Страница 3 из 38
Современная палеогеография обладает мощным арсеналом методов для восстановления экологических подсистем прошлых эпох. Это прежде всего классические геологогеоморфологические методы: изучение и картирование форм рельефа, анализ вещественного состава геологических отложений. Изучение геологических слоев позволяет геологам судить о последовательности формирования отложений. По составу, структуре, крупности частиц, слагающих эти отложения, можно определить условия формирования и их дальнейшее видоизменение, направление движения осадков. Сопоставляя и картируя одновозрастные отложения, исследователи восстанавливают геологические процессы, одновременно происходившие в разных частях Земли: движение ледников в северных широтах, перемещение эоловых толщ в умеренной зоне, развитие речных и озерных бассейнов, перемещение шельфовой зоны океанов и морей и др.
Значительно более подробные сведения о природных условиях прошлых эпох лает сочетание геолого-геоморфологических исследований с палеобиологическими анализами. Ископаемые споры и пыльца, сохраняющиеся в геологических слоях миллионы лет благодаря своим прочным панцирям из кремнезема, позволяют восстановить растительный мир. Сопоставляя современные ареалы растений, обнаруженных в древних слоях, палеоботаники с большой точностью научились определять характеристики климата: температуру, влажность. Весьма важным оказалось изучение моллюсков, находимых в слоях, образовавшихся на дне морей и океанов. Исследование моллюсков прежде всего помогло геологам расчленить толщи морских отложений, в них отражен процесс эволюции морских организмов. Но многие из обнаруженных в древних слоях животных все еще встречаются в современных морях и — океанах. Сравнивая их ареалы, ученые определили температуру и соленость древних бассейнов. Изучая сохранившиеся в геологических слоях кости наземных животных, палеонтологи проследили развитие млекопитающих. Сравнивая находки, сделанные в слоях разного возраста и разных географических зон, ученым удалось в общих чертах проследить ход эволюции животного мира — процесс, в большой мере обусловленный адаптацией к меняющимся условиям среды.
В течение последних десятилетий при изучении новейших геологических образований все чаще применяются физико-химические методы. Правда, нельзя сказать, что новые методы полностью видоизменили наши представления о событиях, происходивших на Земле; в ряде случаев они способствовали детализации картины, созданной на основании применения «классических» методов. Физико-химические методы помогают уточнить возраст геологических образований, выявить более полные климатические характеристики прошедших эпох.
Возраст новейших геологических отложений позволяют узнать и радиологические методы датировок, в основе которых лежит явление радиоактивного распада. Измерение содержания радиоактивного углерода (С14) в органических веществах (дерево, уголь, торф, кость, раковины) дает возможность палеогеографам и археологам разработать детальную хронологию палеогеографических событий и археологических культур для последних 70 тыс. лет.
Существует ряд методов для определения возраста более древних отложений. Возраст кислых изверженных пород успешно определяется при помощи калий-аргонового метода. Верхний предел применимости его составляет 20 тыс. лет. Для изучения природных вод и их отложений (сталактитов, сталагмитов, травертинов), а также раковин моллюсков, морских илов используются методы неравновесного урана. Верхний предел всех этих методов в зависимости от применяемых изотопов составляет от 100 тыс. до 1 млн. лет. При исследовании отложений, содержащих вулканические стекла — обсидианы, успешно применяется метод треков спонтанного деления урана: под электронным микроскопом считают выбоины, образовавшиеся при распаде атомов урана.
Важным подспорьем при изучении новейших геологических отложений явилось определение их магнитных свойств. В основе этих исследований, названных палеомагнитными, лежит свойство горных магматических пород сохранять остаточную намагниченность при остывании ниже температуры 400–600° («точка Кюри»). Установлено, что и осадочные породы при осаждении ориентируются по направлению силовых линий магнитного поля Земли.
Изучение древней намагниченности позволило сделать несколько интересных открытии. Оказалось, что основные характеристики магнитного поля Земли: угол магнитного склонения, угол магнитного наклонения и напряженность магнитного поля Земли — меняются во времени и пространстве. Изучая вековые вариации, различные в разных частях земного шара, ученые научились по ним датировать археологические памятники. Кроме короткопериодических вариаций магнитного поля, вызванных смещениями магнитного полюса и изменениями интенсивности космических лучей, поступающих на Землю, палеомагнитные исследования выявили еще более странные события, природа которых не объяснена до сего времени. Через нерегулярные интервалы времени происходят практически мгновенные обращения магнитного поля Земли на 180° (инверсии). Северный и южный магнитные полюса как бы меняются местами.
На протяжении 4 млн, лет установлены крупные эпохи изменения полярности (они названы именами известных магнитологов): прямой полярности Брюнеса ССОД млн. лет), обратной полярности Матуямы (0,7–2,4 млн. лет), прямой полярности Гаусса (2,4–3,33 млн. лет), обратной полярности Гилберта (более 3,33 млн. лет). В пределах магнитных эпох выделены менее длительные периоды, в течение которых магнитное поле меняло знак на противоположный.
Изучение намагниченности геологических слоев — достаточно точный метод корреляции новейших геологических отложений.
Физико-химические методы помогают восстановить климат прошедших эпох. Очень интересные данные были получены при исследовании соотношений концентраций изотопов кислорода (О‘е/Ои) в морских моллюсках и в толщах многолетних льдов Гренландии и Антарктиды. Оказалось, что соотношение этих изотопов чутко реагирует на изменение температуры окружающих вод.
На основании применения классических и новейших физико-химических методов постепенно вырисовывается все более подробная картина развития природной среды а четвертичном периоде. Далее мы попытаемся охарактеризовать различные стороны этого процесса, сейчас же сформулируем некоторые самые общие закономерности его.
Сочетание ритмических и направленных изменений. Свойством ритмичности обладают процессы, имеющие «внеземное» происхождение: солнечное тепло и космическое излучение. Направленность обнаруживают прежде всего биологические процессы. Эволюционный механизм постоянно стремится найти оптимальный вариант адаптации к внешним условиям, возникают новые виды, отмирают старые. Сочетание направленных и ритмических Изменений обусловливает развитие природных систем по спирали.
Гетерохронность развития. Поверхность Земли мозаична. Одновременно на Земле существует множество поясов, зон, районов, ландшафтов. Границы между регионами сглажены, постепенны. Земная поверхность характеризуется сочетанием единства и прерывистости. В результате этого одна и та же причина (скажем, уменьшение поступающего на Землю солнечного тепла) может иметь совершенно различные последствия и различных зонах Земли{11}.
Наличие скачков. В развитии экологических подсистем явно прослеживаются периоды сравнительно спокойного, плавного развития и периоды резкой перестройки почти всех компонентов подсистемы. Эти резкие изменения происходили на протяжении четвертичной истории неоднократно{12}.
Важнейшей стороной восстановления социальной подсистемы является восстановление экономики первобытного общества. Все виды хозяйственной деятельности первобытного населения можно свести к двум разновидностям: получение и обработка предметов питания, непищевое производство. В нашей работе исследуется преимущественно первая разновидность.
В первобытном обществе существовали два основных способа получения пищевых продуктов. Это присвоение пищи (охота, рыболовство, собирательство) и производство пищи (земледелие, скотоводство). Переход от первого способа ко второму был величайшим скачком в развитии производительных сил человечества.