Максим Андреевич Конопленко
Игры климата. Шанс на спасение
Книга, которую Вы держите в руках, посвящена влиянию климата на человеческие жизни. Я расскажу о том, как похолодания и потепления прошлого изменяли историю. О временах, когда природа ставила наших предков на грань вымирания или, наоборот, создавала условия для беззаботного существования. Вы узнаете, что история человечества переполнена климатическими катастрофами, о которых большинству людей ничего не известно. В прошлом нам удалось выжить, но выживем ли мы в будущем…
ЧАСТЬ ПЕРВАЯ
Глава 1. ПАРА СЛОВ О КНИГЕ
Эта книга о влиянии климата на историю человечества. Некоторым может показаться, что тема новая, неизученная, а все гипотезы и закономерности придуманы мной на пустом месте, просто чтобы привлечь внимание. Но на самом деле эта книга – не сенсация. Факты, изложенные в ней, не новы в научном мире. Другое дело, что эта информация неизвестна широкому кругу читателей. Именно для таких людей, для тех, кто мало знаком с данной темой, я и написал эту книгу.
Большинство людей считают климат лишь «дополнительным» фактором, незначительно влияющим на историю. Но всё гораздо серьёзнее. Похолодания, потепления, засухи и увлажнения оставляют в человеческом обществе очень большой след, в отдельных случаях даже определяют судьбы народов. Большинство исследований, посвящённых данной теме, относятся либо к ограниченной территории, либо к не очень большому промежутку времени. В этой книге я показал связь климата и истории в течение 12 тысяч лет, с момента окончания последнего ледникового периода до начала XXI века. Это достаточно большой отрезок, чтобы можно было делать выводы о закономерностях такой связи и давать прогнозы.
Зачем нужна эта книга? Во-первых, попытки оценить влияние климата на человечество на протяжении всей истории немногочисленны [например, 56]. Я постарался «разложить по полочкам», систематизировать знания, добытые научным сообществом. Во-вторых, изменения климата остановить невозможно, значит, нельзя остановить и последствия воздействия этих изменений на человеческое общество. Будущие потепления и похолодания повлияют на нас, хотим мы этого или не хотим. Поэтому нужно готовиться к этим изменениям. Необходимо знать, какие последствия несут те или иные процессы в природе, чтобы пережить худшие из них с минимальными потерями. Прошлое – ключ к будущему. Только узнав, что было раньше, возможно подготовиться к грядущим событиям.
Глава 2. ПОЧЕМУ ТАК?
Я родился и вырос в небольшом городе на границе Урала и Сибири. Когда я был маленьким, дедушки и бабушки рассказывали истории об их детстве и молодости. О том, что морозы за –50оС были тогда обычным делом, а снега зимой выпадало выше человеческого роста. Что людям приходилось работать от зари до зари. О том, что по вечерам они жгли керосиновые лампы и читали газеты, чтобы узнать последние новости. Когда я вырос, морозы за –30оС считались уже экстремальными. Снег иногда выпадал только в декабре, и то немного. Большинство людей жили в городах и занимались совсем не крестьянским трудом. И почти у каждого был персональный компьютер, мобильный телефон или ещё какое-нибудь достижение техники.
Прошло всего два-три поколения, каких-то 50–60 лет, и как изменился мир! Любой человек легко найдёт причины этих изменений. Смягчение зим можно объяснить глобальным потеплением. Смену людских занятий – экономическим развитием. А использование компьютеров вместо газет – техническим прогрессом. Когда заходит речь о временах более далёких и изменениях более масштабных, всё становится не так очевидно. Конечно, всякий, кто интересуется историей человечества, может с лёгкостью сказать, в чём причина той или иной войны, переселения, зачем нужно было совершать открытия или придумывать изобретения. Например, почему каменный век сменился бронзовым, а бронзовый железным? Потому что по сравнению с каменными орудиями изделия из металла лучше удовлетворяли потребности человека. Почему погибла казавшаяся нерушимой Римская империя? Из-за неэффективного управления большой территорией, кризиса рабовладельческого строя и нашествия варваров. Почему европейцы колонизировали Америку и Африку? Потому что европейцы стояли на более высокой ступени развития, чем африканцы и индейцы.
Как правило, людей устраивают простые объяснения причин тех или иных событий. Некоторые решают для себя, что «так получилось». Ну, суждено было случиться этим событиям тогда-то, что теперь поделаешь. Другие объясняют всё сменой экономической системы или развитием культуры. Третьи игнорируют сам вопрос и спокойно живут дальше. Но почему эти и многие другие события произошли именно тогда, когда произошли? Что мешало людям начать изготавливать металлические орудия на тысячу или пять тысяч лет раньше? Почему гражданские войны и большая территория не мешали Римской империи существовать сотни лет? Каким образом европейцы достигли более высокой ступени развития по сравнению с другими народами, и что же им не сиделось дома, в своей Испании и Англии? Чтобы ответить на эти вопросы, нужно рассмотреть все причины происходивших событий. Одной из них является изменение климата.
Глава 3. РАЗНЫЕ ВЗГЛЯДЫ
Мы с Вами живём во время оледенения. И в то же время – в межледниковьи. «Как такое возможно?» – спросите Вы. Всё зависит от терминологии и масштаба.
Что считать оледенением? Существует множество определений, но общепринятого нет. На первый взгляд всё ясно: если есть ледники – значит, мы в ледниковом периоде. Но не тут-то было. В настоящее время постоянный ледниковый покров имеется в Гренландии, Антарктиде и некоторых горных системах. Однако так было не всегда. В прошлом существовали периоды, когда ледники занимали значительные равнинные пространства в северном полушарии. Сейчас на этих территориях растут фруктовые деревья. Если тогда было оледенение, то как назвать нынешний отрезок времени? С другой стороны, были периоды, когда по всей планете, даже на полярном круге, росли тропические леса, а снег если и выпадал, то только на несколько месяцев. Если сейчас межледниковье, то какое-то оно холодное, не правда ли? В общем, термины придуманы человеком, и об этом стоит помнить. В одни и те же понятия люди могут вкладывать разный смысл.
Также не следует забывать о том, что выводы любого исследования зависят от выбранных масштабов. Если ограничиться, например, Африкой, не беря во внимание весь остальной мир, то придётся признать, что никакого оледенения и в помине нет. А с Антарктидой всё будет наоборот.
Временной масштаб тоже играет огромную роль. Если считать важными климатические колебания, длившиеся миллионы лет, а более короткие игнорировать, то вывод будет однозначным – мы живём в оледенении. Если договориться, что периоды в десятки и сотни тысяч лет также важны, то мы окажемся в межледниковьи. А теперь давайте представим, что климатические изменения длительностью в несколько сотен лет имеют для нас значение, а на более короткие не будем обращать внимания. В таком случае нынешняя эпоха окажется не самой тёплой и не самой холодной по сравнению с предыдущими. Про глобальное потепление слышали? Оно длится лет 100–150. Важно ли оно? Это зависит от масштаба. А ведь существуют ещё более мелкие по времени колебания температуры. Они измеряются десятилетиями, несколькими годами, месяцами, днями. Да что уж говорить, в течение суток температура постоянно меняется.
Это лишь один пример, который показывает, что понимание тех или иных процессов и явлений зависит от выбранной терминологии и масштаба, от того, какой смысл мы вкладываем в определения и что мы считаем важным, а что сознательно не замечаем.
Глава 4. РАЗМЕР ИМЕЕТ ЗНАЧЕНИЕ
Что такое климат? Климат – это многолетняя погода. Это та температура и тот уровень осадков, которые наблюдаются в определённой местности из года в год. Некоторые считают, что пара жарких лет – это признак глобального потепления, но всё не так. Одно холодное или сухое лето не свидетельствует об ухудшении климата, ведь последующие пять могут быть тёплыми и дождливыми. Но десятилетняя засуха – уже знак. Десятилетие – это минимальный срок, при котором можно говорить о климате [4]. Но, как правило, используют более длинные периоды: полвека, век, тысяча лет. Чтобы судить об изменении климата, нужно сравнивать не годы, а столетия.
Похожая картина и с историческими событиями. Войны, революции и открытия совершались всегда. Но как узнать, увеличилось или уменьшилось их число? Ведь иногда в мире не происходит ничего существенного, а иногда события, определяющие ход истории, следуют одно за другим. Как и с климатом, нужно сравнивать большие промежутки времени.
В этой книге во временном масштабе в качестве наименьшей единицы я буду использовать один или несколько веков. Дело в том, что если брать для рассмотрения более мелкие отрезки, то обобщить данные не удастся. Бывают ситуации, когда в тёплые периоды происходят события, которые «должны» происходить в холодные периоды. Или, наоборот, происшествие тёплого периода неожиданно «появляется» в холодном. Это нисколько не меняет сути. Если брать отдельные события, то никакой связи обнаружить не получится. Чтобы увидеть общую картину, нужно смотреть не на единичные происшествия, а на весь процесс целиком. А для этого, например, необходимо взять все события, произошедшие за пару столетий, и сравнить их с изменением климата за то же время. Вот тогда и найдётся закономерность.
В территориальном масштабе в качестве единицы я постараюсь взять весь мир, а если это невозможно – то отдельные континенты. Как и в случае со временем, события в отдельно взятой местности могут значительно отличаться по характеру от общей совокупности событий в мире. Например, в отдельно взятой стране в неблагоприятный период может быть всё очень хорошо. Без сомнения, это вполне возможно. Но я рассматриваю глобальные закономерности, зависимости мирового масштаба. Поэтому оцениваю все события, произошедшие на всех континентах в определённый промежуток времени.
Климат меняется по-разному в разных частях мира. Потепление в одних регионах часто сопровождается похолоданием в других. С осадками картина такая же. Климат меняется постоянно и, по большей части, незаметно. Чаще всего это происходит постепенно, так, что люди успевают привыкнуть к новым условиям. Пример из моего детства, приведённый в начале книги, показывает, что за последние полвека произошло значительное потепление климата. Каждое десятилетие температура постепенно повышалась, люди привыкали, всё происходило незаметно. И только сравнивая свою жизнь с жизнью дедов можно понять, что перемены всё-таки были. Но в истории были периоды, когда климат менялся резко, быстро, и эти изменения затрагивали весь мир. Буквально за несколько десятилетий, меньше, чем за одну человеческую жизнь, температура падала или повышалась настолько, что менялось всё вокруг: ландшафты, флора и фауна. Прежняя жизнь рушилась, и приходилось жить уже совсем в другом мире. Нужно было либо приспоса бливаться, либо уходить, либо умирать.
В этой книге я рассмотрю связь резких изменений климата с событиями, происходившими в мире или на отдельных континентах в периоды по несколько сотен лет. При этом следует обратить внимание на следующее. Климат может быть относительно постоянным. То есть средняя годовая температура воздуха и количество осадков могут быть примерно одинаковыми на протяжении какого-то промежутка времени. Это, конечно же, влияет на человека. Очевидно ведь, что жители полярных пустынь и экваториальных лесов вынуждены приспосабливаться к окружающей их природе. Но после того как люди наладят свой быт под местный климат, они перестают обращать внимание на температуру и количество осадков. Для них это становится неотъемлемой частью жизни. Меня интересует не климат как таковой, а его изменение. Чем более резким и сильным оно будет, тем большее влияние окажет на человеческое общество. К постепенным переменам люди успевают приспособиться. А вот резкие потепления и похолодания приводят к катастрофам. Иногда буквально за несколько десятилетий окружающая природа изменяется до неузнаваемости. Общество не сразу приспосабливается к новым условиям. Изменения климата запускают и ускоряют социальные, политические, экономические процессы, до того момента протекавшие постепенно, эволюционно. Именно такие изменения климата являются основным предметом рассмотрения в данной книге.
Глава 5. НЕДОСТАТКИ ВРЕМЕНИ
Откуда мы знаем об изменении климата? Потепления, похолодания, увлажнения и засухи оставляют следы в природе [18]. В воздухе меняется концентрация тех или иных веществ, в озёрах и морях скорость накопления осадков, у деревьев толщина годичных колец, на определённых территориях появляются или исчезают растения и животные. Изучая все эти и многие другие «знаки», учёные реконструируют климат прошлого. Чем меньше прошло времени, тем выше вероятность, что «следы» климатических изменений будут обнаружены и что по ним получится узнать об имевших место событиях. Поэтому чем ближе к современности, тем точнее и надёжнее климатические реконструкции. Климат последних ста лет известен хорошо, для этого времени имеются данные систематических метеорологических наблюдений. Климат последних пятисот лет можно восстановить с помощью дендрохронологического метода (по годичным кольцам деревьев). Озёрные отложения могут рассказать о более поздних временах. Но чем дальше вглубь веков, тем меньше нам известно о климатических изменениях.
Так же и с историей. О событиях последних пятидесяти лет Вам могут рассказать знакомые. Свидетельства двухсотлетней давности записаны в документах, хранящихся в музеях и архивах. О процессах, происходивших тысячу лет назад, можно судить по археологическим данным. Но чем больше прошло времени, тем меньше нам известно.
В этой книге описанные недостатки времени могут поймать Вас в ловушку. Немногочисленные данные о климате и истории человечества первых тысячелетий Голоцена создают впечатление «надуманности» связи климата и истории. Это нормально. Не останавливайтесь! Чем ближе к современности, тем ярче и очевиднее будут доказательства зависимости.
Глава 6. ЭТО ПРОСТО КОСМОС!!!
Что влияет на климат, заставляя его изменяться? Причин существует множество. Само собой, что на территориях, расположенных ближе к полюсам, будет более суровый климат, чем в экваториальных областях. Имеет значение, и удалённость от океана, и близость гор, и многое другое… Но я беру во внимание только те процессы, которые вызывают изменения климата, а не определяют его постоянство.
Одна из основных причин чередования оледенений и межледниковий имеет космическую природу. Наша планета, как всем известно, вращается вокруг Солнца. Один оборот по орбите для землян называется годом. Одновременно с этим наш голубой шар вращается вокруг воображаемой оси, проходящей через северный и южный полюс. Эта ось вращения не перпендикулярна плоскости орбиты, а наклонена по отношению к ней. Поэтому ближе к Солнцу оказывается то северное, то южное полушарие. Мы ощущаем это как смену времён года. Когда наше полушарие ближе к Солнцу – наступает лето, когда дальше – зима. Всего за один год (один оборот вокруг Солнца) на планете бывает два лета и две зимы. Один раз – в северном полушарии и один раз – в южном.
Орбита Земли не идеально круглая, а имеет эллиптическую форму. Солнце при этом находится не в центре, а слега смещено в одну сторону. Поэтому время от времени наша планета оказывается то ближе к светилу, получая от него больше тепла, то дальше.
Если совместить два указанных выше эффекта (наклон оси вращения Земли к плоскости орбиты и эллиптическую форму орбиты), то выяснится интересная деталь. В настоящее время наша планета обращена к Солнцу северным полушарием в тот момент, когда она находится в самой дальней части орбиты, а южным полушарием – в самой ближней точке орбиты. Это приводит к тому, что лето в южном полушарии жарче, чем в северном, а зима в северном полушарии мягче, чем в южном.
Описанная схема правдива для настоящего времени. Однако так будет не всегда. Во-первых, форма орбиты не остаётся постоянной. Она меняется от почти круглой до вытянутой эллиптической. Во-вторых, угол наклона оси вращения Земли к плоскости орбиты не остаётся постоянным. Иногда он становится больше, иногда меньше. В-третьих, сама ось вращения Земли время от времени разворачивается в другую сторону. От этого ситуация с летом и зимой в разных полушариях меняется на противоположную. То есть лето в северном полушарии становится жарче, чем в южном, а зима в южном полушарии становится мягче, чем в северном.
Описанные процессы влияют на то, сколько именно Земля получит энергии от Солнца, какое полушарие и в какое время года будет освещаться дольше и сильнее, достанется ли живительное тепло полярным областям, или только тропическим. Всё это в конечном итоге сказывается на климате. Изменение упомянутых космических параметров занимает десятки и сотни тысяч лет, поэтому проследить за ними в течение одной человеческой жизни не удастся. Описанные процессы объясняются в рамках астрономической (орбитальной) теории палеоклимата, разработанной в классическом виде Дж. Кроллем и М. Миланковичем [4] и усовершенствованной другими авторами [например, 10]. Чаще всего эти процессы называют циклами Миланковича. Они в большой степени ответственны за возникновение ледниковых периодов [125].
Глава 7. ВНАЧАЛЕ БЫЛО…
Земля возникла примерно 4,6 миллиарда лет назад. С этого момента начинается геологическое время – время, в которое в глубинах планеты и на её поверхности формировались горные породы. Под действием ветра, воды, температуры и живых существ они разрушались, преобразовывались, оседали на дно морей, озёр и болот, перемещались в пространстве. Каждый новый слой осадочных горных пород ложился поверх старого. Изучая эти слои, учёные могут установить, в какое время жил тот или иной организм, какой тогда был климат, уровень океана и даже где находились магнитные полюса. Описание истории Земли заняло бы целую библиотеку. Поэтому я рассмотрю только те события и процессы, которые имели наибольшее влияние на климат прошлого.
Всё геологическое время поделено на эоны, эоны на эры, эры на периоды, а периоды на эпохи (Таблица 1).
Первый эон называется Катархей (4,6–4,0 миллиарда лет назад). Это время, когда образовалась Земля, её детство, заглянув в которое можно узнать, почему она такая, какая есть. Когда возникла наша планета, Луны ещё не существовало. Не было ни материков, ни магнитного поля, атмосфера состояла из водорода и гелия, не существовало смены времён года, длинные дни сменялись длинными ночами. Всё изменилось, когда примерно 4,5 миллиарда лет назад в Землю врезалась планета Тейя. Это был поистине судьбоносный момент. Если бы не эта космическая катастрофа, Земля, какой мы знаем её сегодня, не существовала бы. В результате столкновения часть материи обеих планет была выброшена в космос. Из неё образовалась Луна. Тяжёлые вещества расплавились и опустились в центр Земли, образовав ядро. Оно, в свою очередь, породило магнитное поле, без которого жизнь на нашей планете не смогла бы ни зародиться, ни существовать [57]. Лёгкие вещества, наоборот, «всплыли» на поверхность. Из них позднее образовались материки. С Катархея начинается история нашей планеты, а вместе с ней и история климата.
Глава 8. ЗАРОЖДЕНИЕ ЖИЗНИ
Следующий эон называется Архей (4,0–2,5 миллиарда лет назад). В это время по всей планете происходило множество извержений вулканов, в результате чего в атмосферу выделялось огромное количество углекислого газа, аммиака и водяного пара. Они стали основой нового «воздуха». На Архей приходится формирование второй по счёту атмосферы Земли (после водородно-гелиевой). Мы с Вами не смогли бы дышать тем древним воздухом, ведь кислорода в нём ещё не было. Несмотря на это, именно в Архее возникла жизнь. Была ли она занесена кометами с других планет или появилась самостоятельно в первом Земном океане? Над этой загадкой человечество бьётся уже давно. Но точно известно, что, родившись тогда, миллиарды лет назад, несмотря на все катастрофы, о которых ещё будет сказано, жизнь не просто сохранилась, а заполнила всё свободное пространство, породив бесчисленное множество видов и форм.
В конце Архея появились фотосинтезирующие организмы. Они начали получать энергию от реакции углекислого газа и воды при солнечном свете. Самое ужасное, что при этом процессе в окружающую среду выделялся отход – кислород. Он был смертельно опасен для всех прочих существ, живших в то время. В будущем увеличение концентрации кислорода в атмосфере приведёт к нескольким глобальным экологическим катастрофам. Пока же он поглощался океаном и породами морского дна.
В Архее произошло ещё одно событие, на которое стоит обратить внимание, и связано оно с солнечной активностью [4]. Воздух нагревается от поверхности Земли. А она, в свою очередь, от энергии, полученной от Солнца. Из-за изменений формы орбиты и наклона оси вращения Земли до нашей планеты долетает то больше, то меньше солнечного тепла. Но и само светило не постоянно! Из-за сложных процессов, связанных с магнитным полем Солнца, временами оно излучает больше энергии, а временами меньше. Соответственно, поверхность Земли нагревается по-разному, что влечёт за собой изменение температуры воздуха. В Архее Солнце излучало примерно на 30% меньше энергии, чем в наши дни [57]. При таких условиях вся вода на Земле должна была замёрзнуть, и никакой жизни не должно было возникнуть. Но нет, в те времена климат на Земле был тёплый и влажный [57]. «Почему?» – спросите Вы. Помог парниковый эффект! Да-да, тот самый, с которым сейчас все усердно борются. Тогда, 4 миллиарда лет назад, азот, углекислый газ и другие парниковые газы [57; 94] создали «тепличку», которая удержала драгоценное тепло у поверхности Земли и не дала ей превратиться в ледяную пустыню. Это событие из-за своего кажущегося противоречия называют Парадоксом слабого молодого Солнца.
Глава 9. ПОТЕПЛЕНИЯ ПРИВОДЯТ К ПОХОЛОДАНИЯМ
Огромное влияние на климат оказывает так называемая термохалинная циркуляция (температурно-солевая) [1; 16; 58]. Объясню, что это такое. Вода в океане имеет разную плотность. Более «тяжёлая» вода «тонет», а более «лёгкая» «всплывает». Если включить воображение, то море можно представить как жидкий слоёный пирог. Плотность воды зависит от двух факторов: её температуры и солёности. Тёплые слои «легче» холодных, пресные «легче» соленых. Как правило, из двух факторов «важнее» оказывается солёность. Поэтому холодная, но более пресная вода, может оказаться на поверхности, а тёплая, но более солёная – ближе ко дну.
Океан нагревается в тропических широтах, и тёплая вода как в кастрюле всплывает и по поверхности устремляется к полюсам. Постепенно она охлаждается, отдавая энергию в воздух. В полярных областях холодная вода (плотная), опускается на дно и устремляется обратно к экватору. Красивая схема, не правда ли? Но что произойдёт, если климат потеплеет? Ледники, сконцентрированные в полярных областях, начнут таять. Если процесс будет постепенным, талая вода смешается с океанической, и всё будет хорошо. Но если потепление резкое, объём талой воды будет огромен. Произойдёт катастрофа! Пресная вода легче солёной, а значит, она будет плавать на поверхности. Поступая в моря в больших количествах, талая вода с ледников заставляет тёплые океанические течения опускаться на дно или поворачивать к югу. А что в итоге? Поверхность океана покрывается холодной водой, которая не может отдать тепло в воздух. К чему это приведёт? Правильно, к охлаждению климата. Да-да, резкие потепления ведут к резким похолоданиям! А к чему ведут похолодания? К тому, что вода опять будет консервироваться в ледниках. И всё по кругу. Процессом движут температура и солёность воды, поэтому он и называется термохалинной (температурно-солевой) циркуляцией.
В качестве примера можно привести Гольфстрим и его продолжение – Северо-Атлантическое течение. Именно благодаря им в Европе так тепло! Но стоит Гольфстриму повернуть на юг или «залечь на дно» под давлением холодной пресной воды, и наступит похолодание. Это не страшилки из голливудских фильмов, такой катаклизм происходил несколько раз в человеческой истории. В тихом океане подобным образом действуют Куросио и Северо-Тихоокеанское течение.
Глава 10. ПРИЧИНЫ ПЕРВЫХ ОЛЕДЕНЕНИЙ
Наступил третий эон – Протерозой (2,5 миллиардов – 541 миллион лет назад), состоявший из трёх эр: Палеопротерозоя, Мезопротерозоя и Неопротерозоя. Фотосинтезирующие организмы продолжали производить кислород. Наконец, его концентрация достигла критической отметки. Наступила Кислородная катастрофа [62; 85]. Нам никогда не понять масштабов той трагедии. Для нас кислород – источник существования, но для живого мира Архея и начала Протерозоя он был ядом. В те времена на Земле ещё не было многоклеточных организмов, даже самых примитивных. Тем не менее, это было первое массовое вымирание. С той лишь разницей, что гибли не животные и растения, а одноклеточные. Живой мир сменился полностью. Теперь право на существование имели только те, кто мог приспособиться к высоким концентрациям кислорода.
А фотосинтезирующие организмы продолжали работать. Наступил момент, когда океан больше не смог поглощать кислород, и последний вырвался в атмосферу. Сначала он расходовался на окисление («ржавение») горных пород, затем начал накапливаться в воздухе. Под воздействием солнечной радиации из кислорода образовался озон, с тех пор защищающий всё живое на Земле от ультрафиолета.
Столкновение с Тейей много миллиардов лет назад породило тектоническое движение: дрейф материков и образование гор. Процессы, происходившие в мантии, то сближали континенты, заставляя их собираться в один большой, то наоборот, распределяли их равномерно по всей планете. Раз в несколько сотен миллионов лет материки собирались в один гигантский суперконтинент. Он мог образоваться как на экваторе, так и ближе к полюсу.
Затем происходил его раскол, материки уплывали друг от друга, чтобы потом вновь соединиться. Это называется Суперконтинентальным циклом. Расположение материков влияет на циркуляцию в океане, а она, в свою очередь, на климат. При отсутствии препятствий вода нагревается у экватора, затем перемещается к полюсам, там охлаждается и возвращается в тёплые широты. Но образование суперконтинента нарушает эту схему. Рассмотрим два варианта. В первом из них представим, что гигантский материк занимает полярные области. В этом случае у экватора будет происходить нагревание воды. Суша не позволит ей добраться до высоких широт и нагреть воздух. Если суперконтинент образуется на экваторе, то холодная вода из полярных областей не попадает в тропические и не нагревается. Запускается цепная реакция, суша на экваторе не даёт воде нагреться, что вызывает изменение климата и ещё большее охлаждение океана. В обоих случаях образование суперконтинента способствует возникновению оледенения. 2,7 миллиардов лет назад, ещё в Архее, все материки в районе экватора объединились в один – Кенорленд. Помните Парадокс слабого молодого Солнца? В раннем Протерозое наше светило по-прежнему излучало меньше тепла, чем сейчас. В Архее от оледенения Землю спасли парниковые газы. Но за миллионы лет фотосинтезирующие организмы выделили в атмосферу колоссальное количество кислорода, в результате чего концентрация азота, углекислого газа и метана уменьшилась. Наличие суперконтинента Кенорленд, слабая солнечная активность и изменение состава атмосферы спровоцировали глобальное оледенение.
Как я уже писал ранее, геологическое время делят на эоны, эры, периоды и эпохи. По тому же принципу выделяют ледниковые эры, которые состоят из ледниковых периодов, а те, в свою очередь, из ледниковых эпох (Таблица 2).
Гуронская (Раннепротерозойская) ледниковая эра началась в Палеопротерозойскую эру геологического времени, примерно 2,4 миллиарда лет назад и продлилась около 300 миллионов лет. Масштабы изменений климата точно не известны, но ясно, что по своей силе они были значительными, так как следы оледенения обнаружены на четырёх современных континентах. Установлено, что имели место как минимум три ледниковых периода (три пика оледенения) [69].
Жизнь в Протерозое эволюционировала семимильными шагами. Появились ядерные организмы (эукариоты), многоклеточные, разнообразие живого увеличилось, биосфера стала более устойчивой, возникло половое размножение. Казалось, всё налаживается. Но это было только затишье перед бурей. Около 1,1 миллиарда лет назад в районе экватора континенты вновь соединились в один – Родинию. Кислород продолжал накапливаться, концентрация углекислого и других парниковых газов падала. И грянуло! В последнюю эру Протерозоя существовал период, называемый Криогений (в переводе – рождённый холодом и льдом). С чего бы это? Если бы в это время кто-нибудь взглянул на Землю из космоса, он увидел бы не голубой шар, а белый. Сейчас поверхность нашей планеты на 70% покрыта водой. Возникает вопрос, почему же она называется Земля, а не Вода? В те времена возник бы другой вопрос: почему она называется не Лёд? Позднепротерозойская ледниковая эра началась около 850 миллионов лет назад и продлилась 220 миллионов лет. Она состояла из нескольких оледенений, сменявшихся межледниковьями. Это было время, когда поверхность Земли замёрзла полностью. Ледники, которые сейчас можно встретить только в Антарктиде и Гренландии, тогда лежали даже на экваторе! Лёд покрывал океаны. На всей планете наступила «вечная» зима [97]. Позднепротерозойское оледенение по-другому называют Земля-снежок (Snowball Earth) и, по-моему, оно прекрасно подходит. Просто удивительно, что жизнь в этих условиях продолжала существовать.
Глава 11. ЖИЗНЬ НАБИРАЕТ ОБОРОТЫ
Большую роль в изменении климата играет вулканическая активность [117]. Она имеет двойственное влияние. С одной стороны, огненные горы выбрасывают в атмосферу парниковые газы. Помните, в Архее они таким образом спасли планету от оледенения? С другой стороны, вулканический пепел
«висит» в воздухе много лет, заслоняя Солнце. Это может быть незаметно, но вызывает недополучение поверхностью солнечной энергии и, как следствие, охлаждение атмосферы.
Иногда тот же эффект даёт падение на Землю небесных тел. Врезаясь в поверхность, они поднимают в воздух гигантские массы пыли. При столкновении выделяется много тепла, что вызывает порой пожары ужасающих размеров, копоть от которых потом «висит» в воздухе долгие годы.