ДИНАМИКА И ЭВОЛЮЦИЯ ГЕОГРАФИЧЕСКОЙ ОБОЛОЧКИ

ДИНАМИКА ГЕОГРАФИЧЕСКОЙ ОБОЛОЧКИ

Важнейшее свойство материальных объектов – движение. В основе движения лежит способность материального мира взаимодействовать между собой. Движение совершается постоянно, связано со структурой объектов, ибо от них зависит скорость и направление движения.

Различают четыре типа физических взаимодействий: слабые, ядерные, электромагнитные, гравитационные. Первые два доминируют на субатомном уровне (в области элементарных частиц и ядер атомов). На уровне атомов и молекул господствующими становятся электромагнитные взаимодействия, в области космических объектов – гравитационные.

На географическом уровне электромагнитные и гравитационные взаимодействия проявляются совместно и определяют главные особенности физического строения географической оболочки.

В географической оболочке можно выделить два основных типа движения. Одно из них связано с: а) текущим функционированием. В процессе функционирования географическая оболочка создает динамическое равновесие основных ее параметров. Несмотря на постоянные переносы вещества и энергии, которые совершаются и внутри географической оболочки, и в форме обмена с мантией и космосом, температурой тропосферы, океана и поверхности суши, далее – солевой состав океанических вод и вод суши, состав воздуха и другие параметры удерживаются на относительно постоянном уровне, испытывая лишь периодические – суточные, сезонные, вековые, сверхвековые - колебания.

Движения географической оболочки, не приводящие к необратимому изменению ее состояния, называют ее динамикой.

Одновременно, в географической оболочке совершаются изменения, которые имеют: б) направленный характер, в результате которых географическая оболочка становится все более сложной.

Характерная черта динамики географической оболочки и ее составных частей – саморегулирование. Благодаря регулированию многие параметры географической оболочки поддерживаются на определенных уровнях, то есть не выходят за определенные пределы, несмотря на резкие колебания внешних факторов.

Доступное состояние равновесия имеет динамический характер. Например, солевой состав океана. Несмотря на выпадение на поверхность океана атмосферных осадков и неравномерное их распределение во времени и пространстве, а также, несмотря на испарение и речной сток, соотношение солей в любом районе океана остается постоянным, и чем сложнее система, тем более надежно она защищена от внешних возмущений.

Географическая оболочка – система еще более сложная, чем океан. Она обладает защитными реакциями и свойствами саморегулирования. В ней, например, наблюдается тепловая регуляция – колебания температур значительно меньше, чем, например, на Луне. На Земле основную регулирующую функцию выполняют океан и атмосфера, которых на Луне нет.

Во многих случаях динамическое равновесие имеет характер колебания относительно некоторого среднего значения. Таковы суточные и годовые колебания большинства физико-географических параметров. Такой же характер имеют процессы в системе взаимодействия. Например, солнечная радиация – температура – испарение – облачность. За счет солнечной радиации земная поверхность нагревается, в результате увеличивается температура и испарение. Поступившая в атмосферу влага конденсируется, образуются облака. Они в свою очередь частично или полностью задерживают солнечную радиацию. Далее – уменьшение поступления солнечной радиации на земную поверхность приводит к снижению температуры, а вследствие этого, и испарения. Поэтому, уменьшается поступление влаги в атмосферу, облака рассеиваются, а значит, вновь увеличивается поступление солнечной радиации на земную поверхность, и начинается новый цикл. В системе положительной и обратной связи все взаимодействующие факторы усиливают друг друга, поэтому, она саморазвивается.

По аналогичной схеме развиваются тропические ураганы – выделяющаяся энергия при конденсации влаги способствует подъему воздуха на большую высоту, а следовательно, и еще более интенсивной конденсации.

Таким образом, в географической оболочке выделяются два типа движения: а) динамическое равновесие и б) направленность развития, когда географическая оболочка становится более сложной, а типы движений необратимые.

Конкретные движения возникают благодаря наличию в географической оболочке энергии, способной совершать работу.

В географической оболочке энергия поступает от Солнца (и в целом, из Космоса) и из земных недр. Часть энергии выделяется при гравитационном взаимодействии Земли с ближайшими космическими телами, и прежде всего, с Луной и Солнцем. В самой оболочке происходит трансформация энергии первичного происхождения в другие формы: длинноволновое излучение, энергию химических связей, механическую, энергию волн, ветра, речной воды, океанических течений и движущихся масс твердого вещества, в том числе блоков земной коры.

Энергия из земных недр. Гравитационная дифференциация и уплотнение вещества играют роль как источник внутренней энергии Земли. В процессе уплотнения за счет трения происходит выделение тепловой энергии. Другой источник внутренних энергий – радиогенная энергия – возникает при распаде химических элементов.

Большая часть внутренней энергии поступает в географическую оболочку в виде теплового потока. Наиболее интенсивный тепловой поток наблюдается в подвижных областях Земли: Тихоокеанском и Средиземноморском активных горных поясах и зонах срединных океанических хребтов. Большое количество энергии поступает с лавой, теплом, водами, газами при вулканических извержениях и значительно меньше – при тектонических процессах.

Энергия орбитального и осевого вращения Земли – гравитационное взаимодействие Земли с космическими телами, и прежде всего – с Луной и Солнцем. В результате возникают приливы и отливы.

Периодические движения в географической оболочке. Проявляются во многих процессах: тектонических, магматических, осадконакоплений, климатических, гидрологических, и многих других.

Многочисленные факторы говорят о колебаниях климата, которые вызваны изменениями параметров земной орбиты, солнечной активности, приливами и отливами, и др. Например, хорошо прослеживаются климатические колебания в 35 лет (установил климатолог Брикнер) и 1 800 лет. Последний зафиксирован в развитии природы Сахары, где неоднократно чередовались эпохи влажного и аридного климатов.

Периодичность характерна для тектонико-магматических процессов: поднятий и опусканий, землетрясений, складчатых движений, интрузивного и эффузивного вулканизма. Между ними находятся периоды относительного тектонического покоя – в 50 - 150 млн. лет.

Периодичность прослеживается и в разрезах геологических отложений. В приледниковых озерах накапливается ленточная слоистость. Летом, когда ледник тает, в озеро приносится более крупнозернистый материал, зимой отлагается тонкий глинистый осадок.

Выявление ритмики природных явлений имеет важное значение для их прогнозирования. Ритмика – это повторение явлений во времени, и если выявлены достаточно устойчивые повторения явлений в прошлом, то велика вероятность, что они будут повторяться и в будущем. Основа прогноза – знать предшествующие состояния. Например, прогнозирование общего характера годового хода погодных условий, а вместе с ними и характера внутригодового изменения речного стока, развития растительного покрова, и других явлений.

Но даже в суточной и годовой ритмике физико-географических явлений обнаруживаются значительные искажения. Например, ночью может быть теплее, чем днем. Летом могут наблюдаться заморозки, а зимой оттепели.

Эти особенности возникают вследствие наложения на суточную и годовую ритмику атмосферной циркуляции.

ЕДИНСТВО И ЦЕЛОСТНОСТЬ ГЕОГРАФИЧЕСКОЙ ОБОЛОЧКИ

Потоки воздуха, воды, льда, минеральных частиц и других веществ, а также потоки энергии служат своего рода каналами, связывающими части географической оболочки в единое целое.

Направление движений в географической оболочке определяется градиентами силовых полей, расположением блоков земной коры.

Горизонтальные перемещения воздуха, воды, минеральных частиц и других типов вещества в сотни и тысячи раз превышают вертикальные, таким образом, последние происходят в поле силы тяжести.

Источником переноса воздушных масс, а вместе с ними и других типов вещества служат в большинстве случаев горизонтальные градиенты. Следовательно, среда географической оболочки анизотропна.

Изотропность – отсутствие выделенных направлений. Все направления одинаковы по своим свойствам. Анизотропна – не изотропна.

Универсальность взаимосвязей в географической оболочке ограничивается и неодинаковой скоростью распространения возмущений, переноса различных типов вещества. Наибольшая скорость переноса характерна для фотонов излучения (около 300 000 км/ сек). Медленнее всего происходят перемещения блоков земной коры, а также льда. Поэтому, взаимодействия, например, в атмосфере, происходят во много раз быстрее, чем в других сферах.

Единство и целостность географической оболочки усложняет решение проблемы управления природными ресурсами. Это можно объяснить так: воздействие человека на ограниченные районы, на самом деле распространяются на значительные территории, а в конечном счете – по всей географической оболочке.

Изучение связей дает возможность определить относительно обособленные системы и вследствие этого – более удобные для управления.

Таким образом, в географической оболочке наблюдается диалектическое сочетание единства и целостности с одной стороны, и структурности, расчлененности ее на отдельные части (подсистемы) – с другой.

Движение в географической оболочке характеризуется большим разнообразием. Установленные к настоящему времени закономерности перемещения энергии и вещества в географической оболочке составляют основу прогнозирования физико-географических процессов и управления ими. Исключительный динамизм географической оболочки питается двумя мощными потоками энергии: экзогенным, главным образом солнечным, и эндогенным, связанный с недрами Земли. Экзогенный поток энергии во много раз превосходит эндогенный. У земной поверхности по приближенным подсчетам в географическую оболочку поступает 2.3 10²⁴ Дж/год экзогенной энергии и 1.1 10²¹ Дж/год эндогенной энергии.

МЕЖСТРУКТУРНЫЕ КРУГОВОРОТЫ ВЕЩЕСТВА И ЭНЕРГИИ

Взаимодействие структурных частей географической оболочки протекает не хаотически. Это отдельные звенья общего круговорота вещества и энергии, которые связывают воздушную тропосферу, водную сферу, земную кору и биосферу в единое целое – географическую оболочку Земли и может быть назван общегеографическим круговоротом вещества и энергии.

Исходным звеном общегеографического круговорота веществ и энергии является земная поверхность. Под влиянием солнечной энергии здесь возникают динамические явления – в воздушной тропосфере и водной оболочке. Они сопровождаются переносом тепла и влаги, формируются биосфера и кора выветривания – структурные части географических ландшафтов.

Грандиозные движения вещества наблюдаются в литосфере. Благодаря вертикальным и горизонтальным движениям блоков земной коры и магматической деятельности, а также процессам сноса происходит обмен веществ земной поверхности с мантией.

Продукты выветривания коренных пород и биогенные накопления погружаются и превращаются в комплексы осадочных пород. Еще глубже под влиянием очень высокой температуры и давления, а также воздействия глубинных растворов, осадочные породы подвергаются метаморфизации. На больших глубинах метаморфические породы находятся в состоянии термодинамического равновесия. Нарушение этого равновесия происходит под влиянием падения давления, или поступает дополнительное тепло при радиоактивном распаде. Все это влечет за собой образование жидкой магмы. Находящаяся под давлением магма, насыщена газообразными продуктами. С изменением давления, она прорывается в верхние слои земной коры и, охлаждаясь, переходит в изверженные кристаллические породы. Эти породы представлены глубинными интрузиями и излившимися на поверхность лавами.

Со временем происходит разрушение кристаллических пород, на продуктах их выветривания образуются ландшафты – начальное звено нового географического цикла.

Общегеографические круговороты протекают медленно даже по геологическим масштабам времени. Они не являются совершенно замкнутыми. В разные геологические эпохи с неодинаковой силой проявляются тектонико-магматические процессы, значительные колебания испытывает вулканизм, который воздействует на состав атмосферы, а через нее - на биосферу; в непрерывной эволюции находится жизнь, и ландшафты каждого круговорота качественно отличны.

Общегеографические круговороты вещества и энергии представляют синтез частных круговоротов. Главнейшие из них – геологический круговорот, круговорот воды, биологический круговорот.

ЭВОЛЮЦИЯ ГЕОГРАФИЧЕСКОЙ ОБОЛОЧКИ.

ЭТАПЫ РАЗВИТИЯ ГЕОГРАФИЧЕСКОЙ ОБОЛОЧКИ:

ДОГЕОЛОГИЧЕСКИЙ, ДОБИОГЕННЫЙ, БИОГЕННЫЙ, АНТРОПОГЕННЫЙ

Географическая оболочка прошла долгий и сложный путь развития. Восстановление картины прошлого земной поверхности – очень сложная задача. Ученые шли к ее решению в течение нескольких столетий. Земная кора – это летопись истории Земли. Картину природы прошлых геологических эпох можно получить из тщательного анализа и изучения целого ряда явлений: характер напластования, минералогический и петрографический состав, отложений, их намагниченность, палеонтологические останки, остатки спор и пыльца растений и др. Уже в начале XX века был применен изотопный метод определения абсолютного возраста минералов. Возраст Земли определяется в 4.5 – 4.6 млрд. лет. Как наглядно представить себе такой огромный промежуток времени? Американский океанолог П. Вейль (1977) советует вообразить, что каждый год соответствует листу бумаги, настолько тонкому, что 1 000 листов укладываются в стопку толщиной 1 см. Если эти сантиметровые стопки бумаги, равные тысячелетию, накладывать одна на другую на протяжении всей истории Земли, то поднимается бумажная башня высотой в 45 км.

Догеологический этап развития. О нем известно мало. Возраст: 4.6 – 4.0 млрд. лет. Горные породы этого возраста пока не обнаружены и наши представления о нем предположительны. Это этап интенсивной бомбардировки земной поверхности метеоритами и астероидами. Это этап активного вулканизма, изменения базальтовой магмы. В этот этап предполагается зарождение тонкой земной коры – в результате дифференциации вещества мантии. Предполагается и становление добиологической «примитивной» атмосферы. В ней было много азота, больше водорода (чем сейчас) и совсем не было кислорода. Однако, достоверных фактов об атмосфере очень мало, зато имеется широкое поле для умозаключений. В тот этап не существовало ни водной оболочки, ни биосферы. А потому мы не можем говорить о географической оболочке как таковой.

Географическая оболочка сформировалась позднее и прошла три этапа. Они качественно различны. Различие природы земной поверхности идет неравномерно. Периоды медленных, эволюционных изменений сменяются резкими, революционными преобразованиями, то есть развитие географической оболочки не простая функция времени, оно определяется ее внутренней организацией.

Энергия – основа движений и изменений в географической оболочке. Она поступает извне. Но развитие ее от прошлого к сложному совершается по внутренним законам географической оболочки.

Добиогенный этап развития географической оболочки. Возраст 4 млрд. – 570 млн. лет. Историю Земли обычно делят на 2 эона: криптозой и фанерозой.

Криптозой включает две эры: архей (Ar) протерозой (Prt).

Фанерозой охватывает 570 млн. лет. В нем выделяют палеозойскую - Pz, мезозойскую – Mz, и кайнозойскую - Kz эры. Эры в свою очередь делятся на периоды.

Весь период до фанерозоя называют докембрием. В докембрий, кроме Ar и Prt, включают катархей.

Катархей

Криптозой Архей (Ar) докембрий

Протерозой

Ралеозой (Pz)

Фанерозой Мезозой (Mz)

Кайнозой (Kz)

Итак, добиогенный период охватывает по времени большую часть геологической истории Земли – катархей, архей и протерозой. В этот период, очевидно, наблюдался интенсивный вулканизм, который привел к образованию первичной земной коры, атмосферы и океана. При распаде радиоактивных элементов, при гравитационном сжатии и других процессах выделялось тепло. За счет этого происходило плавление вещества мантии и возникали вулканические процессы. При плавлении вещества верхней мантии происходила дифференциация ее на тугоплавкую и легкоплавкую фракции. Легкоплавкая фракция состояла в основном из базальтов, летучих газов и водяных паров. Базальты образовали первичную земную кору. Соединения углерода – CO, CO₂,CH₄, соединения серы, борная кислота, водород, аргон и другие газы образовали атмосферу. Водяной пар вулканических извержений конденсировался и возник первичный океан.

К концу архея (2.6 млрд. лет назад) происходил процесс наращивания и усложнения земной коры. Зрелая континентальная кора сформировалась на обширных пространствах. Мощность ее порядка 30 км. В раннем протерозое произошло обособление протоплатформ и протогеосинклиналей.

Существовала гидросфера, но объем воды в ней был меньше чем сейчас, а из океанов оформился лишь Тихий океан. Вода первичного океана была соленой, причем общая концентрация солей была близка к современной. Продукты выветривания земной коры сносились в океан, и в водах древнего океана натрий преобладал над калием в еще большей степени, чем сейчас. Было больше и ионов магния.

Жизнь, скорее всего, существовала с самого начала добиогенного этапа. Остатки простейших организмов – бактериоподобных тел - обнаружены в породах, возраст которых 3.5 – 3.6 млрд. лет. По косвенным данным микроорганизмы существовали уже 3.8 – 3.9 млрд. лет назад. Древнейшим синезеленым водорослям 3.4 млрд. лет. Академик Б.С. Соколов, известный советский геолог и палеонтолог, утверждает: «… даже на сумасшедший вопрос: что древнее – Земля или жизнь на ней, - мы не можем дать определенного ответа. Возможно они почти ровесники». Появляются экспериментальные данные о выживании спор бактерий в условиях космоса, что может доказывать и космическое происхождение жизни на Земле, а также свидетельствовать и об исключительной пластичности жизни.

Эволюция в органической жизни в биогенный этап протекала медленно даже по геологическим масштабам. Тем не менее, к концу (650 – 570 млн. лет назад) жизнь в океанах была достаточно богатой. Поражают крупными размерами бесскелетные животные – медузоиды, диаметром более полуметра, червеобразные дикинсонли, длиной до метра, обилен и разнообразен был мелкий и крупный фитопланктон (Б.С. Соколов, 1984).

В таком случае, почему этот период назван добиогенным? Потому, что органическая жизнь с момента зарождения и до конца протерозоя не играла ведущей, определяющей роли в развитии географической оболочки.

Ведущая роль принадлежала абиогенным процессам. Согласно последним исследованиям М.И. Будыко, А.Б. Ронова, А.Л. Яншина (1985) масса кислорода в атмосфере была ничтожной вплоть до 2 млрд. лет тому назад. Это объясняется учеными так: весь кислород, возникавший тогда в процессе фотосинтеза, расходовался на окисление органического и минерального вулканического вещества, которое поступало на земную поверхность в большом количестве. Снижение вулканической активности привело к сравнительно быстрому нарастанию массы атмосферного кислорода. В позднем протерозое это было 15 – 20 % от массы кислорода в современной атмосфере.

На протяжении долгой докембрийской истории неоднократно менялся температурный режим Земли. Самое первое достоверно установленное материковое оледенение относится к нижнему протерозою (свыше 2 млрд. лет назад).

Биогенный этап (570 млн. – 40 тыс. лет). Включает ралеозой, мезозой и почти весь кайнозой, кроме последних 40 тыс. лет.

Итак, сформировались атмосфера и гидросфера, появился парниковый эффект, установились относительно высокие и устойчивые температуры на земной поверхности – тогда стало возможным возникновение жизни на Земле. Содержание свободного кислорода в атмосфере достигло величины, которая привела к резкому качественному и количественному скачку в развитии биострома, особенно животного мира.

Последовательно представлена история жизни на Земле в стройной гипотезе академика А.И. Опарина, а также английских ученых Холдейна и Дж. Бернала: простейшие формы жизни возникли, вероятно, на дне мелководных водоемов более 3 млрд. лет назад. Здесь сложились благоприятные условия, ибо слой воды имел толщину в несколько метров, или несколько десятков метров, а следовательно, он с одной стороны пропускал свет, а с другой – задерживал жесткое солнечное и космическое излучение, губительное для животных организмов. К тому же, береговая зона мелких водоемов – это контакт трех сред: воды (гидросфера), суши (литосфера) и воздуха (атмосфера). В зоне контакта наблюдаются активные процессы взаимодействия веществ и образования органического вещества неорганического происхождения. То есть живые организмы образовались путем длительной эволюции из неорганического вещества. Полностью процесс возникновения организмов не известен. С помощью экспериментов удалось получить из неорганического вещества разнообразные органические соединения: аминокислоты, сахара и др. В опытах моделировались условия, сходные с предполагаемой обстановкой на ранних этапах развития земной поверхности. Атмосфера Земли содержала в тот момент метан, аммиак, оксид углерода, пары воды, сероводород. Под воздействием ультрафиолетовых лучей и электрических разрядов могли образоваться органические соединения, взаимодействие между которыми могло привести к синтезу еще более сложных соединений. Отдельные сгустки соединений (коацерватные капли) постепенно стали все более отграничиваться от внешней среды и приобрели способность избирательного поглощения веществ из окружающей среды и самовоспроизведения. Такие системы уже можно назвать живыми организмами. С этого времени началась биологическая эволюция.

В кембрий - ордовик суша постепенно осваивается примитивными растениями и животными; в морях царствуют трилобиты, граптолиты, наутилоидеи, мшанки. В ордовике появились первые представители позвоночных животных – панцирные рыбы. В силуре (S) растения и животные вышли на сушу. Видимо, это было связано с достижением довольно высокой концентрации кислорода - 1/10 от современного уровня. Усилился фотосинтез. Выход организмов на сушу был революцией в развитии органического мира и всей природы земной поверхности. Масса организмов резко возросла, усилились биогеохимические круговороты. В девоне (Д) господствующее место заняли папоротники, хвощи, плауны, которые в конце периода образовали настоящие леса. Это богатая биосфера девона говорит о возникновении к тому времени озонового экрана – этого удивительного «новообразования» географической оболочки. Возникла дифференциация физико-географических условий: с одной стороны формировались лесные болота, с другой – аридные районы, где в лагунах шло соленакопление. Таким образом, в девоне возникла окислительно-восстановительная контрастность географической оболочки.

И уже в следующем геологическом периоде – каменноугольном (карбон) – C – суша одевается влажными густыми лесами высокой биологической продуктивности. Эти леса – древовидные папоротники, плауны и хвощи. Их существование сопровождалось захоронением большого количества органических остатков, из которых образовались крупные месторождения каменного угля: Донбасс, Верхняя Силезия, Караганда, Кузбасс. Содержание кислорода в атмосфере резко возросло. Полагают, что оно превышало современный уровень. Все это способствовало интенсивному химическому выветриванию, активному биогеохимическому круговороту. В то же время южные материки были охвачены материковым оледенением. Оно продолжалось и в перми (P). Итак, в карбоне-перми физико-географические условия были контрастны.

На рубеже ралеозоя и мезозоя произошла резкая смена животного мира, вымерли многие амфибии, началось бурное развитие пресмыкающихся. Большие площади заняла хвойная растительность. В юре (J) появились покрытосеменные растения и птицы. В верхнем мелу (Cr) начинается господство флоры покрытосеменных (цветковых) растений. Они доминируют и в современную эпоху. В конце мела (Cr) гигантские пресмыкающиеся (бронтозавры, диплодоки, динозавры и др.) вымерли. Следом вымерли и хищные ящеры. Произошла смена растительного покрова. Господство (среди животного мира) ее шло к млекопитающим. Важным событием в мезозое было формирование степей и саванн. Покрытосеменные растения заселили аридные районы, в которых до этого господствовали примитивно-пустынные ландшафты. В новых сообществах скорость биогеохимического круговорота резко возросла. Создалась возможность для ускоренной эволюции организмов.

Кайнозойская эра. Основная особенность ее – альпийская складчатость, начавшаяся в палеогене -Pg- Альпийско-Гималайский и Тихоокеанский геосинклинальные пояса. Интенсивное поднятие материков. В неогене (Ng) и плейстоцене высота суши в среднем увеличилась на 500 м. В геосинклинальных поясах произошло образование молодых гор, испытали поднятие и старые разрушенные горы - Урал, Алтай, Аппалачи и др. Площадь материков увеличилась, а площадь океанов уменьшилась. Одновременно глубина океанов возрастала, то есть рельеф Земли становился более контрастным. Рост площадей и высот материков способствовали охлаждению земной поверхности, таким образом, суша: 1) отражает больше солнечных лучей и 2) над приподнятыми массивами суши уменьшается толща атмосферы, уменьшается влажность воздуха, и следовательно, слабее проявляется парниковый эффект.

В Антарктиде ледниковый щит появился в середине миоцена. Именно с середины миоцена понизился уровень океана. Это было вызвано изъятием воды на образование ледниковых щитов. Понижение уровня океана означало дополнительное поднятие суши на соответствующую высоту. Возникла связь:

поднятие суши охлаждение возникновение ледников изъятие части

воды из океана поднятие суши

Увеличение площади суши привело к ослаблению связей Северного Полярного бассейна с Атлантикой. Это способствовало дополнительному охлаждению данного района и увеличению его ледовитости.

Далее – ледники покрыли прилегающие части Северной Америки, Евразии. С появлением ледников вступила в действие еще одна связь: увеличение альбедо.

Любая система с положительными обратными связями не может развиваться бесконечно. В действие вступают ограничители, или система разрушается вообще. В данном примере такими ограничителями являются: уменьшение количества выпадающих осадков над ледником по мере увеличения его площади, и предел роста толщины ледников, обусловленный текучестью льда.

В кайнозое продолжилась эволюция органического мира. Полное господство перешло к покрытосеменным (в растительном мире) и к млекопитающим (в животном мире). Появление полярных ледниковых покровов, рост средней высоты и контрастности рельефа суши, похолодание и увеличение сухости привели к усилению дифференциации физико-географических условий.

Около ледниковых щитов образовалась перегляциальная (pere – около, glacias - лед) зона с холодным и сухим климатом и господством тундровой растительности. На больших пространствах умеренного и субтропического поясов формировались степные и пустынные зоны. Вероятно, к концу плиоцена (Ng) горы достигли снеговой линии. Сформировалась система высотных зон. Шло приспособление растительного и животного мира к новым условиям. Появились альпийские и арктические растения. Наиболее значительные изменения произошли в полярных и умеренных широтах. Таким образом, в кайнозойскую эру географическая оболочка приобрела современный облик.

По особенностям биогенного этапа можно сделать несколько выводов:

1. Возрастание массы кислорода характеризовалось неоднократными подъемами и спадами. Слабый максимум наблюдался в среднем и позднем ордовике, менее заметный максимум – в раннем карбоне. И, наконец, самый высокий и продолжительный максимум – на протяжении большей части юрского и мелового периодов. Причин волноподобных подъемов и спадов кислорода (O₂) в атмосфере много, но главное – колебание фотосинтеза. Последнее вызвано количествами оксида углерода в атмосфере, влажности климата и др.

2. Эволюция органического мира на протяжении биологического этапа не была плавной. Эпохи сравнительно спокойной эволюции сменялись периодами быстрых и глубоких преобразований. В такие этапы вымирали одни формы флоры и фауны и широко расселялись новые. «Великие массовые вымирания» отмечены на границе ордовика (O) и силура (Si) (480 млн. лет назад), перми (P) и триаса (Tr) (240 млн. лет назад), в конце Tr (195 млн. лет назад). Особый интерес вызывает «великое мезозойское вымирание» на границе мезозоя и кайнозоя (65 млн. лет назад). В конце Cr вымерло 898 родов, 108 семейств. В морях исчезли широко распространенные аммониты и белемниты, многие морские и все крылатые рептилии, на суше – динозавры.

Есть много данных, подтверждающих, что великое мезозойское вымирание было связано с изменением природной обстановки, вызванной падением крупного космического тела, возможно астероида, диаметром от 5 до 30 км. Это подтверждает повышенное содержание иридия в осадках того времени. Вместе с тем, на «великое мезозойское вымирание» могли подействовать и активизирующиеся вулканы. Далее, есть предположение, что мог сыграть роль и третий фактор – эндобиогенный. Он обусловлен генными изменениями в организмах, до конца еще не распознанными. В наше время это тоже резко выражено. Это колебание численности популяции, чередование подъемов и спадов через определенные интервалы времени – от нескольких лет от 10 и более. Такие «приливы» и «отливы» жизни могут быть спроецированы на долгие отрезки времени, долгие даже по геологическим масштабам.

3. Одновременно с появлением наземного животного мира стали формироваться почвы в нашем современном представлении.

Антропогенный этап развития географической оболочки. Воздействие человека на географическую оболочку началось около 2.5 – 3 млн. лет назад. Появление и развитие человека стало важнейшим этапом в эволюции органического мира. Поэтому и Q₄, последний в геологической истории Земли, А.П. Павлов предложил назвать антропогеновым. Q₄ охватывает последние 1.5 - 2 млн. жизни Земли. По другим авторам – 3.5 млн. лет. Включает две эпохи – плейстоцен и голоцен.

В плейстоцене усилилось похолодание земной поверхности. Отрезки времени, в течение которых ледники охватывали большие площади, получили название ледниковых эпох. Последние разделялись межледниковыми эпохами. Современная эпоха – голоцен, наступившая 10 тыс. лет назад, соответствует послеледниковому этапу, и, вероятно, является очередным межледниковьем.

Выделяют четыре оледенения: гюнцское, миндельское, риское, вюрмское – по альпийской шкале. По восточно-европейской: окское, днепровское, московское и валдайское. Ледники устанавливают по ледниковым формам рельефа. Это моренные формы. Языки максимального днепровского оледенения проявились сильнее. Они смещались на юг до 37⁰ с. ш.

Площадь льдов на материках составляла 45 млн. км² - 30 % площади суши. Это почти в три раза превышает площадь современного оледенения.

В Q₄ наблюдались резкие колебания природных условий, частые миграции растительности и животных, вымирание одних видов и появление новых. Миграции способствовала возникшая сухопутная связь Азии с Северной Америкой и Австралией. В связи с опусканием уровня океана обнажился шельф.

В развитии природы последних миллионов лет наиболее примечательный факт - появление человека. Этот процесс шел постепенно. Более того, достаточно спорным является вопрос – где, в каких природных условиях произошло выделение человека из животного мира, то есть высших приматов? Какую территорию считать прародиной человека? Эти вопросы весьма существенны для географии, ибо с ними напрямую связан ответ – каков возраст и какова длительность воздействия человека на ландшафт.

Человек относится к семейству гоминид. Самый ранний представитель гоминид – рамапетек. Его останки были найдены в Восточной Африки, Южной и Восточной Азии. Следующее эволюционное звено – плиоценовый австралопитек. Его находки совпадают с возрастом от 5 до 1.75 млн. лет. Это были предшественники людей. В плейстоцене появились архантропы (питекантропы, синантропы), принадлежащие уже к роду человека. Они использовали грубые каменные орудия – каменный век – древнейший период в развитии человечества, в которые орудия и оружия изготавливались из камня, дерева и кости. Он продолжался весь плейстоцен и захватил часть голоцена.

Каменные орудия совершенствовались, одновременно происходило совершенствование биологической природы человека. 350 – 25 тыс. лет назад жили палеонтропы (неандертальцы), с объемом мозга , как у современных людей.

Геологическое время появления человека разумного приходится на разгар вюрмского (в России - валдайского) оледенения. Оно совпадает также с переходом от нижнего палеолита к верхнему. В это время происходила замена развитого первобытного стада на первобытную родовую общину.

В верхнем палеолите человек владел искусством строительства жилищ на открытом месте. Большей частью это были шалашеобразные сооружения, углубленные в почву. Строительным материалом служили дерево, кости мамонта носорога. Разнообразнее стали орудия охоты. Появляются гарпун, лук, строятся западни и ловушки.

В начале своего существования человек фактически был одним из компонентов биоценоза (биосфера). Вследствие своей малочисленности люди оказывали слабое воздействие на природные процессы. Человек собирал растительную пищу, охотился на животных, то есть по формам взаимоотношения с окружающей средой он не отличался от животных.

Очень большое значение имело овладение огнем. Умение искусственным путем добывать огонь, строить жилища и шить одежду, прогресс в развитии охоты – все это сделало верхнепалеолитического человека относительно независимым от природных условий, а его воздействие на ландшафты – более заметным. Создались предпосылки для заселения человеком самых различных природных зон, включая Субарктику, Австралию, Северную Америку и, земель, освободившихся к концу периода из –под ледниковых покровов.

В результате охоты к концу периода значительно уменьшилась численность некоторых животных. Некоторые исследователи считают, что вымирание мамонта и шерстистого носорога на Русской равнине вызвано не изменением природных условий после отмирания покровных ледников, а истреблением их человеком.

Истребление лесов и образование на их месте бесплодных известняково-карстовых пустошей в странах Средиземноморья началось в верхнем палеолите. Зде