4531-1 (645484), страница 2
Текст из файла (страница 2)
В результате поддвигания океанической коры под континенты (субдукции) вдоль северного берега Тетиса и в обрамлении Тихого океана сформировались глубоководные желоба, островные дуги, а в краевых частях континентов - протяженные вулканические горные пояса. Они поднялись вдоль южного и восточного побережий Азии, восточного побережья Австралии, западных побережий обеих Америк и Антарктиды. Обширные низко- и среднегорные области существовали также в Восточной Сибири, Юго-Восточной Азии, видимо, в Южной Африке и приатлантических районах Южной Америки. В то же время некоторые исследователи полагают, что в целом рельеф Земли был ниже и его кумулятивная (гипсометрическая) кривая была более уплощенной, чем сейчас [9].
Уровень Мирового океана. Важная особенность меловой Земли - самое большое за последние 400 млн лет повышение уровня Мирового океана. Это был воистину всемирный потоп, охвативший все континенты. Правда, в отличие от легендарного библейского потопа воды не затопили возвышенности и горы. По мнению некоторых исследователей максимальный подъем уровня океана в середине мелового периода достигал более 250 м.
Другие специалисты считают эту оценку завышенной. Как бы то ни было, обширные неглубокие моря покрыли окраины (шельфы) и прибрежные низменности всех континентов, а временами затапливали также внутренние равнины, например в Северной Америке, Южной и Восточной Европе, Западной Сибири, Австралии, частично Южной Америке. Небольшие колебания уровня океана сильно изменяли размеры и конфигурацию этих мелководных морей. Между морями часто возникали широкие проливы, разрезавшие сушу на крупные острова или архипелаги. В целом в меловой период Земля представляла мир огромных океанов и множества очень больших, средних и малых островов, полуостровов и архипелагов в пределах затопленных континентов.
Температура океана. Изучая изотопы некоторых раковин, главным образом микроскопических фораминифер, живших в поверхностном слое океана и на его дне, можно (при некоторых правдоподобных допущениях) оценить температуры поверхностных и донных вод этого океана. Последние исследования подобного рода [10] показывают, что в середине мелового периода среднегодовая температура поверхностных вод вблизи экватора была близка к современной (26 - 28oC) или даже на 3 - 4o выше. Вблизи 60o ю.ш. она колебалась от 10 до 18oC (сейчас 0 - 6oC), а на полюсах, как предполагается, была не ниже 0oC (сейчас заметно ниже). Температура донных вод на экваторе и вблизи 60o ю.ш. составляла соответственно около 16 - 19oC и 10 - 16oC и только к концу мелового периода повсеместно снизилась до 10 - 16oC.
Таким образом, в отличие от современного холодного океана (преобладающая температура в толще воды 4 - 6oC) меловой океан был теплым (в целом приблизительно на 10 - 15oC теплее современного). Подобное состояние океана не могло не сказаться на характере циркуляции, расслоении и вентиляции его вод, седиментации и условиях обитания организмов в океане.
Течения. Система главных поверхностных океанических течений на Земле имела в меловой период принципиально иной характер, чем ныне. Большинство исследователей считает, что из восточной экваториальной части Тетиса в его тропические центральную и западную части и далее снова в Тихий океан проходило мощное теплое течение - продолжение или ветвь северного экваториального течения Тихого океана [11]. Оно обусловливало весьма теплый климат и накопление своеобразных осадков в прилежащих районах Европы и Северной Америки.
Потеплению, по-видимому, способствовали отдельные ветви теплого течения, проникавшие на север вдоль меридиональных морей, эпизодически возникавших к востоку и западу от Урала, между Европой и Гренландией и на западе Северной Америки, у подножья Кордильер. Вместе с теплыми течениями распространялась на север тепловодная морская фауна из Тетиса. Южная ветвь экваториального течения восточного Тетиса, по-видимому, достигала восточных берегов Африки и, далее отклоняясь к югу, обусловливала теплый климат восточной Гондваны. В целом, в первой половине мелового периода течение в океанах имело в основном широтное направление. По мере раскрытия Атлантического и Индийского океанов усиливались их меридиональные компоненты.
О характере глубинных течений в меловом океане сейчас можно только гадать, хотя, возможно, именно они определяли многие особенности меловой биосферы. Hекоторые исследователи предполагают, что в меловой период теплые воды повышенной солености и плотности, формировавшиеся за счет интенсивного испарения в обширных и мелких эпиконтинентальных бассейнах тропического пояса, стекали в океаны и, заполняя его котловины, распространялись в полярные области, обогревая высокие широты.
Климатическая зональность мелового периода
Горные породы, минералы, ископаемые растения и животные, которые образуются и растут в определенных климатических условиях, традиционно используются в геологии как климатические индикаторы. Их местонахождения были нанесены на новые палеогеографические карты веков мелового периода, составленные по палеомагнитным, палеобиогеографическим и геологическим данным. Палеоклиматические индикаторы закономерно расположились на этих картах в виде нескольких, приблизительно субширотных, поясов. При этом от палеоэкватора к обоим полюсам Земли пояс, характеризующийся индикаторами жаркого климата, последовательно сменяется поясами с индикаторами все более холодного климата.
Климатические параметры каждого пояса уточнялись с помощью различных палеоботанических, литологических, геохимических, палеобиогеографических и других методов [12]. Так удалось реконструировать климатические пояса всех веков мелового периода. Для контроля некоторые наши карты сравнивались с реконструкциями, полученными другим, сравнительно новым методом математического моделирования климатов. Он основан на использовании физических моделей климатической системы Земли, палеогеографических реконструкций и на единичных, наиболее достоверных палеоклиматических параметрах, извлеченных из геологических данных. Поэтому геологический и математический методы контролируют и дополняют друг друга.
Моделирование сейчас может дать представление о многолетней погоде, ее параметрах, их глобальном распределении и сезонной динамике. Геологический метод способен приблизительно реконструировать положение и характер климатов основных климатических поясов, осредненные за миллионы лет. Эти достаточно грубые реконструкции имеют важное значение, так как являются эмпирической базой палеоклиматологии. Результаты обоих методов в нашем случае неплохо согласуются между собой и тем самым в целом подтверждают друг друга. Впрочем, ниже будет отмечено, что по отдельным параметрам между ними возникают некоторые разногласия, имеющие в ряде случаев систематический характер.
Реконструированные меловые климатические пояса оказались своеобразными, во многом не похожими на современные. Их краткие характеристики приведены ниже.
Высокоширотные умеренные климатические пояса. Многие признаки указывают, что в обеих полярных областях в течение меловой эпохи располагались пояса, сходные с современным умеренным гумидным климатом. Hастоящие ледниковые отложения мелового периода или следы многолетней мерзлоты здесь нигде не обнаружены, а эпизодическое формирование ледово-морских отложений в середине периода на Шпицбергене и в Австралии свидетельствует не об оледенениях, как иногда думают, а о кратковременных похолоданиях, приводивших к сезонным и локальным замерзаниям арктических морей. В отложениях этих морей отмечаются также своеобразные карбонатные стяжения - глендониты и подобные им образования, возникающие, как полагают, в достаточно холодных водах. Однако в меловых полярных морях глендониты формировались тоже лишь эпизодически и локально. Подобно редким находкам ледово-морских отложений, они подчеркивают преобладание умеренного климата в меловых арктических морях. Такой вывод хорошо согласуется с мнением палеонтологов о том, что моря северного высокоширотного пояса были в мелу населены сравнительно теплолюбивыми моллюсками [13].
Умеренный и гумидный характер климата высокоширотных поясов подтверждается составом наземной растительности и фауны, а также широким развитием каменных и бурых углей. В обоих полушариях в составе растительности значительную роль играли влажные листопадные леса с папоротниковым подлеском. Большая ширина колец прироста и крупные поперечные сечения сосудов в стволах ископаемых деревьев доказывают достаточное и равномерное увлажнение лесов в течение вегетационного периода [14]. В то же время тонкие линзовидные прослои ископаемого древесного угля, обнаруженного в некоторых каменных углях, могут свидетельствовать о довольно частых, но, местных и кратковременных лесных пожарах, очевидно связанных с более сухими сезонами.
Морфологическое изучение листьев покрытосеменных позднего мела Камчатки, Hовосибирских о-вов, бассейна р.Вилюй и северной Аляски (палеоширота 65 - 82o с.ш.) позволяет оценить [15] среднегодовые температуры в 7 - 13oC, средние температуры самого теплого месяца - в 18 - 21oC, самого холодного месяца - от 4 до +6oC, а среднегодовые осадки - в 1300 - 1700 мм. В современных условиях такие температуры (за исключением несколько более низких зимних) характеризуют южную, теплоумеренную часть северного умеренного пояса (Францию, Крым и др.), а количество осадков - влажные области субтропиков (Западный Кавказ, например). О сравнительно теплом климате в высоких северных палеоширотах свидетельствуют, кроме того, находки комплексов умеренно теплолюбивых насекомых в меловых отложениях на севере Азии (палеошироты 70 - 75o с.ш.), а на Чукотке и севере Аляски (палеошироты 70 - 85o с.ш.) - остатков крупных динозавров. Можно, конечно, предположить, что эта сравнительно теплолюбивая фауна проникала в высокие широты эпизодически, в моменты наибольшего потепления климата, или сезонно, однако незначительное развитие в этом поясе ледово-морских отложений, по нашему мнению, скорее говорит об обратном - преобладании здесь сравнительно теплого умеренного климата и эпизодическом проявлении умеренно холодного.
Приведенные оценки палеоклимата относятся не к самым высоким широтам меловой Арктики. Резонно предположить, что севернее мог существовать умеренно холодный и субарктический ("тундровый") климат. По данным математического моделирования, последний мог быть развит на небольшом участке вокруг северного полюса.
Выше мы опирались на факты, относящиеся главным образом к хорошо изученной Арктике, однако сходные данные имеются и для южных высоких широт. Они тоже свидетельствуют об умеренном гумидном климате в южном меловом заполярье [16].
В целом меловой климат высоких широт по температурам мог бы приравниваться к современному умеренному климату, если бы не одно существенное отличие. В меловых заполярьях он характеризовался чередованием длительных полярных ночей и дней и, следовательно, резкой световой и температурной сезонностью. Подобная крайняя степень сезонности совсем несвойственна современному умеренному климатическому поясу, особенно его южной, умеренно теплой зоне. Поэтому, чтобы подчеркнуть их своеобразие, умеренные климатические пояса мелового периода названы нами высокоширотными умеренными.
Из приведенных выше палеоботанических оценок средних температур самого холодного и самого теплого месяцев следует, что диапазон сезонных колебаний в Арктике достигал 22oС. Значительно более низкие зимние температуры и, следовательно, большие сезонные колебания (до 50oC) предполагают для внутриконтинентальных районов Средней и Восточной Сибири, Арктики и Антарктики математическое моделирование [17].
Эти выводы расходятся не только с приведенными выше палеоботаническими, но и с геологическими данными, особенно с фактом ограниченного распространения сезонных ледовых отложений. Как допускают некоторые авторы, современные математические модели, возможно, не доучитывают какие-то важные особенности древних климатических систем [18]. Hе исключено, что в теплой биосфере существовали свои особые циркуляционные механизмы в атмосфере и гидросфере, обеспечивавшие более интенсивный и круглогодичный перенос тепла из низких широт в полярные области и из прибрежных районов в континентальные. Вопрос о зимних температурах и способах выживания организмов во время длинных полярных ночей в высоких широтах представляется существенным для понимания условий обитания и физиологии организмов полярных биот на безледниковой Земле. Важнейшая предпосылка для зимнего покоя растений и животных - резкое замедление метаболизма. Известно, что растения достигали этого, сбрасывая листву. Предполагалось также, что животные впадали в зимний анабиоз или спячку в укрытиях. Открытие многочисленных остатков крупных (до 10 м длиной) стадных растительноядных и хищных динозавров, в том числе остатков едва вылупившихся особей, на палеоширотах 65 - 85o в Южном и в Северном полушариях [19] сильно усложнило, однако, эту простую интерпретацию физиологии меловых полярных обитателей. Hайти зимние укрытия крупным стадным животным практически невозможно. В научной литературе возникла оживленная и далеко еще не законченная дискуссия: были ли динозавры постоянными теплокровными обитателями заполярья (для чего требуются достаточно теплые, с обильной пищей, зимы) или они были кочевыми животными, совершавшими дальние миграции. Последнее представляется нам более вероятным.
Остановимся еще на одной особенности меловых высокоширотных биот. Похоже, тогда условия весьма благоприятствовали развитию жизни и накоплению органического вещества в осадках. Достаточно теплый и влажный, непрерывный полярный день, продолжавшийся 1.5 - 4.5 мес., и большая общая длительность вегетационного периода (5 - 7.5 мес.), по-видимому, способствовали высокой продуктивности растительности. Она обеспечивала кормом стада крупных травоядных динозавров, а теплый летний климат создавал хорошие условия для выращивания молодняка.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
