Палеоэкология: учебное пособие

Парниковый эффект усиливается, высота ледового покрова в полярных областях уменьшается за счет таяния льда, уровень океана повышается, при этом ослабевает горизонтальная и вертикальная циркуляция воды в океане и общая биологическая продуктивность Мирового Океана понижается. В период последнего суперконтинентального цикла уже появляется наземная растительность и наземные животные. Общая биомасса, в том числе и масса фотосинтезирующих организмов, растет, и наземные организмы начинают играть заметную роль в общем балансе углекислого газа в воде и в атмосфере.

Влияние суперконтинентального цикла на климат Земли зависит также и от того, каково положение континентов и океанов относительно полюсов Земли. Плотность потока энергии солнечного луча на поверхности Земли прямо пропорциональна синусу угла падения и максимальна на экваторе, где лучи Солнца падают отвесно (Sin 90° = 1). На полюсе лучи Солнца падают почти параллельно земной поверхности и передача энергии минимальна (Sin 0° = 0). Но резко различаются показатели отражательной способности суши и воды – их альбедо. Если альбедо континентов в среднем равно 0,3, то альбедо водной поверхности менее 0,01. А чем меньше альбедо, тем выше радиационный баланс, тем больше солнечной энергии передается нагреваемой поверхности.

Предположим, что в какой-то из этапов цикла на обоих полюсах нет континентальных плит. Тогда даже небольшое количество солнечного тепла будет усвоено и вследствие большой теплоемкости воды сохранено и передано течениями в другие части гидросферы, а от нее – и в атмосферу. Но если в районе полюсов окажутся континенты, то большая часть тепла будет отражаться от земной поверхности и уходить в космическое пространство. Охлаждение полярных континентов будет сопровождаться их оледенением и вхвойношироколистадением снега, что еще больше увеличит альбедо. Таким образом, воды океана в приполярных областях – «грелка», а континенты – «холодильники».

1.4. Остановимся несколько подробнее на другом аспекте изменений климата: изменении газового состава атмосферы. Здесь наибольшее значение будет иметь наличие в атмосфере газов, вызывающих парниковый эффект. Это могут быть метан, аммиак, водяной пар, но прежде всего углекислый газ. Его содержание в атмосфере Земли с момента появления живых организмов, и особенно фотосинтезирующих продуцентов, определяется в первую очередь именно их жизнедеятельностью, а в отсутствие жизни (и в периоды ее начального развития) оно определялось интенсивностью вулканической деятельности и карбонатно-силикатным циклом кальция (есть также гипотеза О. Г. Сорохтина и С. А. Ушакова, утверждающая, что парниковый эффект зависит не от газового состава атмосферы, а от ее плотности).

Атмосферный углекислый газ, растворяясь в капельках воды, вхвойношироколистадает на Землю в виде угольной кислоты. Она разрушает кальциевые силикаты, высвобождая ионы кальция, поступающие в грунтовые воды. С поверхностным стоком они в итоге попадают в океаны, где происходит образование углекислого кальция, плохо растворимого и накапливающегося в осадках. При движении дна морей и континентов, покрытые известковыми осадками участки океанической коры при субдукции погружаются под континентальные плиты и соприкасаются с мантией. Это, а также рифтовые разломы, увеличивает поступление углекислого газа в атмосферу и в воду. Таким образом, круговорот углерода до появления жизни существовал, живые организмы лишь увеличили во много раз его интенсивность.

В этой связи интересно сравнить климатические условия на планетах земной группы: Венере, Марсе и Земле. Средняя температура Марса -60 °C, Земли +14,5 °C, а Венеры +460 °C. Разница возникла, как считает планетолог Дж. Кастангс, из-за различия в циркуляции углекислого газа в древнейшие эпохи существования этих планет, которые первоначально, возможно, имели сходное строение атмосферы и не такие резкие различия в температурном режиме. Но на Марсе отсутствовала явная тек-тоника плит, поэтому углекислого газа поступало в атмосферу мало, и он был «вымыт» из нее осадками, атмосфера стала сильно разреженной, и Марс «замерз». На Венере вода быстро испарялась и почти не было осадков. Углекислый газ накапливался в атмосфере, ее плотность повышалась, рос и парниковый эффект, и Венера «разогревалась». На Земле же возникло более-менее оптимальное соотношение процессов циркуляции углекислого газа между атмосферой, литосферой и гидросферой. Плотность атмосферы была оптимальна, что дало умеренный парниковый эффект и привело к возникновению климата, благоприятного для возникновения и развития жизни.

Глава 2 Древность жизни. преджизнь, или химическая эволюция