Биосферные ритмы
Биосферные ритмы
Создатель теории биосферы полагал основные параметры последней — биомассу, объем биогенного круговорота — неизменными и, следовательно, не связанными с эволюцией организмов. В предлагаемой модели эта проблема получает иную интерпретацию: направленность и периодичность исторического развития биосферных параметров лежат в основе всех эволюционных процессов.
Ещё в прошлом веке геологи установили, что в течение всей истории осадконакопления периодически изменялось соотношение суши и моря, происходило чередование геократических и талассократических эпох. Приблизительно в тех же временных пределах чередовались эпохи ледникового и безледникового климата или, как сейчас говорят, холодной и теплой биосферы (хотя происходило не столько изменение общего количества, сколько перераспределение тепла).
Общепринятого объяснения этих ритмических процессов не существует и по сей день. В ротационной модели (см. выше) они развиваются в результате периодического изменения центробежной силы, действующей на разной плотности плиты континентальной и океанической коры, уровни изостатического уравновешивания которых то сближаются (выравнивание гипсометрической кривой, низкие континенты, заливающие их окраины мелководные моря), то расходятся (воздымание континентов, регрессия эпиконтинентальных морей). Эпохи ускоренного вращения Земли характеризуются сжатием полярных областей и расширением низкоширотных, где возникают зоны растяжения со средиземными морями. При замедлении вращения на их месте образуются горные сооружения из пакетов громоздящихся друг на друга тектонических покровов. Причинная Связь между этими процессами и оледенениями несомненна, хотя в деталях ещё не выяснена. Изоляция полярных морских бассейнов от теплых течений и поднятие низкоширотной суши в геократические эпохи, по-видимому, играли здесь основную роль.
Ч. Дарвин писал об ускорении эволюционных процессов в связи с колебаниями уровня моря, но в дальнейшем развитии эволюционной теории эта мысль не нашла отражения. Между тем биосферное значение эвстатических циклов трудно переоценить. Так в связи с сокращением суши (до 40% в меловом периоде) произошло почти адекватное сокращение всей биомассы (возможное увеличение морской биомассы не компенсирует утрату континентальной). Поскольку биомасса служит одним из основных стоков атмосферной CO2, содержание последней существенно возрастает, вызывая глобальное потепление.
Тот же фактор способствует увеличению продуктивности растительных сообществ (в частности, при удвоении атмосферной CO2 ожидается десятипроцентное увеличение урожайности сельскохозяйственных культур), о котором свидетельствует гигантизм растительноядных животных (ператопсиды, гадрозавры, индрикотерии и др.). В то же время более интенсивное химическое выветривание на суше и поступление его продуктов в океан дают вспышку продуктивности морских экосистем. Одновременно с циклическими колебаниями происходит географическое перераспределение биомассы по следующей схеме.
1. В геократические эпохи ледникового климата полярные фронты холодных воздушных масс препятствуют переносу тепла в высокие широты, вызывая разогрев низкоширотной зоны.
2. Одновременно быстрое охлаждение восходящих потоков теплого воздуха в пределах последней вызывает обильные осадки. Развиваются влажнотропические леса, концентрирующие огромную биомассу.
3. Нисходящие воздушные потоки на флангах поглощают влагу, способствуя развитию аридных поясов. В средних и высоких широтах количество осадков контролируется циклонической активностью, ограниченной холодным антициклоном, в пределах господства которого влажность недостаточна для древесной растительности.
4. В талассократические безледниковые эпохи тепло более равномерно распределяется по земной поверхности, экваториальная зона холоднее и суше, поскольку восходящие воздушные потоки охлаждаются медленно и постепенно теряют влагу за её пределами. Нет влажнотропических лесов, как нет и отчетливых аридных поясов. Средиземные (тетические) моря обеспечивают устойчивость субтропического антициклона. Зона циклонических осадков смещается в высокие широты, вплоть до высокой Арктики, где развивается древесная растительность и концентрируется основная биомасса. Свидетельства высокой продуктивности арктических биомов мелового периода — гигантские угольные месторождения арктических островов, северной Якутии и Аляски, появление здесь динозавров.
В библейские 400-летние циклы, исчисляемые сменой поколений, укладываются всемирный потоп. Содом и Гоморра, голод и бегство в Египет, египетские казни и раскрытие Красноморского рифта, вавилонское пленение и рождение Иисуса Назарянина. Потрясавшие европейскую лесную зону нашествия степных кочевников — гуннов, монголов, арабов — имеют ту же периодичность. Геологические и климатические события влияли на судьбы народов в той мере, в какой они были связаны с изменением глобальной биомассы и ее перераспределением по земной поверхности — относительной продуктивностью кормивших человека природных биомов.