Древнее оледенение и жизнь

Древнее оледенение и жизнь

В центре внимания предлагаемой книги — новейшая история эволюции биосферы, охватывающая четвертичный период. Систематизация существующих представлений о природе этого периода, и в частности о покровных оледенениях, позволяет по-новому взглянуть на процессы развития органического мира. На примере наиболее изученного последнего оледенения Земли дана картина изменения природных зон в пространстве и времени.

Серебрянный Леонид Рувимович

АКАДЕМИЯ НАУК СССР

СЕРИЯ «Человек и окружающая среда»

ИЗДАТЕЛЬСТВО «НАУКА» Москва 1980

ВВЕДЕНИЕ

Яркий солнечный день. Группа людей с рюкзаками и ледорубами неторопливо поднимается по Безенгийскому леднику, самому большому на Кавказе. Остался позади сильно раздробленный, покрытый камнями конец ледника, а впереди вверху — знаменитая безенгийская стена. Ослепительно белая, увенчанная остроглавыми вершинами, она вздымается высоко к облакам и снизу, с поверхности ледника, кажется совершенно недостижимой. Время от времени огромные глыбы снега срываются с карнизов стены и с раскатистым гулом устремляются вниз, нарушая безмолвный покой гор. К местам схода таких лавин приближаться нельзя: это верная смерть. Мир ледников привлекает своей красотой, пожалуй, только в хорошую погоду. При мощных снегопадах или затяжных ливневых дождях он суров и неприступен.

Площадь ледников на нашей планете оценивается примерно в 15 млн. км2, что составляет около 10% всей суши; причем большая часть (~14 млн. км2) приходится на Антарктиду — этот природный холодильник Земли. Если растопить огромные запасы антарктического льда, уровень Мирового океана повысится более чем на 60 м, а его поверхность расширится почти на 20 млн. км2, поглотив многие густонаселенные прибрежные территории. Возникает вопрос: может ли Антарктида утратить свой ледяной панцирь? Это, разумеется, зависит от глобальных изменений климата, однако по геологическим данным установлено, что в прошлом антарктический материк переживал безледный период и там существовали теплолюбивые растения и животные.

Сами ледники на первый взгляд абсолютно несовместимы с жизнью, между тем отдельные ее проявления удается обнаружить даже в этом мире белого безмолвия. На покрытых камнями и мелкоземом ледниках Кавказа можно увидеть отдельные экземпляры травянистых растений, мхов и лишайников, а также бойко снующих мух, пауков и других насекомых.

Даже чистая поверхность льда иногда может быть средой обитания, правда, самых примитивных форм. Микроскопические водоросли, десмидиевые, диатомовые, зеленые и синезеленые, нередко окрашенные малиновым, розовым и фиолетовым пигментами, довольно энергично осваивают поверхностный слой льда, нарушая его кристаллическую структуру и придавая ему своеобразный цвет. Развитие этих низших организмов, как правило, достигает оптимального уровня летом. Красноватые пятна водорослей на горных ледниках — явление не особенно редкое, причем эти водоросли встречаются и на высотах около 5000 м, где, по сути дела, маркируют верхний предел жизни в высокогорье.

Наиболее просто устроены синезеленые, которые фактически мало зависят от окружающей среды: они переносят и сильные морозы, и обильные потоки света. Вероятно, на заре развития органического мира Земли именно эти водоросли содействовали формированию атмосферы и тем самым подготовили базу для появления высших организмов. В настоящее время синезеленые сохранились в предельно суровых условиях, которые не подходят для существования других организмов. Таким образом, на поверхности ледников, возможно, кроется один из важных ключей к разгадке тайн живой природы.

Обширные ледниковые покровы и горные ледники с их постоянно низкими температурами, естественно, не представляют собой среду, оптимально подходящую для жизни. Если не считать отдельных примитивных форм, этот мир вполне можно считать безжизненным. Тем не менее он оказывает немалое воздействие на существование организмов на сопредельных территориях. Поскольку размеры ледниковых тел на протяжении геологической истории Земли неоднократно подвергались резким колебаниям, соответственно менялось и влияние оледенения на развитие жизни.

БИОСФЕРА И ЕЕ ПРОШЛОЕ

В современной науке для обозначения живого покрова Земли используется термин «биосфера». История его происхождения такова. В 1869 г. географ Ф. Ратцель ввел термин «сфера жизни». Спустя несколько лет, в 1875 г., геолог Э. Зюсс предложил объединить всю совокупность живых организмов, населяющих нашу планету, под названием «биосфера». Это понятие было тесно связано с эволюционными представлениями видных естествоиспытателей XIX в. Ж. Ламарка и Ч. Дарвина.

Определение биосферы как особой оболочки Земли широко использовалось выдающимся отечественным ученым В. И. Вернадским, который придал этому термину более глубокий смысл. В понимании В. И. Вернадского биосфера — это прежде всего область распространения жизни, охватывающая не только сами организмы, но и среду их обитания. В одной из работ этого ученого приводится еще более широкая трактовка термина «биосфера», претендующая на охват всей области влияния жизни. С этих позиций закономерной представляется наша попытка обратить внимание на процессы исторического взаимодействия оледенения и биосферы, оледенения и жизни.

Биосфера образовалась в докембрийское время, около 3,5 млрд. лет назад, в процессе эволюции материи. Космические и геологические факторы создали среду, пригодную для жизни, а ее сохранению, безусловно, во многом способствовал биотический круговорот, преемственно связанный с абиотическим круговоротом минеральных веществ, который происходил и до возникновения биосферы.

По представлению В. И. Вернадского, биосфера образует сложную, закономерно организованную, саморегулируемую систему. Биогенному круговороту, так же как и абиогенному, присуща естественная саморегуляция. Это фактически результат взаимодействия трех функционально и экологически различных групп организмов: продуцентов, консументов и деструкторов органического вещества. В последнюю группу входят микроорганизмы, осуществляющие процессы разложения остатков растений и животных, превращения их в минеральные соли и простейшие органические соединения, впоследствии вновь потребляемые зелеными растениями для синтеза органического вещества. Именно деструкторы являются активными агентами биотического круговорота, поскольку они способствуют вовлечению в него всевозможных форм жизни. В ходе геологического развития Земли природа испытывала многочисленные формы жизни, населяла ими нашу планету, объединяла их во взаимосвязанные системы, и таким образом формировалась биосфера. Ведущую роль в процессе эволюции жизни, несомненно, играли биотические факторы, которые во многих случаях определяли изменения абиотических компонентов. Посредством изменчивости и естественного отбора организмы приспосабливались к последствиям собственной жизнедеятельности. В процессе приспособления к новым природным обстановкам менялись требования к видообразованию, совершенствовались адаптационные механизмы, расширялся биотический круговорот, в целом росла организованность жизни и многообразие ее форм. Следовательно, развивалась большая устойчивость жизни.

На протяжении истории формирования биосферы поверхность Земли неоднократно подвергалась оледенениям, которые, однако, сплошными не были, поэтому никогда и не прерывали развитие жизни на Земле. Более того, они оказывали стимулирующее воздействие на этот процесс. Самая простая последовательность событий, отражающая влияние оледенений на природу Земли, представляется таким образом. Формирование ледниковых покровов сопровождалось значительным понижением уровня Мирового океана. Напротив, исчезновение льдов вело к повышению уровня океана (такие колебания уровня известны под названием гляциоэвстатических). Изменения площадей и объемов ледниковых тел вызывали упруго-эластические деформации земной коры, проявлявшиеся в форме гляциоизостатических движений.