Глава I. Что такое четвертичный период?

Глава I. Что такое четвертичный период?

Только прикоснувшись к познанию прошлого, мы можем по-настоящему понять истинную ценность жизни.

И. А. Ефремов («Дорога ветров»)

Эра, период, эпоха — понятия, относящиеся к истории нашей планеты и обоснованные наукой о Гее — Земле — геологией. Последний крупный отрезок истории Геи, на протяжении которого оформились ее современные ландшафтные пояса, уже давно называют во всем мире четвертичным периодом. С ним связано множество других понятии и терминов, часть которых известна нам хотя бы понаслышке еще со школьной скамьи. Плейстоцен и голоцен, ледниковые эпохи и межледниковья, ледники и морены, валуны и лессы, многократные колебания уровня океана, мамонт и волосатый носорог, палеолит и неолит, неандерталец и кроманьонец — вот лишь минимальный набор таких символов, за каждым из которых стоит масса взаимосвязанных понятий и событий, происшедших в этот четвертичный период.

Четвертичному периоду посвящены исследования многих тысяч пытливых ученых самых различных отраслей знания.

Геологи исследовали при помощи инструментальных съемок и бурения распределение, характер, состав и мощность напластований осадков, накопившихся за этот период в озерах, речных долинах, на склонах и у подножий хребтов, на приморских низменностях. Определили число, уровни и возраст речных, озерных и морских террас, сопоставили (скоррелировали) их по времени на огромных пространствах материков. Почти то же самое проделали океанологи с морским дном во всех морях и океанах при помощи усовершенствованных эхолотов, грунтовых трубок и новейших радиолокаторных приборов.

Почвоведы изучили закономерности и условия почвообразовательных процессов на различных грунтах, в разных зонах и климатах — в тундрах и тайге, в лесах и саваннах, в степях, пустынях и в тропических джунглях.

Климатологи воссоздали климатические и погодные условия, существовавшие на Земле в течение этого периода, создали новое направление в науке — палеоклиматологию.

Гляциологи — они же ледниковеды, отсняли и картировали, исследовали бурами и эхолотами толщи малых и больших ледников всех континентов, изложили историю давно исчезнувших ледовых щитов и предсказали ближайшее будущее горных и равнинных льдов Европы, Азии, Америки, Гренландии и Антарктиды.

Мерзлотоведы изучили условия и закономерности образования, распределения в пространстве вечномерзлых грунтов, их таяния, размывания и переработки водами речных потоков, озер и морей.

Физики и химики разработали и обосновали методику определения абсолютного возраста осадков по минеральным образцам пород и органическим остаткам — раковинам, костям, древесине на основе магнитных, люминесцентных, радиоизотопных и иных методов.

Математики также внесли свою долю мозговой энергии в цифровые обоснования и развитие теории колебаний климата и зависимости его от солнечной активности.

Археологи перекопали и расчистили ножами и щетками десятки тысяч кубометров грунта лессов, суглинков и пещерных отложений в поисках артефактов,[1] остатков пищи, жилищ и костей древнейших и древних людей, а антропологи перемерили во всех возможных направлениях и объемах обнаруженные черепа и другие кости наших далеких предков, живших в каменном веке.

Палеоботаники собрали десятки тысяч образцов ископаемых семян, плодов, листьев, древесины, отмыли миллионы образцов зерен, пыльцы и спор, разработали диаграммы смены растительного покрова на протяжении тысячелетий.

Наконец, палеозоологи скрупулезно собрали обломки сотен тысяч ископаемых костей, скорлупок наземных и водных моллюсков, хитиновых покровов насекомых, произвели сотни тысяч замеров, сравнений, сопоставлений древних образцов с современными.

На международных конгрессах Ассоциации по изучению четвертичного периода (INQUA) через каждые четыре года производится обсуждение достигнутых за это время результатов.

К чему, с какой целью была проведена и проводится такая гигантская исследовательская работа? Почему именно четвертичный период привлек столь разносторонние и могучие научные силы?! Ответ на эти вопросы довольно прост. С четвертичным периодом связана вся история развития человека и человечества, современной флоры и фауны, растительности и животного мира, а на тоненькой четвертичной оболочке нашей планеты зиждется все хозяйство и благополучие живущих миллиардов людей и их грядущих поколений.

В задачу автора не входит изложение всех современных представлений об истории четвертичного периода, мы ограничимся только частью истории его фауны в Северном полушарии.

Для того чтобы дальнейшее изложение было понятно широкому читателю, необходимо дать некоторые современные представления о физических явлениях, которые происходили в биосфере на протяжении четвертичного периода.

Этот период начался около 3—5 миллионов лет тому назад, когда в высоких и средних широтах впервые сказались похолодания. Впрочем нижняя хронологическая граница, отделяющая четвертичный период от теплого третичного периода, до сих пор проблематична и спорна. Дело в том, что различные ученые при определении ее предлагают свои критерии: начало похолодания климата по разным косвенным показателям; смену теплолюбивой растительности на холодовыносливую; такую же смену животного мира и первое появление человекообразных существ. Не все эти явления совпадают во времени и пространстве, а поэтому споры, предложения и переработки неизбежны. Русский геолог академик А. П. Павлов предложил даже вообще отказаться от наименования четвертичный период, а называть его антропогеном, т. е. периодом появления и жизни «венца творения» — антропоса — человека.

Однако в середине XX в. выяснилось, что человекообразные существа появлялись и развивались на смежных материках по-разному. В Европе и Азии это произошло около полумиллиона лет тому назад, а в Африке зинджантропы и австралопитеки существовали уже за 1700 тысяч и даже 2700 тысяч лет до наших дней.

Итак, европейцам и азиатам надо, очевидно, пользоваться своими местными критериями. Здесь, в Евразии, все события, связанные со сменой и формированием климатов, флор и фаун, с появлением и с историей человека укладываются в последний миллион лет.

В четвертичное время на всей планете происходила серия похолоданий, вызывавшая местами оледенения хребтов и даже равнин. Поэтому этот период (или век) называют также ледниковым (рис. 1). Холодные «фазы» во время которых развивались оледенения («гляциалы»), разделялись «фазами» потеплений — межледниковий («интергляциалов»). Четыре европейских оледенения — гюнц, миндель, рисс, вюрм, разделенных тремя межледниковьями, принято называть плейстоценом.[2] В очередном — четвертом — интергляциале (голоцене) живем и мы в нашу относительно теплую эпоху. Природа и факторы похолоданий и потеплений на нашей планете до сих пор слабо выяснены. Имеются сторонники внешних — космических и астрономических — причин изменения климата: периодического изменения интенсивности излучения Солнца, наклона оси эклиптики, движения нашей галактики в космосе, — и сторонники земных — «внутренних» — планетных причин: горообразовательных движений, изменений очертаний континентов, ведущих к смене морских течений, колебаний уровня океана, и т. п. Вернее же считать, что имел и имеет значение комплекс космических и планетных причин. Как бы то ни было, именно климатические колебания на протяжении всего четвертичного периода имели решающее значение для формирования современной флоры и фауны Земли. При похолоданиях климата наибольшие изменения экологической обстановки происходили, естественно, в высоких широтах и в умеренных поясах Земли. Амплитуда климатических изменений в тропической зоне была меньше, и органический мир сохранил там до наших дней дочетвертичный облик — облик третичного периода с его вечнозеленой растительностью, жаркими пустынями и саваннами, крупными пресмыкающимися, жирафами, бегемотами и голыми слонами.

Рис. 1. Палеоклиматическая кривая четвертичного периода Европы.

В эпохи похолоданий в горах накапливались ледовые шапки, которые, разрастаясь, образовывали мощные ледяные языки и щиты, выползавшие с севера Европы и Америки на равнины. Накопление льдов на материках вело к падению уровня мирового океана и обсыханию обширных площадей шельфа. Британские, Японские острова сливались с Евразией в одно целое. Черное, Балтийское моря и Северный полярный бассейн превращались в замкнутые водоемы. Уже давно было подсчитано, что если растопить современные ледники Гренландии и Антарктиды, то уровень океана повысится на 50 м, т. е. будет затоплен Ленинград, а Черное море прорвется в Каспий.

Медленно двигаясь по склонам и равнинам из очагов зарождения, ледники производили колоссальную работу, перетаскивая огромные массы рыхлого грунта и окатанных камней — валунов. Эти массы терригенного материала, отложенные ледниками, принято называть моренами.

В летние сезоны, особенно эпох потеплений — межледниковий, с поверхности и вдоль окраин ледников сбегали бурные потоки. Они несли массу взмученного материала, смытого с ледника, отлагая его в приледниковых разливах, образуя мощные гряды щебня, песка и ила. Эти гряды называют флювиогляциальными, т. е. рожденными ручьями ледников. Приледниковые разливы бывали весьма обширны и из застойных озер превращались иногда в широкие потоки. Такие разливы прорывались в смежные ложбины и верховья рек южного направления, образуя катастрофические наводнения. Предполагают, что гибель многих десятков тысяч крупных зверей и особенно мамонтов в долинах рек Русской равнины могла происходить именно в результате таких наводнений.

При дальнейшем таянии и отступании приледниковые водоемы и гряды песка, гравия, ила на их днищах обсыхали. В сухом и холодном климате ледниковых эпох происходило развевание ветрами незащищенного растительностью грунта обсохших днищ на огромных пространствах. Мельчайшая пыль, выносимая отсюда ветрами, оседала за сотни километров на склонах и у подножий возвышенностей, образуя вдоль долин рек мощные толщи плодородных лессов.

В горных районах развивались между тем свои события. Горные хребты так называемой альпийской складчатости, возникшие еще в третичном периоде, продолжали активно формироваться и в четвертичном. Неотектонисты — геологи, изучающие новейшие движения земной коры, — считают, что Альпы, Кавказ, Тянь-Шань и Гималаи выросли на 2—3 км в течение жизни нескольких тысяч поколений первобытных людей. Подъемы хребтов при разгрузках их от таявших ледников, прогибание смежных впадин, ложбин и днищ морей, грандиозные извержения вулканов, например Эльбруса, Арарата, Демавенда, сопровождавшиеся обширными растеканиями лав и выбросами пепла, врезки и перестройки русел рек были фоном развития органического мира горных стран и прилежащих к ним равнин.

Влияние крупных колебаний климата не ограничивалось образованием горных и равнинных ледников. В Северной Азии и на Аляске в условиях сухого климата и малоснежья ледники формировались только на немногих хребтах. Зато там развивалось подземное оледенение с образованием многолетнемерзлых грунтов. Такое оледенение было в эпохи похолоданий и в средних широтах Европы. Даже теперь оно занимает еще до 10% площади всей суши.

Горные и равнинные ледники, подземное оледенение («вечная мерзлота») оказывали мощное влияние на формирование растительных ландшафтов и животный мир. На равнинах в приледниковой зоне и при мерзлых грунтах развивались тундростепи, а в горах — гольцы, луга, лугостепи и леса по ущельям. Такие фитоландшафты заселялись обильной мамонтовой фауной. При образовании морен, озов (или сельг), мерзлых толщ лессов, озерных котловин и речных долин создавались особые условия для захоронения остатков животных.

Наконец, колебания уровня морей и океанов, размывание заледенелых грунтов и пространств суши, сопровождавшиеся образованием проливов, островов либо материковых мостов, обусловили изоляцию либо возможности расселения животных.

Как правило, мощность четвертичных отложений невелика — на водоразделах она не более нескольких метров, а на каменистых плато и в горах измеряется сантиметрами. Однако в ложбинах сноса — в долинах рек и в предгорьях — толщи перемытого аллювия, делювия и эоловых лессов достигают местами сотен и более метров.

Во второй половине четвертичного периода, примерно за 200—250 тысяч лет до наших дней, растительный и животный мир стал ощущать качественно новый фактор — влияние первобытного человека. Это влияние нарастало как лавина. К исторической эпохе и особенно на протяжении последних двух столетий окультуренное человечество стало уже главным фактором обеднения и преобразования растительного и животного мира нашей планеты. Многие виды животных и растений были сознательно или бессознательно уничтожены. В таблице (см. вкл., с. 16) дана самая общая схема смен климатов, ландшафтов, человеческих культур и териофаун на протяжении четвертичного периода.