Четвертичная история и ее характерные черты. Антропогеновый период. Жизнь в кайнозое

Последний геологический и ныне идущий четвертичный период был выделен в 1829 году ученым Жюлем Денуайе. В России его также называют антропогеновым. Автором этого названия в 1922 году стал геолог Алексей Павлов. Своей инициативой он хотел подчеркнуть, что именно данный период ассоциируется с появлением человека.

Уникальность периода

По сравнению с другими геологическими периодами четвертичный период отличается крайне малой длительностью (всего 1,65 млн. лет). Продолжаясь и сегодня, он остается незавершенным. Еще одна особенность - наличие в четвертичных отложениях остатков человеческой культуры. Этот период характеризуется многократными и резкими климатическими изменениями, кардинально влиявшими на природные условия.

Периодически повторяющиеся похолодания приводили к оледенению северных широт и увлажнению низких широт. Потепления вызывали ровно Осадочные образования последних тысячелетий отличаются сложным строением разреза, относительной кратковременностью формирования и пестротой пластов. Четвертичный период делится на две эпохи (или отдела): плейстоцен и голоцен. Граница между ними пролегает на отметке 12-тысячелетней давности.

Миграции флоры и фауны

С самого своего начала четвертичный период характеризовался близким к современному растительным и животным миром. Изменения этого фонда целиком зависели от череды похолоданий и потеплений. С наступлением оледенений холоднолюбивые виды мигрировали на юг и перемешивались с чужаками. В периоды повышения средних температур происходил обратный процесс. В это время сильно расширялась область расселения умеренно-теплой, субтропической и тропической флоры и фауны. На некоторое время исчезали целые тундровые ассоциации органического мира.

Флоре пришлось несколько раз приспосабливаться к кардинально меняющимся условиям существования. Многими катаклизмами за это время отметился четвертичный период. Климатические качели привели к обеднению широколиственных и вечнозеленых форм, а также расширению ареала травянистых видов.

Эволюция млекопитающих

Самые заметные изменения в животном мире затронули млекопитающих (в особенной степени копытных и хоботных Северного полушария). В плейстоцене из-за резких климатических скачков вымерло множество теплолюбивых видов. В то же время по этой же причине появились новые животные, лучше приспособленные к жизни в суровых природных условиях. Своего пика вымирание фауны достигло в период Днепровского оледенения (300 - 250 тысяч лет назад). Вместе с тем похолодание определило формирование платформенного чехла в четвертичном периоде.

В конце плиоцена юг Восточной Европы был домом для мастодонтов, южных слонов, гиппарионов, саблезубых тигров, этрусских носорогов и т. д. На западе Старого Света жили страусы и гиппопотамы. Однако уже в раннем плейстоцене животный мир стал радикально меняться. С наступлением Днепровского оледенения многие теплолюбивые виды перебрались на юг. В этом же направлении сдвигался ареал распространения флоры. Эра кайнозоя (четвертичный период в особенности) испытывала на прочность любые формы жизни.

Четвертичный бестиарий

На южных границах ледника впервые появились такие виды, как носорог, северный олень, мускусный овцебык, лемминги, белые куропатки. Все они обитали исключительно в холодных областях. медведи, гиены, гигантские носороги и другие теплолюбивые прежде жившие в этих регионах вымерли.

Холодный климат установился на Кавказе, в Альпах, Карпатах и Пиренеях, что заставило многие виды покинуть высокогорья и поселиться в долинах. Шерстистые носороги и мамонты заняли даже Южную Европу (не говоря уже о всей Сибири, откуда они попали в Северную Америку). Австралии, Южной Америки, Южной и Центральной Африки сохранилась благодаря собственной изоляции от остального мира. Мамонты и другие животные, хорошо приспособившиеся к условиям сурового климата, вымерли в начале голоцена. Стоит отметить, что несмотря на многочисленные оледенения около 2/3 поверхности Земли никогда не затрагивалось ледниковым покровом.

Развитие человека

Как уже упоминалось выше, разнообразные определения четвертичного периода не могут обойтись без «антропогенного». Стремительное развитие человека - наиболее важное событие всего этого исторического отрезка. Местом появления самых древних людей сегодня считается Восточная Африка.

Предковая форма современного человека - австралопитеки, принадлежавшие к семейству гоминид. По разным оценкам впервые они появились в Африке 5 миллионов лет назад. Постепенно австралопитеки стали прямоходящими и всеядными. Около 2 миллионов лет назад они научились изготавливать примитивные орудия труда. Так появился Миллион лет назад сформировались питекантропы, останки которых встречаются в Германии, Венгрии и Китае.

Неандертальцы и современные люди

350 тысяч лет назад появились палеоантропы (или неандертальцы), вымершие 35 тысяч лет назад. Следы их деятельности обнаружены в южных и умеренных широтах Европы. Палеоантропов сменили современные люди (неоантропы или homo sapines). Они первыми проникли в Америку и Австралию, а также колонизировали многочисленные острова нескольких океанов.

Уже самые ранние неоантропы почти ничем не отличались от сегодняшних людей. Они хорошо и быстро приспосабливались к климатическим переменам и мастерски научились обрабатывать камень. обзавелись костяными изделиями, примитивными музыкальными инструментами, предметами изобразительного искусства, украшениями.

Четвертичный период на юге России оставил многочисленные археологические памятники, относящиеся к неоантропам. Впрочем, добирались они и до самых северных регионов. Похолодания люди научились переживать с помощью меховой одежды и костров. Поэтому, например, четвертичный период Западной Сибири также ознаменовался экспансией людей, пытавшихся освоить новые территории. 5 тысяч лет назад начался 3 тысячи лет назад - железный. Тогда же в Месопотамии, Египте и Средиземноморье зародились очаги античной цивилизации.

Полезные ископаемые

Ученые разделили на несколько групп полезные ископаемые, которые оставил нам четвертичный период. Отложения последних тысячелетий относятся к разнообразным россыпям, нерудным и горючим материалам, рудам осадочного происхождения. Известны прибрежно-морские и аллювиальные месторождения. Самые важные полезные ископаемые четвертичного периода: золото, алмазы, платина, касситерит, ильменит, рутил, циркон.

Кроме того, большим значением отличаются железные руды озерного и озерно-болотного происхождения. К этой же группе можно отнести марганцевые и меднованадиевые залежи. Подобные скопления распространены в Мировом океане.

Богатство недр

Даже сегодня продолжают выветриваться экваториальные и тропические горные породы четвертичного периода. В результате этого процесса формируется латерит. Подобная формация покрыта алюминием и железом и является важным африканским полезным ископаемым. Металлоносные коры тех же широт богаты залежами никеля, кобальта, меди, марганца, а также огнеупорных глин.

В четвертичном периоде появились и важные нерудные полезные ископаемые. Это гравийники (их повсеместно используют в строительстве) формовочные и стекольные пески, калийные и каменные соли, сера, бораты, торф, а также лигнит. В четвертичных отложениях заключены подземные воды, которые являются основным источником чистой питьевой воды. Не стоит забывать и о многолетнемерзлых породах и льдах. В целом последний геологический период остается венцом геологической эволюции Земли, начавшейся более 4,5 миллиардов лет назад.

Четвертичный период начался 2,6 млн лет назад и длится до настоящего времени. Он является одним из трех периодов (66 млн лет назад - до настоящего времени) и следует за (23-2,6 млн лет назад). Антропоген разделен на две эпохи:

  • плейстоценовая эпоха, или плейстоцен (2,6 млн - 11,7 тыс лет назад);
  • голоценовая эпоха, или голоцен (11,7 тыс лет назад - до настоящего времени).

География

Основные географические изменения произошедшие за этот период времени включали формирование проливов Босфор и Скагеррак в ледниковые эпохи, которые соответственно превратили Черное и Балтийское моря в , а затем их затопление (и возвращение соленой воды) путем повышения уровня моря; периодическое затопление Английского канала, создание сухопутного моста между Великобританией и европейской частью света; периодическое появление сухопутного Берингийского перешейка, образующего мост между Азией и Северной Америкой; и периодическое внезапное наводнение скэблендэ северо-запада Америки ледниковой водой.

Нынешняя протяженность Гудзонова залива, Великих озёр и других крупных озёр Северной Америки является следствием перестройки Канадского щита с момента последнего ледникового периода; в течение четвертичного периода постоянно менялись береговые линии.

Климат

На протяжении всего четвертичного периода, планета вращалась вокруг Солнца. Небольшие сдвиги вызывали ледниковые периоды. Около 800 тыс лет назад возникла циклическая картина: ледниковый период длился около 100 тыс лет, за которым следуют более теплые межледники от 10 тыс до 15 тыс лет каждый. Последний ледниковый период закончился около 10 тыс лет назад. Уровни моря быстро росли, и континенты достигли своих нынешних очертаний.

Когда температура понижалась, ледниковые плиты распространялись от полюсов и покрывали большую часть Северной Америки и Европы, части Азии и Южной Америки, и всю Антарктику. С таким количеством воды, запертой в ледниках, уровень моря падает.

Животный мир

Птицы

В четвертичный период птицы продолжали развиваться во всем мире и населяли разнообразные места обитания. Однако многие гигантские нелатающие птицы вымерли, включая додо, или маврикийского дронта. Также исчезли крупные летающие птицы, включая тераторниса мерриама, который имел размах крыльев более 3,5 м, а вес около 15 кг.

Рептилии и амфибии

Вымершие рептилии, ящерицы и черепахи были больше, чем ныне существующие, а крокодилы - меньше, при этом у змей не было тенденции к определенному размеру тела.

Размер тела сыграл сложную роль в вымирании позднечетвертичных рептилий. Более крупные виды ящериц и черепах были явно затронуты механизмами вымирания, такими как чрезмерная эксплуатация и введение инвазивных видов, что привело к преобладанию крупногабаритных животных среди вымерших таксонов.

Морская фауна

С самого начала четвертичного периода киты и акулы доминировали в морях, и находились на вершине , над выдрами, тюленями, дюгонями, рыбой, кальмарами, ежами и микроскопическим планктоном, заполняющим нижний трофический уровень.

Человек

Фактически, четвертичный часто считается «эрой людей». Человек прямоходящий (Homo erectus ) появился в Африке в начале этого периода, и у него развивались большие мозги и более высокий интеллект. Первые современные люди эволюционировали в Африке около 190 тыс лет назад и рассеялись в Европу и Азию, а затем в Австралию и Америку. Наш вид сильно изменил наземную и морскую жизнь, и теперь, по мнению ученых, человечество вызывает глобальные изменения климата.

Растительный мир

Несмотря на значительные климатические различия между плейстоценовой и голоценовой эпохой, большая часть не изменилась. Плейстоценовая эпоха имела два основных климатических условия: ледниковый и межледниковый. В ледниковый период большая часть земли была покрыта льдом, а растительность была в основном тундровая, которая включала мхи, осоки, кустарники, лишайники и низкорослые травы; однако во время межледникового периода или времени, когда большая часть почвы не была покрыта льдом, существовали лесные массивы и хвойные леса. Возникновение произошло во время начала голоцена. Эта среда обитания позволила многим животным и растениям процветать. В течение этого периода развивались хвойные и лиственные леса, а также саванны, где паслись и процветали травоядные животные.

Тектоника . Глобальное похолодание, начавшееся в миоцене, в квартере привело к развитию гигантских покровных ледников Северного полушария (рис. 25). Вся история четвертичного периода слагается из чередований волн тепла и холода – климат стал главным фактором, определявшим специфику природных геологических процессов. Соответственно климатическим условиям накопления, все четвертичные отложения распределены между двумя разделами: плейстоценом и голоценом.

Плейстоцен объединяет отложения ледниковий и межледниковий.

Голоцен охватывает только послеледниковые (современные) накопления.

Во время ледниковых этапов господствующими агентами становились ледники, которые занимали до 30 % площади суши, а многолетняя мерзлота охватывала еще 20 %. В океанах до 50 % площади поверхности также покрывали шельфовые, припайные и плавучие льды. На суше ледниками накапливались толщи отложений моренных и водно-ледниковых. Близ границ ледников – в перигляциальных условиях формировались лессовые отложения. Атмосферная влага концентрировалась в ледниках, уровень океанов понижался на 100 м и более,обводненность суши снижалась. Под давлением ледников земная кора прогибалась, уклоны рек уменьшались – падала скорость течения. Поэтому в речных долинах господствовали процессы аккумуляции, что вело к накоплению избыточных толщ аллювия. Во время межледниковий и в голоцене влажность климата увеличивалась, происходило гляциокомпенсационное поднятие материков – уклоны рек возрастали. Реки активизировали эрозионную работу, размывали и выносили аллювий – в речных долинах возникали надпойменные террасы. Накапливались озерные и болотные отложения, формировались развитые горизонты почв.

Рис. 25. Океаны и суша позднего плейстоцена

В голоцене продолжилась альпийская складчатость, материки и океаны приобрели современные размеры и очертания (рис. 26).

Органический мир . Сильнее всего климатические колебания проявлялись в высоких и умеренных широтах, тогда как на экваторе их почти не ощущалось. Синхронно господству холодных либо теплых условий изменялись и все природные процессы: сужались либо расширялись климатические пояса и природные зоны. Во время оледенений расширялись пояса полярные, субполярные и умеренные – их границы смещались к низким широтам. Только во время оледенений распространялась специфическая природная зона – перигляциальная. Перигляциальной зоне характерны сплошная поверхностная многолетняя мерзлота, низкие температуры воздуха и малое количество атмосферных осадков. В таких условиях складывались своеобразные ксерофильные фитоценозы, сочетавшие характерные черты современных тундр и высокогорных степей.

Рис. 26. Океаны и суша голоцена

Климатические колебания обусловили многократные миграции животных и смену растительности. Расширение областей континентального климата привело к экспансии азиатских представителей фауны, захвативших территории Европы и Северной Америки. По данным Р. Флинта, из 119 видов млекопитающих, ныне обитающих в Европе и соседних частях Азии, 113 появились в четвертичном периоде благодаря миграции. Около 40 000 лет назад распространился человек современного облика. Примерно на рубеже с голоценом вымерли некоторые типично плейстоценовые виды млекопитающих: мамонты, носороги шерстистые, медведи и львы пещерные, лемминги копытные. В голоцене впервые в истории планеты сформировались природные зоны тундры, лесотундры и тайги. За последние сто лет по степени изменения земной коры техногенная деятельность вошла в состав ведущих геологических агентов.

Важнейшими событиями развития органического мира в четвертичном периоде явились следующие:

    становление современного состава биоты;

    широкое распространение представителей азиатской фауны в Северном полушарии;

    формирование современной структуры природной зональности;

    возникновение зон тундры, лесотундры и тайги;

    развитие и распространение человека разумного.

Характерной чертой четвертичного периода является формирование биосферы, т. е. тонкой воздушной, водной и почвенной оболочек земного шара, в которых сущест­вует жизнь. Биосфера образовывалась в течение миллио­нов лет из безжизненной геосферы, развивавшейся не­сколько миллиардов лет. Именно по этой причине в от­личие от климатов глубокой древности, когда биосфера отсутствовала, климатические условия четвертичного пе­риода могут соответствовать диапазону возможных изме­нений климата в будущем.

Последние 1,5-2 млн. лет характеризовались чередо­ванием длительных ледниковых периодов средней продол­жительностью 70-120 тыс. лет с более короткими межлед­никовыми периодами по 15-20 тыс. лет. Предпоследний теплый межледниковый период отмечался 75-120 тыс. лет назад. История цивилизации приходится на последний межледниковый период, начавшийся примерно 10-15 тыс. лет назад, в конце которого мы в настоящее время живем. Этот период получил название голоцена.

Согласно палеоклиматическим данным в течение по­следних 2 млн. лет средняя температура Земли была близ­ка к нынешней, т. е. порядка 15° С, и колебалась в пределах ±5-10° С при переходе от ледниковых к межлед­никовым периодам. На рис. 1 приведены результаты модельных расчетов температуры Земли за последние 4,5 млH. лет. Следует иметь в виду, что и для этого вре­мени термин «ледниковый-межледниковый» периоды не означал, что Земля полностью покрыта льдом или свобод­на от него. Есть основания полагать, что Северный Ледо­витый океан никогда не был полностью свободен ото льда, а Антарктический континент всегда покрывался ле­довым панцирем.

Наиболее подробные данные благодаря бурению и анализу колонок континентальных льдов в Гренландии, Антарктиде и других районах земного шара имеются о климате последних 150 тыс. лет. Точность анализа коло­нок льда для периода последних 50 тыс. лет существен­но повысилась в результате применения методов радио­углеродного анализа данных о вариациях отношения изо­топов 18 О/ 16 О.

На рис. 2 приведены результаты анализов климата Земли за последние 130-140 тыс. лет. Одна кривая ха­рактеризует результаты анализа колонок льда в Гренлан­дии пo кислороду, другая - в горах Франции - по ра­диоуглероду. Оба анализа независимо друг от друга указывают на наличие последнего ледникового периода примерно 15-80 тыс. лет назад и наступление 10-15 тыс. лет назад последнего межледникового периода. Чередова­ние этих периодов происходило в северном и южном полу­шариях.

Наиболее полно этот вопрос исследован при осущест­влении американской программы Climap (картирование климата). Были восстановлены ландшафты, температура поверхности воды, орография за последние 450 тыс. лет л более подробно за последний ледниковый период плей­стоцена. Методами спектрального анализа различных кос­венных показателей климата были установлены три пе­риодичности колебаний климата.

Период в 100 тыс. лет связан с практически таким же периодом колебания эксцентриситета земной орбиты (от­ношения фокального расстояния от Солнца до Земли к длине главной оси земной орбиты). Периодичность при­близительно в 40-43 тыс. лет связана с периодическими изменениями угла наклона плоскости экватора к плоско­сти орбиты Земли. Третий период порядка 19-23 тыс. лет связан с прецессией земной орбиты.

Таким образом, колебания ледниковых-межледниковых периодов в эпоху плейстоцена в значительной мере были обусловлены изменениями приходящей на Землю солнеч­ной радиации в результате колебаний параметров земной орбиты. Ниже мы рассмотрим и другие факторы, ответ­ственные за изменения климата.

Рекомендуем почитать