Предыдущая страница реферата | 17  18  19  20  21  22  23  24  25  26  27 | Следующая страница реферата

Помню подвижное лицо Мейена, его живые глаза, даже, кажется, победное поблескивание очков в темной оправе — все в его внешности во время рассказа о завершенном исследовании передавало, сколько радостных минут он пережил, открыв такой феномен природы.

— Судя по палеонтологическим свидетельствам,— говорил он, морозные зимы захватывали полярные области лишь в отдельные эпохи.

Трудно быстро переварить такое. Еще труднее отойти от привычной мысли, что существование крупных полярных шапок снега и льда, подобных современным, не следует считать вечным. А Мейен продолжал:

— Мы должны искать ответ не на вопрос, почему в раннем карбоне или в какой-то иной эпохе у Земли не было ледниковых шапок, а на вопрос, отчего они иногда образовывались и меняли весь климат планеты.

Что ж, в таком случае великое пермокарбоновое оледенение исключительно вдвойне. Значит, все-таки аритмия. Тем интереснее попытаться выяснить ее причины.

Для нас с вами также важно, что ко всем значительным изменениям климата были приурочены более или менее крутые повороты в развитии жизни на Земле.

В силуре (440 млн. лет назад) растения стали заселять сушу. Как раз в эпоху похолодания, когда ледяная шапка занимала весь северо-запад Африки. Выли они мелкие, без корней и листьев, самые примитивные из сосудистых — псилофиты. Хотя странно, конечно, почему такая акция пришлась на малоподходящую по климату эпоху.

, О причинах выхода растений на сушу высказывались разные соображения. Говорили, например, о захвате свободных экологических ниш. Как будто их трудно было найти, не выбираясь из океана. И сегодня в морях плотно заселены хорошо прогреваемые, богатые пищей шель-фовые воды. А вдали от них — реденько. Для переселенцев — сколько угодно мест. Вряд ли в древнейшие времена было иначе. Так что для захвата свободных ниш нашлись бы закоулки и в более привычных подводных пределах. Поэтому сомнительно, чтобы кто-то по доброй воле стал бы вылезать на сушу — в с6И!ршенно чуждую среду. А коль скоро все-таки вылез, to, надо думать, не от хорошей жизни. Наверное, деваться было некуда: или переселяйся, или вымирай.

Мы с вами еще вплотную займемся тем, почему это, произошло именно в силуре и что могло создать тогда экстремальную ситуацию. Здесь же только давайте отметим: то было время одного из климатических сдвигов.

А вот чем оказались отмечены некоторые другие.

В связи с безморозным ранним карбоном, северное на селение которого так заинтересовало Мейена, ученый напоминает о важном обстоятельстве. Солнце тогда ходило по небу так же, как сейчас, и в высоких широтах оно на зимние месяцы скрывалось за горизонтом, после; чего, естественно, наступала теплая арктическая ночь.
И в этой темноте многие дни стояли заросли плаунов?
- Странный ландшафт! — говорил ученый.— Его трудно себе представить. Палеоботаники привыкли к облику еврамерийских плауновидных. Это были деревья с раскидистыми кронами. Совсем иначе выглядели арктические плауны. Через мои руки прошли тысячи!
экземпляров, но лишь в редких случаях я наблюдал ветвящиеся стебли. Обычно это прямые палки без ответвлений и веточных рубцов. Потолще у одних родов и видов, потоньше у других. Стволы росли несколько лет.
Получались длинные, не ветвящиеся, с пучком живых листьев наверху и ежиком отсохших пониже. Да, очень странный ландшафт: по берегам рек и озер унылая щетка из палок разной величины; некоторые стволы падают, вода подхватывает их и несет, наваливая кучами в заводях...

«Вымерла», по словам ученого, безморозность, вымерли и невероятные растения.

Когда в середине карбона в преддверье великого оледенения установилась сезонность климата, флора Земли по-своему отреагировала на такое «нововведение». Растения обрели способность с угасанием лета как бы засыпать. Они продолжали жить, прекращая рост до наступления теплых дней. О том сегодня рассказывают ископаемые корданты, которые одними из первых обрели в то время годичные кольца роста.

Переход от теплого мезозоя («средняя жизнь») к холодам кайнозоя («новая жизнь») ознаменовался (60 млн. лет назад) решающим событием в жизни, обитателей Земли. Появились теплокровные млекопитающие, животные, обладающие ценнейшим качеством при неустойчивости температуры воздуха — способностью регулировать температуру тела. Иными словами, способностью создавать для своей жизнедеятельности в некотором смысле искусственную среду. Живая природа в очередной раз продемонстрировала поразительную изощренность.

В общем, сильное действие климатического пресса на изменчивость земной биоты очевидно.

Каковы же причины крупных климатических перемен на нашей планете? Они так давно обсуждаются в науке, что, кажется, высказано все, что смогло предоставить на заданную тему человеческое воображение. Как водится, фигурируют и космические силы...

Это уже становится каким-то стандартом мышления — сталкиваясь с особо сложной проблемой, растерянно озирать заоблачные дали: не там ли ответ? Как будто наша планета начисто лишена динамичных сил, способных приводить в действие многоступенчатые процессы. Я уже говорил, что некоторые «космические» догадки, в общем-то, напоминают попытку отложить решение вполне земных проблем на потом. Хотя, конечно, Земля — часть Вселенной, и космос не может не воздействовать на нее. Вопрос, по-видимому, в степени воздействия.

Солнце для нашей планеты — главный излучатель энергии. Как без него представить себе формирование климата! Но сильные колебания этого климата... Оно ли за них в ответе?

Миллиарды лет назад наше светило действительно посылало на Землю гораздо меньше тепла и света, чем сейчас. Однако уже к началу палеозоя (570 млн. лет назад) особой разницы практически не существовало. Считается, что светимость Солнца весьма устойчива и растет очень медленно — около 1 процента за 100 млн. лет.

А пульсации? Хорошо известно, что активность Солнца (появление на его поверхности пятен, вспышек, протуберанцев с последующим коротким усилением радиации) растет и ослабевает Каждые 11 лет. Вдвое больший цикл — 22 года — чередование магнитной полярности пятен (смена знаков магнитных полюсов). Некоторые данные позволяют говорить о 90-летних циклах. Сравнительно недавно академик Андрей Борисович Северный с сотрудниками Крымской астрофизической обсерватории АН СССР открыл Пульсации Солнца с периодом 160 мин. Затем бирмингемская группа английских ученых обнаружила 5-минутные колебания.

На какую из этих пульсаций можно возложить ответственность смены климатов с неравными промежутками в Долгие миллионы лет?

Когда детально исследовали древние отложения в озерах Австралии, то установили, что периодические чередования плотности отложений с 11-, 22- и 90-летней цикличностью неизменны в течение всех последних 660 млн. лет.

— Никаких существенных изменений в солнечных циклах примерно за последний миллиард лет не произошло,— считает академик Северный.

Но может, дело в переменчивости положения поверхности Земли по отношению к потоку солнечных лучей?

О вероятности некоторого непостоянства земной орбиты астрономы заговорили еще в прошлом веке. Позже югослав М. Миланкбвич вроде бы даже нашел этому математическое обоснование: цикличность в десятки тысяч лет. Орбита Земли то вытягивается, то приближается к круговой, и наша планета временами оказывается то дальше от Солнца, чем обычно, то ближе. Это вычисленное для последнего миллиона лет «дальше» действительно совпало с недавними короткими ледниковыми эпохами, а «ближе» — с межледниковьем. Подобные вещи всегда впечатляют. Но восторги оказались преждевременны. Главное возражение: такие же непостоянства орбиты должны бы происходить и в более ранние эпохи, признаков же покровных оледенений в течение почти 200 млн. лет в мезозое и начале кайнозоя не обнаружено.

Как видите, космические силы далеко не всевластны
на нашей Планете.

А что же в семействе «земных» гипотез? Не обошли ли они своим вниманием изменчивость планетарный
климатов? Разумеется, нет. Слово их авторам.

«Главное — концентрация водяного пара в атмосфере. Она выше — парниковый эффект сильнее, и наоборот. Отсюда сильные похолодания и потепления».

«Ничего похожего. К Земле, изолированной от Солнца облаками, приходит меньше энергии. Вот тут и наступает похолодание. С ним уменьшается испарение. А становится меньше облаков, лучше греет Солнце. Но приходит тепло, начинается активное испарение, появляется больше облаков. Опять похолодание»...

Кто тут ближе к истине — предмет дискуссий.

Вот еще одна гипотеза, очень популярная среди современных ученых. В ней главное — непостоянство содержания углекислого газа в атмосфере. С ним тоже, как вы помните, может быть связан парниковый эффект.

Ленинградский ученый, член-корреспондент АН СССР М. И. Будыко в конце 70-х гг. сделал интересные расчеты. Он произвел как бы оценку масс известняков и углеводородов, отложившихся в земной коре в разные геологические периоды. И отсюда вывел, как менялось, начиная с кембрийских времен, содержание углекислого газа в атмосфере.

Менялось, оказывается, сильно. Сегодня его концентрация упала до трех сотых процента. А 600 млн. лет назад была раз в десять больше. Уже в ордовике и силуре, то есть спустя 100 млн. лет, она начала уменьшаться. Но в девоне (еще через столько же) снова взвилась вверх — достигла почти половины процента. Правда, с той поры стала неуклонно снижаться. Неравномерно, с временными подскоками, но снижаться.

Все это выглядит особенно красноречиво в сопоставлении с рядом других расчетов. Первые касаются степени зависимости парникового эффекта от состояния атмосферы. Если бы в ней сегодня углекислого газа уменьшилось вдвое, это снизило бы среднюю температуру на Земле на 3—5°С. А если бы углекислоты вдвое возросло, то потеплело бы градуса на 2—4 (для полярных областей даже больше — на 5—9°С). Каков же должен был быть эффект во времена пиковых подскоков — в 10 раз и более!

Правда, тут надо учесть, что при большом повышении температуры происходит то, о чем говорится в предыдущей гипотезе,— усиливается испарение океана, Землю все плотнее окружает многослойная облачность, поверхность планеты недополучает солнечной энергии и потепление сокращается. Но это уже, так сказать, нюансы. Главное в прямой зависимости: больше углекислого газа в атмосфере — на Зеэдле теплее.

Справедливость зависимости была как будто бы Подтверждена и тогда, когда научились о приемлемой точностью (до полуградуса) определять палеотемпературы.
Тогда, похоже, изобрели «геологический градусник».
Его действие основано на соотношении изотопов кислорода—16 и 18. Дело в том, что в водяных парах концентрируется больше легкого изотопа 16. Чем холоднее воздух, тем труднее в нем удерживаться кислороду.
18, он возвращается обратно в океан. И наоборот, чем теплее на Земле, тем меньше в морской воде этого тяжелого изотопа. Однако где же раздобыть сегодня пробу той бирюзовой волны, что весело окатывала берега, скажем, меловых или горских континентов?

Задача не так безнадежна, как может показаться.
Тут есть одна хитрость. Коль скоро в морской воде существует определенное соотношение изотопов кислорода, то оно будет сохраняться во всех веществах, содержащих этот элемент и присутствующих в океане. Во всех, в том числе и в углекислом кальции, из которого многие жители подводного царства строят свои раковины.
Находить древнейшие, хорошо сохранившиеся раковины тоже непросто. Но это уже реальное занятие.
А дальше — вопрос совершенства техники химического
анализа. От нее — точность определений соотношения
изотопов кислорода в раковине. А значит, и достоверность палеотемпературы тех океанских вод, в которых; некогда пребывал давно исчезнувший хозяин подводного домика.

Таким «градусником» и удалось измерить средние палеотемпературы на поверхности Земли вплоть до кембрия. На графике это выглядит как волнистая кривая с буграми и ямами.
Так вот, ход кривой во многом совпадает с колебаниями концентрации углекислого газа в атмосфере в течение тех же сотен миллионов лет. Похожие подъемы и провалы. В девоне (400 млн. лет назад), когда средняя температура земной поверхности" поднималась до
очень высокой отметки — до 28°С, содержание углекисло
ты в воздухе составляло 0,45 процента — в 15 раз больше, чем сейчас (современная средняя температура земной поверхности 14°С). В юрском и начале мелового периода (200—100 млн, лет назад) уровень углекислоты достигал 0,25 процента, и климат был соответственно теплым: 22—27°С.

Но есть и серьезные несовпадения кривых. Конец ордовика (450 млн. лет назад) и силур отмечены оледенением, температура тогда упала ниже современной, а концентрация углекислоты была существенно выше. Еще раньше, в позднем кембрии, наоборот, при относительно пониженном ее уровне климат был очень теплом.

Эти противоречия не позволяют ряду ученцх согласиться с тем, что основной виновник сильных колебаний земных климатов найден. Они за признание другой гипотезы. В той главное — смена наступлении океана на сушу и отступлений (трансгрессий и регрессий).

Когда затопляются большие пространства материков, поверхность Земли уже иначе, чем прежде, отражает солнечную энергию, и это якобы все решает. Вода действительно поглощает существенно большую долю солнечного излучения, нежели суша, в некоторых случаях раз в десять (по сравнению с пустынями). Поэтому во время трансгрессий, когда очень сильно увеличивается пространство, захваченное морями и океанами, отражается гораздо меньше солнечной радиации. И потому на Земле должно наступить потепление. Климат будет более влажным. Ну а во время регрессии, наоборот, увеличивается площадь суши, и всему механизму отражения — поглощения полагается работать в противоположном направлении и приводить в конечном счете к похолоданию, к большей сухости атмосферы.

Такова гипотеза: смена трансгрессий и регрессий— двигатель долговременных климатических колебаний на нашей планете.

Подтверждается ли она? Отчасти да. Скажем, начало величайшего наступления океана в кембрии -(570 млн. лет назад) действительно совпадает с потеплением. То же происходит и в начале мелового времени (135 млн. лет назад). Пермокарбоновое оледенение (300 млн. лет назад) приходится на регрессию.

А дальше, увы, противоречия. Ордовик-силурийское оледенение как будто связано с регрессией. Но она была относительно непродолжительной и, главное, произошла на фоне длительной трансгрессии — крупнейшей в палеозое, когда уровень океана поднимался на 300 м выше современного. И еще. Начало теплой и влажной юры (185 млн. лет назад) —это продолжение одной из самых глубоких регрессий океана. Он отступил, обнажив огромные пространства суши. Однако «полагающегося» похолодания не наступило.

Вот такие есть несовпадения, мешающие и эту гипотезу признать справедливой.

Что же остается? Опять с надеждой вглядываться в космические дали? Не найдется ли там еще что-нибудь подходящее для управления земными делами? Известно, например, время оборота Солнечной системы вокруг центра галактики — галактический год продолжительностью 230 млн. лет. Некоторые климатологи уже примёриваются к этому циклу: совпадет — не совпадет?

Между тем их оппоненты справедливо утверждают, что силы земные далеко еще не познаны. Только искать неизученное следует не в ближайших пределах, не на поверхности.

По их мнению, наиболее вероятные колебатели климатов— все-таки углекислый газ и подвижность уровня гидросферы, А как же противоречия? Оказывается, таковые существуют лишь до тех пор, пока не задаешься вопросом об устройстве механизма, регулирующего прибыль и убыль
углекислого газа в атмосфере, и пока не спрашиваешь о причинах трансгрессий и регрессий.
Что ж, давайте зададим себе и эти вопросы.

Основные поставщики углекислоты — рифты и вулканы. Колебания концентрации углекислого газа в атмосфере во многом совпадают с тем, в каком количеств* поступали на поверхность Земли вулканические породы Эти поставки тоже были неравномерны. Отчего? «Оттого, что с разной скоростью происходило перемещение плит»,— утверждают мобилисты.

Да ведь и спрос на углекислый газ не был всегда постоянным. То «вошли в моду» скелеты, то растительность заполонила материки... Потребление росло. Огромное количество углекислоты, законсервированной в морских осадочных отложениях, ушедших на сушу, в значительной степени изымалось из оборота. Отсюда, по-видимому, неуклонное снижение ее концентрации, начиная с девона. Бывало, конечно, что потребителей становилось меньше. Тогда соответственно и концентрация не снижалась.

Рекомендуем скачать другие рефераты по теме: архитектура реферат, диплом вуза.





Предыдущая страница реферата | 17  18  19  20  21  22  23  24  25  26  27 | Следующая страница реферата