasti sve dok se ne izlije. Tako nastaje glacijalno jezero direktnim kontaktom sa ledom. Postoje određeni sedimenti koji se nalaze u takvim jezerima koje možemo identificirati.
Zbog načina na koji se glečeri tope, koji zavisi od sezonskih promjena temperature, otapanje leda dolazi svake godine. To dovodi do godišnjeg povećanja manjih sedimenata koji padaju ispod leda u jezero. Ako zatim pogledamo u jezero, vidimo slojevitost (ritmički slojeviti sedimenti), koji su poznati i po švedskom nazivu “varve”, što znači “godišnja akumulacija”. Tako da zapravo možemo vidjeti godišnje slojevitost u glacijalnim jezerima. Možemo čak i prebrojati ove varve i saznati koliko dugo je ovo jezero postojalo. Općenito, uz pomoć ovog materijala možemo dobiti mnogo informacija.
Na Antarktiku možemo vidjeti ogromna veličina ledene police koje se protežu od kopna do mora. I prirodno, led je plutajući, tako da pluta na vodi. Dok pluta, sa sobom nosi kamenčiće i manje sedimente. Toplotni efekti vode uzrokuju topljenje leda i izbacivanje ovog materijala. To dovodi do formiranja procesa koji se zove rafting stijena koje idu u okean. Kada vidimo fosilne naslage iz tog perioda, možemo saznati gdje se nalazio glečer, dokle se protezao i tako dalje.
Uzroci glacijacija
Istraživači vjeruju da ledena doba nastaju jer Zemljina klima ovisi o neravnomjernom zagrijavanju njene površine od strane Sunca. Na primjer, najviše su ekvatorijalne regije, gdje je Sunce gotovo okomito iznad glave toplim zonama, a polarna područja, gdje je pod velikim uglom prema površini, su najhladnija. To znači da razlike u zagrijavanju različitih dijelova Zemljine površine pokreću okeansko-atmosfersku mašinu, koja neprestano pokušava prenijeti toplinu iz ekvatorijalnih područja do polova.
Da je Zemlja obična sfera, ovaj prijenos bi bio vrlo efikasan, a kontrast između ekvatora i polova bio bi vrlo mali. Ovo se dešavalo u prošlosti. Ali pošto sada postoje kontinenti, oni stoje na putu ovoj cirkulaciji, a struktura njenih tokova postaje veoma složena. Jednostavne struje su ograničene i izmijenjene – uglavnom zbog planina – što dovodi do obrasca cirkulacije koje danas vidimo koji pokreću pasate i oceanske struje. Na primjer, jedna teorija o tome zašto glacijalni period počela prije 2,5 miliona godina, povezuje ovaj fenomen sa nastankom Himalaja. Himalaji i dalje rastu veoma brzo, a ispostavilo se da postojanje ovih planina u veoma toplom delu Zemlje kontroliše stvari poput monsunskog sistema. Početak kvartarnog ledenog doba povezuje se i sa zatvaranjem Panamske prevlake, koja povezuje sjevernu i južnu Ameriku, što je spriječilo prijenos topline iz ekvatorijalna zona pacifik do Atlantika.
Ako bi položaj kontinenata jedan u odnosu na drugi i u odnosu na ekvator omogućio da cirkulacija funkcioniše efikasno, tada bi na polovima bilo toplo, a relativno topli uslovi bi se zadržali na celoj zemljinoj površini. Količina toplote koju prima Zemlja bila bi konstantna i neznatno bi varirala. Ali budući da naši kontinenti stvaraju ozbiljne prepreke cirkulaciji između sjevera i juga, mi smo se izjasnili klimatskim zonama. To znači da su polovi relativno hladni, a ekvatorijalni regioni topli. Kada stvari budu takve kakve jesu, Zemlja se može promijeniti zbog varijacija u količini solarna toplota koje ona prima.
Ove varijacije su gotovo potpuno konstantne. Razlog za to je taj što se s vremenom Zemljina osa mijenja, kao i Zemljina orbita. S obzirom na ovo složeno klimatsko zoniranje, orbitalne promjene mogu doprinijeti dugoročnim promjenama klime, što dovodi do klimatskih fluktuacija. Zbog toga nemamo kontinuirano zaleđivanje, već periode zaleđivanja, prekinute toplim periodima. To se događa pod utjecajem orbitalnih promjena. Najnovije orbitalne promjene se smatraju kao tri odvojena događaja: jedan traje 20 hiljada godina, drugi 40 hiljada godina, a treći 100 hiljada godina.
To je dovelo do odstupanja u obrascu cikličnih klimatskih promjena tokom ledenog doba. Zaleđivanje se najvjerovatnije dogodilo tokom ovog cikličkog perioda od 100 hiljada godina. Posljednji međuledeni period, koji je bio jednako topao kao i sadašnji, trajao je oko 125 hiljada godina, a potom je nastupilo dugo ledeno doba koje je trajalo oko 100 hiljada godina. Sada živimo u drugoj međuglacijskoj eri. Ovaj period neće trajati vječno, pa nas u budućnosti čeka još jedno ledeno doba.
Zašto se ledena doba završavaju?
Orbitalne promjene mijenjaju klimu, a ispostavlja se da ledena doba karakteriziraju naizmjenično hladni periodi, koji mogu trajati i do 100 hiljada godina, i topli periodi. Nazivamo ih glacijalnom (glacijalnom) i interglacijalnom (interglacijalnom) erom. Interglacijalnu eru obično karakterišu približno isti uslovi kao i danas: visoki nivo mora, ograničena područja zaleđivanja i tako dalje. Naravno, glacijacije još uvijek postoje na Antarktiku, Grenlandu i drugim sličnim mjestima. Ali generalno klimatskim uslovima relativno toplo. Ovo je suština interglacijala: visoki nivoi mora, topli temperaturni uslovi i općenito prilično ujednačena klima.
Ali tokom ledenog doba, prosječna godišnja temperatura se značajno mijenja, a vegetativne zone su prisiljene da se pomjeraju na sjever ili jug, ovisno o hemisferi. Regije poput Moskve ili Kembridža postaju nenaseljene, barem zimi. Iako se mogu naseljavati ljeti zbog jakog kontrasta između godišnjih doba. Ali ono što se zapravo dešava jeste da se hladne zone značajno šire, prosečna godišnja temperatura opada, a ukupni klimatski uslovi postaju veoma hladni. Dok su najveći glacijalni događaji vremenski relativno ograničeni (možda oko 10 hiljada godina), čitav dugi hladni period može trajati 100 hiljada godina ili čak i više. Ovako izgleda glacijalno-interglacijalna cikličnost.
Zbog dužine svakog perioda, teško je reći kada ćemo izaći iz sadašnje ere. To je zbog tektonike ploča, položaja kontinenata na površini Zemlje. Trenutno sjeverni pol I Južni pol izolovano: Antarktik je na južnom polu, a Arktički okean na severu. Zbog toga postoji problem sa cirkulacijom toplote. Dok se položaj kontinenata ne promijeni, ovo ledeno doba će se nastaviti. Na osnovu dugoročnih tektonskih promjena, može se pretpostaviti da će u budućnosti trebati još 50 miliona godina dok se ne dogode značajne promjene koje će omogućiti Zemlji da izađe iz ledenog doba.
Geološke posljedice
Ovo oslobađa ogromne površine kontinentalni pojas koje su danas poplavljene. To bi značilo, na primjer, da bi jednog dana bilo moguće hodati od Britanije do Francuske, od Nove Gvineje do Jugoistočna Azija. Jedno od najkritičnijih mjesta je Beringov moreuz, koji povezuje Aljasku Istočni Sibir. Prilično je plitko, oko 40 metara, pa ako nivo mora padne na sto metara, ovo područje će postati suvo. Ovo je također važno jer će biljke i životinje moći migrirati kroz ova mjesta i ući u regije do kojih danas ne mogu doći. Dakle, kolonizacija sjeverna amerika zavisi od takozvane Beringije.
Životinje i ledeno doba
Važno je zapamtiti da smo i sami "proizvodi" ledenog doba: evoluirali smo tokom njega, da bismo ga mogli preživjeti. Međutim, to nije stvar pojedinaca - to je pitanje cjelokupne populacije. Problem danas je što nas ima previše i naše aktivnosti su značajno promijenile prirodne uslove. IN prirodni uslovi mnoge životinje i biljke koje danas vidimo imaju duga priča i odlično preživljavaju ledeno doba, mada ima i onih koji blago evoluiraju. Migriraju i prilagođavaju se. Postoje područja u kojima su životinje i biljke preživjele ledeno doba. Ova takozvana refugija nalazila su se sjevernije ili južnije od njihove sadašnje distribucije.
Ali kao rezultat ljudske aktivnosti, neke vrste su umrle ili izumrle. To se dešavalo na svim kontinentima, možda sa izuzetkom Afrike. Ogroman broj velikih kralježnjaka, odnosno sisara, kao i torbara u Australiji, ljudi su istrijebili. To je uzrokovano ili direktno našim aktivnostima, kao što je lov, ili indirektno uništavanjem njihovog staništa. Životinje koje danas žive u sjevernim geografskim širinama nekada su živjele na Mediteranu. Toliko smo uništili ovu regiju da će ovim životinjama i biljkama vjerovatno biti vrlo teško da je ponovo koloniziraju.
Posljedice globalnog zagrijavanja
U normalnim uslovima po geološkim standardima, vratili bismo se u ledeno doba prilično brzo. Ali zbog globalnog zatopljenja, koje je posljedica ljudske aktivnosti, odgađamo. Nećemo ga moći u potpunosti spriječiti, jer razlozi koji su ga uzrokovali u prošlosti i dalje postoje. Ljudska aktivnost, element koji je priroda nenamjerno, utječe na zagrijavanje atmosfere, što je možda već odložilo sljedeći glacijal.
Danas su klimatske promjene vrlo hitno i uzbudljivo pitanje. Ako se ledeni pokrivač Grenlanda otopi, nivo mora će porasti za šest metara. U prošlosti, tokom prethodne interglacijalne epohe, koja je bila prije otprilike 125 hiljada godina, ledeni pokrivač Grenlanda se jako topio, a nivo mora je postao 4-6 metara viši nego danas. Ovo, naravno, nije smak svijeta, ali nije ni privremena poteškoća. Na kraju krajeva, Zemlja se i ranije oporavila od katastrofa, a moći će preživjeti i ovu.
Dugoročna prognoza za planetu nije loša, ali za ljude je druga stvar. Što više istraživanja radimo, što više razumijemo kako se Zemlja mijenja i kuda vodi, to bolje razumijemo planetu na kojoj živimo. Ovo je važno jer ljudi konačno počinju razmišljati o promjenama nivoa mora, globalno zagrijavanje i uticaj svih ovih stvari na Poljoprivreda i stanovništvo. Mnogo toga ima veze sa proučavanjem ledenih doba. Kroz ovo istraživanje učimo o mehanizmima glacijacije, a to znanje možemo proaktivno koristiti da pokušamo ublažiti neke od ovih promjena koje izazivamo. Ovo je jedan od glavnih rezultata i jedan od ciljeva istraživanja ledenog doba.
Naravno, glavna posljedica ledenog doba su ogromni ledeni pokrivači. Odakle dolazi voda? Iz okeana, naravno. Šta se dešava tokom ledenih doba? Glečeri nastaju kao rezultat padavina na kopnu. Pošto se voda ne vraća u okean, nivo mora opada. Za vrijeme najintenzivnijih glacijacija nivo mora može pasti za više od sto metara.
Detaljno proučavanje glacijalnih naslaga omogućilo je da se ustanovi najvažnije svojstvo glacijacija - njihova periodičnost. Gotovo svi kontinenti naše planete su takvi drugačije vrijeme u velikoj mjeri, a ponekad i potpuno, bili su prekriveni moćnim glečerima.
Trenutno postoje četiri glavne glacijacije u istoriji Zemlje: prekambrijski; kasni ordovicij; perm-karbon; Kenozoik.
Određivanje apsolutne starosti proterozojskih tilita pokazalo je njihovu oštru razliku u starosti - od 2 milijarde do 570 miliona godina, što je dalo povoda engleskom istraživaču G. Youngu da govori o najmanje tri nezavisne glacijacije.
Prva, najstarija prekambrijska glacijacija - donji proterozoik - dogodila se prije oko 2,5 milijardi godina. Njegovi tragovi sačuvani su u Kanadi, Južnoj Americi, Južnoj Africi, Kareliji, Indiji, Australiji u vidu tilita, izlega i uglačanih ležišta koje su ostavili glečeri u pokretu.
Druga, gornjoproterozojska glacijacija (prije 1,5 milijardi godina) ostavila je tragove u ekvatorijalnoj i južnoj Africi i Australiji.
Krajem proterozoika, u Vendiju (prije 620-650 miliona godina), dogodila se treća najambicioznija prekambrijska glacijacija - skandinavska glacijacija. Tragovi su pronađeni na gotovo svim kontinentima, od Spitsbergena i Grenlanda do ekvatorijalna Afrika i Australiju.
U paleozoiku su bile dvije glacijacije. Prva glacijacija započela je u periodu Ordovicija prije 480 miliona godina i nastavila se do silura 40 miliona godina. Ledene naslage ovog doba pronađene su u Južnoj Americi, u Africi - u Maroku, Libiji, Španiji, Francuskoj i Skandinaviji. Prema rezultatima rekonstrukcije drevnog kontinenta Gondvane, centar glacijacije (južni pol Zemlje u to vrijeme) nalazio se u blizini zapadna obala centralna Afrika, a područje glacijacije bilo je više od 21 milion km2, što je 1,5 puta veće od površine savremenog Antarktika.
Druga glacijacija paleozoika, koja se ponekad naziva i velikom glacijacijom zbog obima pokrivanja ogromnih teritorija (pokrila je gotovo sve zemlje južne hemisfere) - permsko-karbonski (ili Gondvan), započela je u karbonu i nastavljeno do kraja permskog perioda. Prema savremenim definicijama apsolutne starosti, trajalo je oko 100 miliona godina. Smatra se da je centar ove glacijacije bio na teritoriji Južna Afrika. Njegovi tragovi u obliku slojeva tilita čija debljina dostiže 1000 m, ovčijeg čela i prošaranih stijena prisutni su u Africi, južna amerika, Australija, Indija, Antarktik, koji su bili dio nekada jedinstvenog kontinenta - Gondvane.
Najviše proučavane su antičke kvartarne glacijacije. U kvartarnom (antropogenom) periodu moćan kontinentalni led pokrivao je ogromna područja u Rusiji, zapadna evropa i Amerika. Većina istraživača prepoznaje višestruku pojavu kvartarnih glacijacija, čija je ukupna površina iznosila oko 45 miliona km2 (30% cjelokupnog kopna), odnosno skoro tri puta više površine moderna glacijacija. Proučavanje prirode i sastava glacijalnih naslaga pokazuje da su se glacijalni periodi smjenjivali s međuglacijalnim periodima.
U zapadnoj Evropi, glacijalne naslage su najbolje proučene u Alpima. A. Penck i E. Brunner su tamo ustanovili četiri glacijacije, a kasnije je J. Bryan dao neka pojašnjenja. F. Flint je proučavao periodizaciju glacijacija u Sjevernoj Americi. Podaci za poređenje između glacijacija i interglacijala dati su u tabeli. 17.1.
Za evropski dio Rusije trenutno je prihvaćena shema periodizacije glacijacija I.P. Gerasimov i K.K. Markov (vidi tabelu 17.1). Uz neka pojašnjenja drugih istraživača, izdvaja se pet kontinentalnih glacijacija: Oka (donji pleistocen), Dnjepar i Moskva (srednji pleistocen) i Valdaj, koji je podijeljen na dvije nezavisne glacijacije - Kalinjin i Ostaškov (Sl. 17.13). Ne može se isključiti mogućnost identifikacije još drevnijih glacijacija od oke u donjem pleistocenu i pliocenu. Tragovi takve glacijacije, nazvane litvanskim, pronađeni su u baltičkim državama. Svi glacijalni periodi su međusobno odvojeni interglacijalima (odozdo prema gore): Lihvinski između Oke i Dnjepra, Odintsovo između Dnjepra i Moskve, Mikulinski između Moskve i Kalinjina; Mologosheksna između glacijacije Kalinjina i Ostaškova.
Drevne kvartarne glacijacije pokrivale su ogromna područja Rusije, Zapadne Evrope, Sjeverne Amerike, Antarktika i drugih teritorija. U Evropi je centar glacijacije bila Skandinavija, gdje je debljina ledenog pokrivača dostizala 2,5-3 km. Najveće područje rasprostranjenja bila je Dnjeparska glacijacija, koja je pokrivala cijeli sjever zapadne Evrope, a u evropskom dijelu Rusije glečeri su se spuštali dolinama Dnjepra i Dona južno od Kijeva, Harkova, Saratova.
Detaljno su proučeni tragovi pleistocenskih glacijacija na području Sjevernog Bajkala i Stanovskog visoravni. Istraživači D.-D.B. Bazarov i drugi iznose sljedeće uvjerljive činjenice koje ukazuju na mnogostrukost glacijalnih epoha pleistocena: uzastopno gniježđenje korita; broj terminalnih i bočnih morena (najmanje tri); njihov različite visine i morfološki izraz; puzanje jednih morena na druge; slojevit raspored automobila i različitim stepenima njihovu sigurnost; duboka erozija koja razdvaja tragove jedne glacijacije od druge - sve to općenito govori o tri nezavisna stupnja glacijacija, razdvojenih međuglacijalnim periodom. Prva glacijacija je bila maksimalna i pripadala je srednjem pleistocenu. Može se uporediti sa samarskom glacijacijom Zapadni Sibir. Postoje različita mišljenja o starosti drugog. Uspoređuje se s glacijacijom Tazovsky (kasni srednji pleistocen) ili Zyryansky (kasni pleistocen). Potonji se najvjerovatnije dogodio u kasnom pleistocenu i analogan je sartanskoj glacijaciji.
Činjenice koje potvrđuju glacijaciju Barguzinskog grebena daju V.V. Lamakin, opisujući visoko razvijene morene obale Bajkala duž cijele obale. Raspodjela donje morene pokazuje da su glečeri formirali široke podnožne štitove na obali Bajkala, koji se sastoje od cijele grupe glečera koji se spuštaju duž susjednih dolina grebena Barguzin. Debljina glečera na pojedinim mjestima dosezala je i 500 m. Očigledno su sačuvani mali glečeri na grebenima Bajkala, Barguzina i Kodara iz posljednje ere kasnopleistocenske glacijacije.
Ekstremno važnu ulogu Ledena doba, ili Velike glacijacije, igrale su ulogu u oblikovanju prirode Zemlje, a posebno sjevera. Oni su povezani sa kolebanjima nivoa mora, koja su formirala morske terase, formiranjem korita, pojavom permafrosta i mnogim drugim karakteristikama prirode Arktika.
Utjecaj hlađenja daleko je prevazilazio glečere: klime su se oštro razlikovale od modernih i temperature morske vode bile mnogo niže. Površina permafrosta, ili permafrosta, iznosila je do 27 miliona kvadratnih kilometara (20% kopnene površine!), a plutajući led zauzimao je oko polovinu površine Svjetskog okeana. Da su Zemlju u ovo vrijeme posjetila inteligentna bića, vjerovatno bi se zvala Ledena planeta.
Takva geografija bila je karakteristična za Zemlju najmanje četiri puta samo tokom kvartarnog perioda njenog postojanja, a tokom protekla dva miliona godina istraživači broje do 17 glacijacija. U isto vrijeme, posljednje ledeno doba nije bilo najambicioznije: prije oko 100 hiljada godina, led je povezao do 45 miliona kvadratnih kilometara zemlje. Interglacijalna situacija na Zemlji, slična modernoj, pokazuje se kao čisto privremeno stanje. Na kraju krajeva, glacijacije na Zemlji trajale su otprilike 100 hiljada godina svaka, a intervali zagrijavanja između njih bili su manji od 20 hiljada godina. Čak iu prilično toplim vremenima, glečeri zauzimaju oko 11% kopnene površine - skoro 15 miliona kvadratnih kilometara. Permafrost se prostire širom Sjeverne Amerike i Evroazije u širokom pojasu. Zima u Severnom Arktički okean oko 12 miliona kvadratnih kilometara, au okeanima oko Antarktika više od 20 miliona kvadratnih kilometara okovano je plutajućim ledom.
Zašto na Zemlji počinju ledena doba? Da bi glacijacija počela na planeti, neophodna su dva uslova. Mora nastupiti globalno zahlađenje (tj. pokrivanje većeg dijela Zemlje) - tako da snijeg postane jedna od glavnih vrsta padavina i da, nakon što je pao zimi, nema vremena da se otopi tokom ljeta. A osim toga, trebalo bi da bude mnogo padavina - dovoljno da osiguraju rast glečera. Oba uslova izgledaju jednostavna. Ali šta uzrokuje hlađenje? Razloga može biti više, a ne znamo koji je od njih odredio početak određene glacijacije. Možda je nekoliko razloga bilo na djelu odjednom. Mogući razlozi Glacijacije Zemlje su sljedeće.
Kontinenti su dijelovi litosferske ploče, kreću se po površini Zemlje poput splavi na vodi. Nalazeći se u polarnim ili subpolarnim područjima (poput modernog Antarktika), kontinenti se nalaze u uslovima povoljnim za formiranje ledenih pokrivača. Ovdje ima malo padavina, ali je temperatura dovoljno niska da pada uglavnom kao snijeg i ne topi se ljeti. Kretanja geografskih polova mogu dovesti do pomjeranja prirodna područja, shodno tome, kontinent bi mogao doći u polarne uslove bez pomjeranja - oni su sami "došli" do njega.
Tokom brze izgradnje planina, značajne kopnene mase mogu završiti iznad snježne granice (tj. nadmorske visine na kojoj temperature postaju toliko niske da akumulacija snijega i leda nadmašuje njihovo otapanje i isparavanje). Istovremeno se formiraju planinski glečeri, temperatura postaje još niža. Zahlađenje se proteže izvan planina, a glečeri se pojavljuju u podnožju. Temperature padaju još niže, glečeri rastu i Zemlja počinje da se smrzava.
Zapravo, u periodu od pliocena do sredine pleistocena, Alpi su se podigli za više od dvije hiljade metara, Himalaji za tri hiljade metara.
Na klimu, a posebno na prosječne temperature zraka, utiče sastav atmosfere (efekat staklene bašte). Moguć je i utjecaj prašine u atmosferi (na primjer, vulkanski pepeo ili prašina podignuta udarom meteorita). Prašina se reflektuje sunčeva svetlost, a temperatura pada.
Okeani utiču na klimu na mnogo načina. Jedna od njih je skladištenje toplote i njena redistribucija širom planete okeanskim strujama. Kontinentalni pokreti mogu uzrokovati priliv tople vode na polarne regije će se toliko smanjiti da će postati veoma hladne. To se otprilike dogodilo kada je Beringov moreuz, koji povezuje Arktički okean sa Tihim okeanom, postao skoro zatvoren (a bilo je perioda kada je bio potpuno zatvoren i kada je bio širom otvoren). Zbog toga je miješanje vode u Arktičkom okeanu otežano, a gotovo sav je prekriven ledom.
Hlađenje može biti povezano sa smanjenjem količine sunčeve topline koja dolazi na Zemlju. Razlozi za to mogu biti povezani sa fluktuacijama sunčeve aktivnosti ili fluktuacijama u relativnom položaju Zemlje i Sunca. Poznati su proračuni jugoslovenskog geofizičara M. Milankovića, koji je analizirao promene dvadesetih godina 20. sunčevo zračenje zavisno od promena u sistemu Zemlja-Sunce. Ciklusi takvih promjena otprilike se poklapaju sa cikličnosti glacijacija. Do danas je ova hipoteza najpotkrepljenija.
Svako ledeno doba bilo je praćeno karakterističnim procesima. Kontinentalni ledeni pokrivači rasli su u visokim i umjerenim geografskim širinama. Planinski glečeri rasli su širom planete. Ledene police su se pojavile u polarnim područjima. Plutajući led bio je široko rasprostranjen - u visokim geografskim širinama s pokretnim ledenim plohama i santima leda u ogromnim područjima Svjetskog okeana. Područja permafrosta su se povećala u visokim i umjerenim geografskim širinama, izvan glečera.
Atmosferska cirkulacija se promijenila - temperaturne razlike u umjerenim geografskim širinama su se povećale, oluje u okeanima su postale sve češće, a unutrašnjost kontinenata u tropima se isušila. Restrukturirana je i cirkulacija okeanskih voda - struje su prestale ili su preusmjerene zbog rasta ledenih pokrivača. Nivo mora je naglo oscilirao (do 250 m), jer je rast i uništavanje ledenih pokrivača bilo praćeno povlačenjem i vraćanjem vode u Svjetski ocean. U vezi s tim kolebanjima pojavile su se morske terase koje su očuvane u reljefu - površinama koje je na drevnim obalama formirao morski talas. Trenutno mogu biti viši ili niži od moderne obale (u zavisnosti od toga da li je nivo okeana bio viši ili niži od savremenog tokom perioda njihovog formiranja).
Konačno, došlo je do ogromnih promjena u položaju i veličini biljnim pojasevima i odgovarajuće promjene u smještaju životinja.
Najnoviji period zahlađenja bilo je malo ledeno doba, zabeleženo u istoriji zapadne Evrope, Daleki istok i druge oblasti. Počeo je oko 11. stoljeća, dostigao je vrhunac prije oko 200 godina i postepeno slabi. Na Islandu i Grenlandu period 800-1000 nova era imala toplu i suvu klimu. Tada se klima naglo pogoršala i više od četiri stotine godina vikinška naselja na Grenlandu zapala su u potpunu pustoš zbog sve većeg hladnog vremena i prestanka kontakata sa vanjski svijet. Prolazak brodova uz obalu Grenlanda postao je nemoguć zbog uklanjanja morski led sa Arktika. U Skandinaviji i nizu drugih područja, Malo ledeno doba manifestovalo se izuzetno oštrim zimama, glacijalnim kretanjima i čestim neuspjesima.
Šta se dogodilo sa stanovnicima sjevernih područja Zemlje tokom glacijacija i međuledenih perioda koji su ih razdvajali? Širenje i otapanje ledenih pokrivača utiče na sve žive organizme.
U blizini ekvatora klimatske promjene nisu bile posebno velike, a mnoge životinje (slonovi, žirafe, nilski konji, nosorozi) su prilično mirno preživjele ledena doba. U polarnim regijama promjene su bile vrlo dramatične. Temperatura je pala, vode nije bilo dovoljno (bilo je dosta leda i snijega, ali i biljkama i životinjama je potrebna tečna voda), a ogromna područja je zauzeo led. A da bi preživjeli, stanovnici sjevera morali su otići na jug. Ali zanimljivo je da su u visokim geografskim širinama sačuvana područja utočišta, tj. područja u kojima je ostala mogućnost opstanka.
Ogromno područje bez leda koje je postojalo tokom glacijalnog maksimuma prije 18.000 godina na kanadskom Arktiku, Aljasci i okolnim područjima vjerovatno je igralo odlučujuću ulogu u opstanku sjevernih vrsta. Ova teritorija je poznata kao Beringija. Podsjetimo, maksimalna glacijacija je vrijeme kada su ogromne količine vode bile vezane u glečerima, pa je stoga nivo Svjetskog okeana značajno opao, a police (a u Arktičkom okeanu su izuzetno velike) presušile.
Međutim, područja bez leda poput Beringije i južnih regija nisu mogla spasiti sve. A prije oko 10 tisuća godina izumrle su ne samo mnoge vrste, već i rodovi životinja i biljaka (na primjer, mamuti - Elephas i mastodonti - Mastodon).
Moguće je, međutim, da je ovo izumiranje povezano ne samo s promjenama krajolika, već i s pojavom ljudi ovdje. Možda je lov imao ulogu odlučujuću ulogu u životu i smrti mnogih stanovnika polarnih područja.
Prije otprilike dva miliona godina, na kraju neogena, kontinenti su ponovo počeli da se uzdižu i vulkani su oživjeli širom Zemlje. Ogromna količina vulkanskog pepela i čestica tla bačena je u atmosferu i zagadila njene gornje slojeve do te mjere da sunčevi zraci jednostavno nisu mogli prodrijeti do površine planete. Klima je postala znatno hladnija, formirali su se ogromni glečeri, koji su se pod uticajem sopstvene gravitacije počeli seliti sa planinskih lanaca, visoravni i brda u ravnice.
Jedan za drugim, poput valova, Evropom i Sjevernom Amerikom kotrljali su se periodi glacijacije. Ali tek nedavno (u geološkom smislu) klima Evrope bila je topla, gotovo tropska, a njena životinjska populacija se sastojala od nilskih konja, krokodila, geparda, antilopa - otprilike isto kao što sada vidimo u Africi. Četiri perioda glacijacije - Günz, Mindel, Ris i Würm - protjerala su ili uništila životinje i biljke koje vole toplinu, a priroda Evrope postala je u osnovi ono što je vidimo sada.
Pod pritiskom glečera propale su šume i livade, urušavale su se stijene, nestajale rijeke i jezera. Nad ledenim poljima zavijale su bijesne mećave, a zajedno sa snijegom na površinu glečera padala je i atmosferska prljavština koja je postepeno počela da se čisti.
Kada se glečer nakratko povukao, tundre sa svojim permafrostom ostale su na mjestu šuma.
Najveći period glacijacije bio je Riski - dogodio se prije oko 250 hiljada godina. Debljina glacijalne školjke, koja je povezivala polovinu Evrope i dvije trećine Sjeverne Amerike, dostigla je tri kilometra. Altaj, Pamir i Himalaji nestali su pod ledom.
Južno od granice glečera sada su ležale hladne stepe, prekrivene rijetkom travnatom vegetacijom i šumarcima patuljastih breza. Još južnije počela je neprobojna tajga.
Postepeno se glečer otopio i povukao na sjever. Međutim, na obali balticko more stao je. Nastala je ravnoteža - atmosfera, zasićena vlagom, puštala je tek toliko sunčeve svjetlosti da glečer nije narastao i da se nije potpuno otopio.
Velike glacijacije su do neprepoznatljivosti promijenile topografiju Zemlje, klimu, biljni i životinjski svijet. Još uvijek možemo vidjeti njihove posljedice - uostalom, posljednja, Würmska glacijacija počela je prije samo 70 hiljada godina, a ledene planine su nestale sa sjeverne obale Baltičkog mora prije 10-11 hiljada godina.
Životinje koje vole toplinu povlačile su se sve južnije u potrazi za hranom, a njihovo mjesto zauzimale su one koje su bolje podnosile hladnoću.
Glečeri su napredovali ne samo iz arktičkih regija, već i iz planinskih lanaca - Alpa, Karpata, Pirineja. Povremeno je debljina leda dostizala i tri kilometra. Poput džinovskog buldožera, glečer je izgladio neravni teren. Nakon njegovog povlačenja ostala je močvarna ravnica prekrivena rijetkim rastinjem.
Ovako su izgledala polarna područja naše planete u neogenu i za vrijeme velike glacijacije. Područje stalnog snježnog pokrivača se udeseterostručilo, a tamo gdje su glečeri stigli, deset mjeseci u godini bilo je hladno kao na Antarktiku.
Klimatske promjene bile su najjasnije izražene u periodično nastajanju ledenih doba, koje su imale značajan utjecaj na transformaciju kopnene površine koja se nalazi ispod tijela glečera, vodenih tijela i bioloških objekata koji se nalaze u zoni utjecaja glečera.
Prema najnovijim naučnim podacima, trajanje glacijalnih era na Zemlji je najmanje trećina ukupnog vremena njene evolucije u proteklih 2,5 milijardi godina. A ako uzmemo u obzir duge početne faze nastanka glacijacije i njenu postepenu degradaciju, tada će za epohe glacijacije trebati gotovo isto toliko vremena koliko i topli uslovi bez leda. Posljednje ledeno doba počelo je prije skoro milion godina, u kvartarnom vremenu, a obilježeno je ekstenzivnim širenjem glečera - Velikom glacijacijom Zemlje. Pod debelim pokrivačem leda nalazili su se sjeverni dio sjevernoameričkog kontinenta, značajan dio Evrope, a možda i Sibir. IN Južna hemisfera Cijeli antarktički kontinent bio je pod ledom, kao i sada.
Glavni uzroci glacijacije su:
prostor;
astronomski;
geografski.
Prostorne grupe razloga:
promjena količine topline na Zemlji zbog prolaska Solarni sistem 1 put/186 miliona godina kroz hladne zone Galaksije;
promjena količine topline koju prima Zemlja zbog smanjenja sunčeve aktivnosti.
Astronomske grupe razloga:
promjena pol pozicije;
nagib zemljine ose prema ravni ekliptike;
promjena ekscentriciteta Zemljine orbite.
Geološke i geografske grupe razloga:
klimatske promjene i količina ugljičnog dioksida u atmosferi (povećanje ugljičnog dioksida - zagrijavanje; smanjenje - hlađenje);
promjene u smjeru okeanskih i vazdušnih struja;
intenzivan proces izgradnje planina.
Uslovi za ispoljavanje glacijacije na Zemlji uključuju:
snježne padavine u obliku padavina u uslovima niskih temperatura sa njihovom akumulacijom kao materijalom za rast glečera;
negativne temperature u područjima gdje nema glacijacije;
periode intenzivnog vulkanizma zbog ogromne količine pepela koji emituju vulkani, što dovodi do naglog smanjenja unosa toplote (sunčevih zraka) u zemljine površine i uzrokuje globalno smanjenje temperatura za 1,5-2ºS.
Najstariji glacijacija je proterozoik (prije 2300-2000 miliona godina) u Južnoj Africi, Sjevernoj Americi i Zapadnoj Australiji. U Kanadi je taloženo 12 km sedimentnih stijena u kojima se razlikuju tri debela sloja glacijalnog porijekla.
Uspostavljene drevne glacijacije (Sl. 23):
na granici kambrija i proterozoika (prije oko 600 miliona godina);
Kasni ordovicij (prije oko 400 miliona godina);
permski i Karbonski periodi(prije oko 300 miliona godina).
Trajanje ledenih doba je nekoliko desetina do stotina hiljada godina.
Rice. 23. Geohronološka skala geoloških epoha i antičkih glacijacija
U periodu maksimalnog širenja kvartarne glacijacije, glečeri su pokrivali preko 40 miliona km 2 - oko četvrtine ukupne površine kontinenata. Najveći na sjevernoj hemisferi bio je sjevernoamerički ledeni pokrivač, koji je dostigao debljinu od 3,5 km. Cijela sjeverna Evropa bila je pod ledenim pokrivačem debljine do 2,5 km. Postigavši svoj najveći razvoj prije 250 hiljada godina, kvartarni glečeri sjeverne hemisfere počeli su se postepeno smanjivati.
Sve do neogenog perioda postojao je par topla klima– na području otoka Spitsbergen i Franz Josef Land (prema paleobotaničkim nalazima suptropskih biljaka) tada su postojali suptropi.
Razlozi klimatskih promjena:
formiranje planinskih lanaca (Kordiljera, Anda), koji su izolovali arktičku regiju od toplih struja i vjetrova (podizanje planine za 1 km - hlađenje za 6ºS);
stvaranje hladne mikroklime u arktičkom regionu;
prestanak toka toplote u arktički region iz toplih ekvatorijalnih regiona.
Do kraja neogenog perioda povezivale su se Sjeverna i Južna Amerika, što je stvorilo prepreke slobodnom protoku oceanskih voda, uslijed čega:
ekvatorijalne vode okrenule su struju na sjever;
tople vode Golfske struje, koje su se naglo hladile u sjevernim vodama, stvorile su efekat pare;
velike količine padavina u vidu kiše i snijega naglo su porasle;
smanjenje temperature za 5-6ºS dovelo je do glacijacije ogromnih teritorija (Sjeverna Amerika, Evropa);
započeo je novi period glacijacije, u trajanju od oko 300 hiljada godina (periodičnost glečera-interglacijalnih perioda od kraja neogena do antropocena (4 glacijacije) je 100 hiljada godina).
Glacijacija nije bila kontinuirana tokom kvartarnog perioda. Postoje geološki, paleobotanički i drugi dokazi da su tokom tog vremena glečeri potpuno nestali najmanje tri puta, ustupajući mjesto međuglacijalnim erama kada je klima bila toplija nego danas. Međutim, ova topla doba su zamijenjena naletima hladnoće, a glečeri su se ponovo širili. Trenutno je Zemlja na kraju četvrte epohe kvartarne glacijacije i, prema geološkim prognozama, naši potomci će se za nekoliko stotina do hiljada godina ponovo naći u uslovima ledenog doba, a ne zagrijavanja.
Kvartarna glacijacija Antarktika razvijala se drugačijim putem. Nastao je mnogo miliona godina prije nego što su se glečeri pojavili u Sjevernoj Americi i Evropi. Osim klimatskih uslova, tome je doprinio visoki kontinent koji je ovdje postojao dugo vremena. Za razliku od drevnih ledenih pokrivača sjeverne hemisfere, koji su nestali, a zatim se ponovo pojavili, antarktički ledeni pokrivač se malo promijenio u svojoj veličini. Maksimalna glacijacija Antarktika bila je samo jedan i pol puta veća po zapremini od moderne i ne mnogo veća po površini.
Kulminacija posljednjeg ledenog doba na Zemlji bila je prije 21-17 hiljada godina (slika 24), kada se zapremina leda povećala na otprilike 100 miliona km 3. Na Antarktiku je glacijacija u to vrijeme pokrivala cijeli epikontinentalni pojas. Zapremina leda u ledenom pokrivaču je naizgled dostigla 40 miliona km 3, odnosno bila je otprilike 40% veća od današnje zapremine. Granica grudnog leda pomaknula se prema sjeveru za otprilike 10°. Na sjevernoj hemisferi, prije 20 hiljada godina, formirao se gigantski pan-arktički drevni ledeni pokrivač, koji je ujedinio Evroazijski, Grenlandski, Laurentijski i niz manjih štitova, kao i opsežne plutajuće ledene police. Ukupna zapremina štita premašila je 50 miliona km 3, a nivo Svjetskog okeana pao je za ne manje od 125 m.
Degradacija Panarktičkog pokrivača započela je prije 17 hiljada godina uništavanjem ledenih polica koje su bile dio njega. Nakon toga, "morski" dijelovi euroazijskog i sjevernoameričkog ledenog pokrivača, koji su izgubili stabilnost, počeli su se katastrofalno urušavati. Do kolapsa glacijacije došlo je za samo nekoliko hiljada godina (Sl. 25).
U to vrijeme s ruba ledenih pokrivača potekle su ogromne mase vode, nastala su gigantska pregrađena jezera, a njihovi prodori bili su višestruko veći nego danas. U prirodi su dominirali prirodni procesi, nemjerljivo aktivniji nego sada. To je dovelo do značajnog ažuriranja prirodno okruženje, djelomična promjena životinjskog i biljnog svijeta, početak ljudske dominacije na Zemlji.
Posljednje povlačenje glečera, koje je počelo prije više od 14 hiljada godina, ostalo je u ljudskom sjećanju. Očigledno, to je proces topljenja glečera i porasta nivoa vode u okeanu uz opsežne poplave teritorija koji je opisan u Bibliji kao globalni potop.
Prije 12 hiljada godina započeo je holocen - moderna geološka era. Temperatura zraka u umjerenim geografskim širinama porasla je za 6° u odnosu na hladni kasni pleistocen. Glacijacija je poprimila moderne razmjere.
U istorijskoj eri - oko 3 hiljade godina - napredovanje glečera događalo se u odvojenim vekovima sa nižim temperaturama vazduha i povećanom vlažnošću i nazvano je malim ledenim dobom. Isti uslovi su se razvili u poslednjim vekovima poslednje ere i sredinom prošlog milenijuma. Prije oko 2,5 hiljade godina počelo je značajno zahlađenje klime. Arktička ostrva bila su prekrivena glečerima u zemljama Sredozemlja i Crnog mora, na pragu nove ere, klima je bila hladnija i vlažnija nego što je sada. U Alpima u 1. milenijumu pr. e. glečeri su se pomerili na niže nivoe, blokirali planinske prevoje ledom i uništili neka visoko ležeća sela. U ovo doba došlo je do velikog napretka kavkaskih glečera.
Klima je bila potpuno drugačija na prijelazu iz 1. u 2. milenijum nove ere. Topliji uslovi i odsustvo leda u sjevernim morima omogućili su sjevernoevropskim pomorcima da prodru daleko na sjever. Godine 870. počela je kolonizacija Islanda, gdje je tada bilo manje glečera nego sada.
U 10. veku Normani, predvođeni Eirikom Crvenim, otkrili su južni vrh ogromnog ostrva, čije su obale bile obrasle gustom travom i visokim žbunjem, osnovali su ovde prvu evropsku koloniju, a ova zemlja se zvala Grenland , ili „zelena zemlja“ (što se sada nikako ne govori o surovim zemljama modernog Grenlanda).
Do kraja 1. milenijuma, planinski glečeri na Alpima, Kavkazu, Skandinaviji i Islandu takođe su se značajno povukli.
Klima je ponovo počela ozbiljno da se menja u 14. veku. Glečeri su počeli da napreduju na Grenlandu, letnje odmrzavanje tla postajalo je sve kratkotrajnije, a do kraja veka ovde je čvrsto uspostavljen permafrost. Ledeni pokrivač sjevernih mora se povećao, a pokušaji u narednim stoljećima da se uobičajenim putem stignu do Grenlanda završili su neuspjehom.
Od kraja 15. veka počelo je napredovanje glečera u mnogim planinskim zemljama i polarnim regionima. Nakon relativno toplog 16. veka, počeli su teški vekovi, nazvani Malo ledeno doba. Na jugu Evrope često su se ponavljale teške i duge zime 1621. i 1669. godine, zaledio se Bosforski moreuz, a 1709. ledilo se i Jadransko more uz obale.
IN 
U drugoj polovini 19. vijeka završava se malo ledeno doba i počinje relativno toplo doba koje traje do danas.
Rice. 24. Granice posljednje glacijacije
Rice. 25. Šema formiranja i topljenja glečera (duž profila Arktičkog okeana - poluostrvo Kola - Ruska platforma)
