Ledeno doba u ljudskoj istoriji. Glacijalni period. Ledena doba su duža od interglacijala

Posljednje ledeno doba donijelo je pojavu vunastog mamuta i ogromno povećanje površine glečera. Ali to je bio samo jedan od mnogih koji su hladili Zemlju kroz njenu istoriju dugu 4,5 milijardi godina.

Dakle, koliko često planeta prolazi kroz ledena doba i kada treba da očekujemo sledeće?

Glavni periodi glacijacije u istoriji planete

Odgovor na prvo pitanje zavisi od toga da li mislite na velike ili male glacijacije koje se dešavaju tokom ovih dugih perioda. Tokom istorije, Zemlja je iskusila pet velikih glacijacija, od kojih su neke trajale stotine miliona godina. U stvari, čak i sada, Zemlja prolazi kroz veliki period glacijacije, i to objašnjava zašto ima polarni led.

Pet glavnih ledenih doba su huronsko (prije 2,4-2,1 milijarde godina), kriogenska glacijacija (prije 720-635 miliona godina), andsko-saharsko (prije 450-420 miliona godina) i kasna paleozojska glacijacija (335- prije 260 miliona godina) i kvartara (prije 2,7 miliona godina do danas).

Ovi glavni periodi glacijacije mogu se smjenjivati ​​između manjih ledenih doba i toplih perioda (interglacijala). Na početku kvartarne glacijacije (prije 2,7-1 milion godina), ova hladna ledena doba događala su se svakih 41.000 godina. Međutim, u posljednjih 800.000 godina značajna ledena doba su se događala rjeđe, otprilike svakih 100.000 godina.

Kako funkcioniše ciklus od 100.000 godina?

Ledeni pokrivači rastu oko 90.000 godina, a zatim počinju da se otapaju tokom toplog perioda od 10.000 godina. Zatim se proces ponavlja.

S obzirom da se posljednje ledeno doba završilo prije otprilike 11.700 godina, možda je vrijeme da počne još jedno?

Naučnici vjeruju da bismo upravo sada trebali doživjeti još jedno ledeno doba. Međutim, postoje dva faktora povezana sa Zemljinom orbitom koji utiču na formiranje toplih i hladnih perioda. S obzirom na to koliko ugljičnog dioksida emitujemo u atmosferu, sljedeće ledeno doba neće početi još najmanje 100.000 godina.

Šta uzrokuje ledeno doba?

Hipoteza koju je izneo srpski astronom Miljutin Milanković objašnjava zašto na Zemlji postoje ciklusi leda i međuledenih perioda.

Kako se planeta okreće oko Sunca, na količinu svjetlosti koju prima od nje utiču tri faktora: njen nagib (koji se kreće od 24,5 do 22,1 stepeni u ciklusu od 41.000 godina), njegov ekscentricitet (promjena oblika orbite oko Sunca, koje fluktuira od bliskog kruga do ovalnog oblika) i njegovog kolebanja (jedno potpuno njihanje se dešava svakih 19-23 hiljade godina).

Godine 1976., značajan rad u časopisu Science predstavio je dokaze da ova tri orbitalna parametra objašnjavaju glacijalne cikluse planete.

Milankovićeva teorija je da su orbitalni ciklusi predvidljivi i veoma konzistentni u istoriji planete. Ako Zemlja prolazi kroz ledeno doba, tada će biti prekrivena više ili manje leda, ovisno o ovim orbitalnim ciklusima. Ali ako je Zemlja previše topla, neće doći do promjena, barem u pogledu sve veće količine leda.

Šta može uticati na zagrevanje planete?

Prvi plin koji vam pada na pamet je ugljični dioksid. Tokom proteklih 800.000 godina, nivoi ugljen-dioksida su fluktuirali između 170 i 280 delova na milion (što znači da je od 1 miliona molekula vazduha 280 molekula ugljen-dioksida). Naizgled beznačajna razlika od 100 dijelova na milion dovodi do pojave glacijalnih i međuglacijalnih perioda. Ali nivoi ugljičnog dioksida danas su mnogo veći nego što su bili u prošlim fluktuacijama. U maju 2016. godine nivoi ugljen-dioksida iznad Antarktika dostigli su 400 delova na milion.

Zemlja se ranije toliko zagrijala. Na primjer, u vrijeme dinosaurusa temperatura zraka je bila čak i viša nego sada. Ali problem je što u modernom svijetu raste rekordnom brzinom, jer smo za kratko vrijeme izbacili previše ugljičnog dioksida u atmosferu. Osim toga, s obzirom na to da se stope emisija do danas ne smanjuju, može se zaključiti da je malo vjerovatno da će se situacija promijeniti u bliskoj budućnosti.

Posljedice zagrijavanja

Zagrijavanje uzrokovano prisustvom ovog ugljičnog dioksida imat će velike posljedice, jer čak i malo povećanje prosječne temperature Zemlje može dovesti do drastičnih promjena. Na primjer, Zemlja je tokom posljednjeg ledenog doba bila u prosjeku samo 5 stepeni Celzijusa hladnija nego danas, ali je to dovelo do značajne promjene regionalne temperature, nestanka ogromnog dijela flore i faune i pojave novih vrsta.

Ako globalno zatopljenje izazove topljenje svih ledenih ploča na Grenlandu i Antarktiku, nivoi okeana će porasti za 60 metara u odnosu na današnji.

Šta uzrokuje velika ledena doba?

Čimbenici koji su izazvali duge periode glacijacije, kao što je kvartar, naučnici nisu dobro razumjeli. Ali jedna ideja je da bi ogroman pad nivoa ugljičnog dioksida mogao dovesti do nižih temperatura.

Tako, na primjer, prema hipotezi o izdizanju i vremenskim prilikama, kada tektonika ploča dovede do rasta planinskih lanaca, na površini se pojavljuje nova nezaštićena stijena. Lako podleže vremenskim uslovima i raspada se kada uđe u okeane. Morski organizmi koriste ove stijene za stvaranje svojih školjki. S vremenom kamenje i školjke uzimaju ugljični dioksid iz atmosfere i njegov nivo značajno opada, što dovodi do perioda glacijacije.

U istoriji Zemlje postojali su dugi periodi kada je čitava planeta bila topla - od ekvatora do polova. Ali bilo je i vremena toliko hladnih da su glacijacije stizale do onih područja koja trenutno pripadaju umjerenim zonama. Najvjerovatnije je promjena ovih perioda bila ciklična. U toplijim vremenima moglo je biti relativno malo leda, i to samo u polarnim područjima ili na vrhovima planina. Važna karakteristika ledenih doba je da ona mijenjaju prirodu zemljine površine: svaka glacijacija utiče na izgled Zemlje. Same po sebi, ove promjene mogu biti male i beznačajne, ali su trajne.

Istorija ledenih doba

Ne znamo tačno koliko je ledenih doba bilo u istoriji Zemlje. Znamo za najmanje pet, možda sedam, ledenih doba, počevši od prekambrija, posebno: prije 700 miliona godina, prije 450 miliona godina (ordovicij), prije 300 miliona godina - permo-karbonska glacijacija, jedno od najvećih ledenih doba , koji utiče na južne kontinente. Južni kontinenti se odnose na takozvanu Gondvanu, drevni superkontinent koji je uključivao Antarktik, Australiju, Južnu Ameriku, Indiju i Afriku.

Najnovija glacijacija odnosi se na period u kojem živimo. Kvartarni period kenozojske ere započeo je prije oko 2,5 miliona godina, kada su glečeri sjeverne hemisfere stigli do mora. Ali prvi znaci ove glacijacije datiraju prije 50 miliona godina na Antarktiku.

Struktura svakog ledenog doba je periodična: postoje relativno kratke tople epohe, a postoje i duži periodi zaleđivanja. Naravno, hladni periodi nisu samo rezultat glacijacije. Glacijacija je najočiglednija posljedica hladnih perioda. Međutim, postoje prilično dugi intervali koji su veoma hladni, uprkos odsustvu glacijacija. Danas su primjeri takvih regija Aljaska ili Sibir, gdje je zimi veoma hladno, ali nema glacijacije, jer nema dovoljno padavina da bi se obezbijedilo dovoljno vode za stvaranje glečera.

Otkriće ledenih doba

Činjenica da na Zemlji postoje ledena doba poznata nam je još od sredine 19. vijeka. Među brojnim imenima vezanim za otkriće ovog fenomena, prvo je obično ime Louisa Agassiza, švicarskog geologa koji je živio sredinom 19. stoljeća. Proučavao je glečere Alpa i shvatio da su oni nekada bili mnogo veći nego danas. Nije samo on primijetio. Konkretno, Jean de Charpentier, još jedan Švajcarac, takođe je primetio ovu činjenicu.

Nije iznenađujuće da su ova otkrića napravljena uglavnom u Švicarskoj, budući da u Alpima još uvijek postoje glečeri, iako se prilično brzo tope. Lako je vidjeti da su nekada glečeri bili mnogo veći - samo pogledajte švicarski pejzaž, korita (glacijalne doline) i tako dalje. Međutim, Agassiz je prvi iznio ovu teoriju 1840. godine, objavivši je u knjizi "Étude sur les glaciers", a kasnije, 1844. godine, razvio je ovu ideju u knjizi "Système glaciare". Uprkos prvobitnom skepticizmu, s vremenom su ljudi počeli shvaćati da je to zaista istina.

Pojavom geoloških karti, posebno u sjevernoj Evropi, postalo je jasno da su raniji glečeri bili ogromnih razmjera. Zatim su se vodile opsežne rasprave o tome kako se ova informacija odnosi na potop, jer je postojao sukob između geoloških dokaza i biblijskih učenja. U početku su se glacijalne naslage nazivale deluvijalnim jer su se smatrale dokazom Potopa. Tek kasnije se saznalo da takvo objašnjenje nije prikladno: ove naslage su dokaz hladne klime i ekstenzivne glacijacije. Početkom 20. stoljeća postalo je jasno da postoje mnoge glacijacije, a ne samo jedna, i od tog trenutka počinje se razvijati ovo područje nauke.

Istraživanje ledenog doba

Poznati geološki dokazi ledenih doba. Glavni dokazi o glacijacijama dolaze iz karakterističnih naslaga koje su formirali glečeri. Sačuvani su u geološkom presjeku u obliku debelih uređenih slojeva posebnih naslaga (sedimenata) - diamictona. To su jednostavno glacijalne akumulacije, ali one uključuju ne samo naslage glečera, već i naslage otopljene vode nastale njegovim tokovima, glacijalna jezera ili glečere koji se kreću u more.

Postoji nekoliko oblika glacijalnih jezera. Njihova glavna razlika je u tome što su vodeno tijelo zatvoreno ledom. Na primjer, ako imamo glečer koji se uzdiže u dolinu rijeke, onda blokira dolinu kao čep u boci. Naravno, kada led blokira dolinu, rijeka će i dalje teći i nivo vode će rasti sve dok se ne izlije. Tako nastaje glacijalno jezero direktnim kontaktom sa ledom. Postoje određene naslage koje se nalaze u takvim jezerima koje možemo identifikovati.

Zbog načina topljenja glečera, koji zavisi od sezonskih promjena temperature, dolazi do godišnjeg topljenja leda. To dovodi do godišnjeg povećanja manjih sedimenata koji padaju ispod leda u jezero. Ako zatim pogledamo u jezero, tamo vidimo slojevitost (ritmički slojevit sediment), koja je poznata i po švedskom nazivu "varves" ( varve), što znači "godišnja akumulacija". Tako da zapravo možemo vidjeti godišnje slojevitost u glacijalnim jezerima. Možemo čak i prebrojati ove varve i saznati koliko dugo postoji ovo jezero. Općenito, uz pomoć ovog materijala možemo dobiti mnogo informacija.

Na Antarktiku možemo vidjeti ogromne ledene police koje se spuštaju s kopna u more. I naravno, led je plutajući, tako da pluta na vodi. Dok pliva, sa sobom nosi kamenčiće i manje naslage. Zbog termičkog djelovanja vode, led se topi i odbacuje ovaj materijal. To dovodi do formiranja procesa takozvanog raftinga stijena koje idu u ocean. Kada vidimo fosile iz tog perioda, možemo saznati gdje se nalazio glečer, koliko se protezao i tako dalje.

Uzroci glacijacije

Istraživači vjeruju da ledena doba nastaju jer Zemljina klima ovisi o neravnomjernom zagrijavanju njene površine od strane Sunca. Tako, na primjer, ekvatorijalne regije, gdje je Sunce gotovo okomito iznad glave, su najtoplije zone, a polarne regije, gdje se nalazi pod velikim uglom prema površini, su najhladnije. To znači da razlika u zagrijavanju različitih dijelova Zemljine površine kontroliše okeansko-atmosfersku mašinu, koja neprestano pokušava prenijeti toplinu iz ekvatorijalnih područja do polova.

Da je Zemlja obična sfera, ovaj prijenos bi bio vrlo efikasan, a kontrast između ekvatora i polova bio bi vrlo mali. Tako je bilo u prošlosti. Ali pošto sada postoje kontinenti, oni ometaju ovu cirkulaciju i struktura njenih tokova postaje veoma složena. Jednostavne struje su obuzdane i izmijenjene, velikim dijelom zbog planina, što dovodi do obrasca cirkulacije koje danas vidimo koji pokreću pasate i oceanske struje. Na primjer, jedna od teorija o tome zašto je ledeno doba počelo prije 2,5 miliona godina povezuje ovaj fenomen s nastankom Himalaja. Himalaji još uvek rastu veoma brzo i ispostavilo se da postojanje ovih planina u veoma toplom delu Zemlje upravlja stvarima poput monsunskog sistema. Početak kvartarnog ledenog doba povezuje se i sa zatvaranjem Panamske prevlake, koja povezuje sjever i jug Amerike, što je spriječilo prijenos topline s ekvatorijalnog Pacifika na Atlantik.

Ako bi položaj kontinenata jedan u odnosu na drugi i u odnosu na ekvator omogućio da cirkulacija funkcioniše efikasno, tada bi na polovima bilo toplo, a relativno topli uslovi bi se zadržali na celoj zemljinoj površini. Količina toplote koju prima Zemlja bila bi konstantna i neznatno bi varirala. Ali budući da naši kontinenti stvaraju ozbiljne prepreke cirkulaciji između sjevera i juga, imamo izražene klimatske zone. To znači da su polovi relativno hladni, dok su ekvatorijalna područja topla. Kada se stvari dešavaju kao što je sada, Zemlja se može promijeniti s varijacijama u količini sunčeve topline koju prima.

Ove varijacije su gotovo potpuno konstantne. Razlog za to je taj što se s vremenom Zemljina osa mijenja, kao i Zemljina orbita. S obzirom na ovo složeno klimatsko zoniranje, promjena orbite mogla bi doprinijeti dugoročnim promjenama klime, što rezultira klimatizacijom. Zbog toga nemamo kontinuirano zaleđivanje, već periode zaleđivanja, prekinute toplim periodima. Ovo se dešava pod uticajem orbitalnih promena. Najnovije orbitalne promjene se vide kao tri odvojena fenomena: jedna duga 20 000 godina, druga 40 000 godina, a treća 100 000 godina.

To je dovelo do odstupanja u obrascu cikličnih klimatskih promjena tokom ledenog doba. Zaleđivanje se najvjerovatnije dogodilo tokom ovog cikličkog perioda od 100.000 godina. Posljednja interglacijalna epoha, koja je bila jednako topla kao i sadašnja, trajala je oko 125.000 godina, a zatim je došla duga ledena epoha, koja je trajala oko 100.000 godina. Sada živimo u drugoj međuglacijskoj eri. Ovaj period neće trajati vječno, pa nas u budućnosti čeka još jedno ledeno doba.

Zašto se ledena doba završavaju?

Orbitalne promjene mijenjaju klimu, a pokazalo se da ledena doba karakteriziraju naizmjenično hladni periodi, koji mogu trajati i do 100.000 godina, i topli periodi. Nazivamo ih glacijalnim (glacijalnim) i interglacijalnim (interglacijalnim) epohama. Interglacijalnu eru obično karakterišu uslovi slični onima koje vidimo danas: visoki nivoi mora, ograničena područja zaleđivanja itd. Naravno, i sada postoje glacijacije na Antarktiku, Grenlandu i drugim sličnim mjestima. Ali općenito, klimatski uvjeti su relativno topli. Ovo je suština interglacijala: visok nivo mora, topli temperaturni uslovi i, općenito, prilično ujednačena klima.

Ali tokom ledenog doba, prosječna godišnja temperatura značajno se mijenja, vegetativni pojasevi su primorani da se kreću na sjever ili jug, ovisno o hemisferi. Regije poput Moskve ili Kembridža postaju nenaseljene, barem zimi. Iako mogu biti useljivi ljeti zbog jakog kontrasta između godišnjih doba. Ali ono što se zapravo dešava je da se hladne zone znatno šire, prosječna godišnja temperatura opada, a ukupna klima postaje veoma hladna. Dok su najveći glacijalni događaji vremenski relativno ograničeni (možda oko 10.000 godina), cijeli dugi hladni period može trajati 100.000 godina ili više. Ovako izgleda glacijalno-interglacijalni ciklus.

Zbog dužine svakog perioda, teško je reći kada ćemo izaći iz sadašnje ere. To je zbog tektonike ploča, položaja kontinenata na površini Zemlje. Trenutno su Severni i Južni pol izolovani, sa Antarktikom na Južnom polu i Arktičkim okeanom na severu. Zbog toga postoji problem sa cirkulacijom toplote. Sve dok se položaj kontinenata ne promijeni, ovo ledeno doba će se nastaviti. U skladu s dugoročnim tektonskim promjenama, može se pretpostaviti da će u budućnosti trebati još 50 miliona godina dok se ne dogode značajne promjene koje će omogućiti Zemlji da izađe iz ledenog doba.

Geološke implikacije

Naravno, glavna posljedica ledenog doba su ogromni ledeni pokrivači. Odakle dolazi voda? Naravno, iz okeana. Šta se dešava tokom ledenih doba? Glečeri nastaju kao rezultat padavina na kopnu. Zbog činjenice da se voda ne vraća u okean, nivo mora pada. Za vrijeme najtežih glacijacija nivo mora može pasti za više od sto metara.

Time se oslobađaju ogromni dijelovi epikontinentalnog pojasa koji su danas poplavljeni. To će značiti, na primjer, da će jednog dana biti moguće hodati od Britanije do Francuske, od Nove Gvineje do jugoistočne Azije. Jedno od najkritičnijih mjesta je Beringov moreuz, koji povezuje Aljasku sa istočnim Sibirom. Prilično je mala, oko 40 metara, pa ako nivo mora padne na sto metara, onda će ovo područje postati kopno. Ovo je takođe važno jer će biljke i životinje moći da migriraju kroz ova mesta i uđu u regione u koje danas ne mogu. Dakle, kolonizacija Sjeverne Amerike ovisi o tzv. Beringiji.

Životinje i ledeno doba

Važno je zapamtiti da smo mi sami "proizvodi" ledenog doba: evoluirali smo tokom njega, da bismo ga mogli preživjeti. Međutim, to nije stvar pojedinačnih pojedinaca - to je stvar cjelokupne populacije. Problem danas je što nas je previše i što su naše aktivnosti značajno promijenile prirodne uslove. U prirodnim uslovima, mnoge životinje i biljke koje danas vidimo imaju dugu istoriju i dobro preživljavaju ledeno doba, iako su neke evoluirale blago. Migriraju i prilagođavaju se. Postoje zone u kojima su životinje i biljke preživjele ledeno doba. Ova takozvana refugijuma nalazila su se sjevernije ili južnije od njihove današnje distribucije.

Ali kao rezultat ljudske aktivnosti, neke vrste su umrle ili izumrle. To se dogodilo na svim kontinentima, sa mogućim izuzetkom Afrike. Ogroman broj velikih kralježnjaka, odnosno sisara, kao i torbara u Australiji, čovjek je istrijebio. To je uzrokovano ili direktno našim aktivnostima, kao što je lov, ili indirektno uništavanjem njihovog staništa. Životinje koje danas žive na sjevernim geografskim širinama u prošlosti su živjele na Mediteranu. Toliko smo uništili ovu regiju da će ovim životinjama i biljkama biti vrlo teško da je ponovo koloniziraju.

Posljedice globalnog zagrijavanja

U normalnim uslovima, po geološkim standardima, uskoro bismo se vratili u ledeno doba. Ali zbog globalnog zagrijavanja, koje je posljedica ljudskih aktivnosti, odgađamo ga. Nećemo ga moći u potpunosti spriječiti, jer uzroci koji su ga uzrokovali u prošlosti postoje i danas. Ljudska aktivnost, element koji je priroda nepredviđen, utiče na zagrevanje atmosfere, što je možda već izazvalo odlaganje sledećeg glacijala.

Danas su klimatske promjene vrlo relevantno i uzbudljivo pitanje. Ako se ledeni pokrivač Grenlanda otopi, nivo mora će porasti za šest metara. U prošlosti, tokom prethodne interglacijalne epohe, koja je bila prije oko 125.000 godina, ledeni pokrivač Grenlanda se jako topio, a nivo mora bio je 4-6 metara viši nego danas. To svakako nije smak svijeta, ali nije ni vremenska složenost. Uostalom, Zemlja se i ranije oporavila od katastrofa, moći će preživjeti i ovu.

Dugoročni izgledi za planetu nisu loši, ali za ljude, to je druga stvar. Što više istraživanja radimo, bolje razumijemo kako se Zemlja mijenja i kuda vodi, bolje razumijemo planetu na kojoj živimo. Ovo je važno jer ljudi konačno počinju da razmišljaju o promeni nivoa mora, globalnom zagrevanju i uticaju svega toga na poljoprivredu i stanovništvo. Mnogo toga ima veze sa proučavanjem ledenih doba. Kroz ove studije naučit ćemo mehanizme glacijacija, a to znanje možemo koristiti proaktivno, pokušavajući ublažiti neke od promjena koje sami izazivamo. Ovo je jedan od glavnih rezultata i jedan od ciljeva istraživanja ledenih doba.

Ovo je prijevod članka iz našeg engleskog izdanja Serious Science. Originalnu verziju teksta možete pročitati ovdje.

Posljednje ledeno doba donijelo je pojavu vunastog mamuta i ogromno povećanje površine glečera.

Ali to je bio samo jedan od mnogih koji su hladili Zemlju kroz njenu istoriju dugu 4,5 milijardi godina.

Posljedice zagrijavanja

Posljednje ledeno doba donijelo je pojavu vunastog mamuta i ogromno povećanje površine glečera. Ali to je bio samo jedan od mnogih koji su hladili Zemlju kroz njenu istoriju dugu 4,5 milijardi godina.

Dakle, koliko često planeta prolazi kroz ledena doba i kada treba da očekujemo sledeće?

Glavni periodi glacijacije u istoriji planete

Odgovor na prvo pitanje zavisi od toga da li mislite na velike ili male glacijacije koje se dešavaju tokom ovih dugih perioda. Tokom istorije, Zemlja je iskusila pet velikih glacijacija, od kojih su neke trajale stotine miliona godina. U stvari, čak i sada, Zemlja prolazi kroz veliki period glacijacije, i to objašnjava zašto ima polarni led.

Pet glavnih ledenih doba su huronsko (prije 2,4-2,1 milijarde godina), kriogenska glacijacija (prije 720-635 miliona godina), andsko-saharsko (prije 450-420 miliona godina), kasna paleozojska glacijacija (335-260. prije miliona godina) i kvartar (prije 2,7 miliona godina do danas).

Ovi glavni periodi glacijacije mogu se smjenjivati ​​između manjih ledenih doba i toplih perioda (interglacijala). Na početku kvartarne glacijacije (prije 2,7-1 milion godina), ova hladna ledena doba događala su se svakih 41.000 godina. Međutim, u posljednjih 800.000 godina značajna ledena doba su se pojavljivala rjeđe - otprilike svakih 100.000 godina.

Kako funkcioniše ciklus od 100.000 godina?

Ledeni pokrivači rastu oko 90.000 godina, a zatim počinju da se otapaju tokom toplog perioda od 10.000 godina. Zatim se proces ponavlja.

S obzirom da se posljednje ledeno doba završilo prije otprilike 11.700 godina, možda je vrijeme da počne još jedno?

Naučnici vjeruju da bismo upravo sada trebali doživjeti još jedno ledeno doba. Međutim, postoje dva faktora povezana sa Zemljinom orbitom koji utiču na formiranje toplih i hladnih perioda. S obzirom na to koliko ugljičnog dioksida emitujemo u atmosferu, sljedeće ledeno doba neće početi još najmanje 100.000 godina.

Šta uzrokuje ledeno doba?

Hipoteza koju je izneo srpski astronom Miljutin Milanković objašnjava zašto na Zemlji postoje ciklusi leda i međuledenih perioda.

Kako se planeta okreće oko Sunca, na količinu svjetlosti koju prima od nje utiču tri faktora: njen nagib (koji se kreće od 24,5 do 22,1 stepeni u ciklusu od 41.000 godina), njegov ekscentricitet (promjena oblika orbite oko Sunca, koje fluktuira od bliskog kruga do ovalnog oblika) i njegovog kolebanja (jedno potpuno njihanje se dešava svakih 19-23 hiljade godina).

Godine 1976., značajan rad u časopisu Science predstavio je dokaze da ova tri orbitalna parametra objašnjavaju glacijalne cikluse planete.

Milankovićeva teorija je da su orbitalni ciklusi predvidljivi i veoma konzistentni u istoriji planete. Ako Zemlja prolazi kroz ledeno doba, tada će biti prekrivena više ili manje leda, ovisno o ovim orbitalnim ciklusima. Ali ako je Zemlja previše topla, neće doći do promjena, barem u pogledu sve veće količine leda.

Šta može uticati na zagrevanje planete?

Prvi plin koji vam pada na pamet je ugljični dioksid. Tokom proteklih 800.000 godina, nivoi ugljen-dioksida su fluktuirali između 170 i 280 delova na milion (što znači da je od 1 miliona molekula vazduha 280 molekula ugljen-dioksida). Naizgled beznačajna razlika od 100 dijelova na milion dovodi do pojave glacijalnih i međuglacijalnih perioda. Ali nivoi ugljičnog dioksida danas su mnogo veći nego što su bili u prošlim fluktuacijama. U maju 2016. godine nivoi ugljen-dioksida iznad Antarktika dostigli su 400 delova na milion.

Zemlja se ranije toliko zagrijala. Na primjer, u vrijeme dinosaurusa temperatura zraka je bila čak i viša nego sada. Ali problem je što u modernom svijetu raste rekordnom brzinom, jer smo za kratko vrijeme izbacili previše ugljičnog dioksida u atmosferu. Osim toga, s obzirom na to da se stope emisija do danas ne smanjuju, može se zaključiti da je malo vjerovatno da će se situacija promijeniti u bliskoj budućnosti.

Posljedice zagrijavanja

Zagrijavanje uzrokovano prisustvom ovog ugljičnog dioksida imat će velike posljedice, jer čak i malo povećanje prosječne temperature Zemlje može dovesti do drastičnih promjena. Na primjer, Zemlja je tokom posljednjeg ledenog doba bila u prosjeku samo 5 stepeni Celzijusa hladnija nego danas, ali je to dovelo do značajne promjene regionalne temperature, nestanka ogromnog dijela flore i faune i pojave novih vrsta.

Ako globalno zatopljenje izazove topljenje svih ledenih ploča na Grenlandu i Antarktiku, nivoi okeana će porasti za 60 metara u odnosu na današnji.

Šta uzrokuje velika ledena doba?

Čimbenici koji su izazvali duge periode glacijacije, kao što je kvartar, naučnici nisu dobro razumjeli. Ali jedna ideja je da bi ogroman pad nivoa ugljičnog dioksida mogao dovesti do nižih temperatura.

Tako, na primjer, prema hipotezi o izdizanju i vremenskim prilikama, kada tektonika ploča dovede do rasta planinskih lanaca, na površini se pojavljuje nova nezaštićena stijena. Lako podleže vremenskim uslovima i raspada se kada uđe u okeane. Morski organizmi koriste ove stijene za stvaranje svojih školjki. S vremenom kamenje i školjke uzimaju ugljični dioksid iz atmosfere i njegov nivo značajno opada, što dovodi do perioda glacijacije.

Naučnici primjećuju da je ledeno doba dio ledenog doba, kada zemlja prekriva led dugim milionima godina. Ali mnogi ljudi ledeno doba nazivaju segmentom istorije Zemlje, koja se završila prije otprilike dvanaest hiljada godina.

Vrijedi to napomenuti istorija ledenog doba imao ogroman broj jedinstvenih karakteristika koje nisu dostigle naše vrijeme. Na primjer, jedinstvene životinje koje su se mogle prilagoditi postojanju u ovoj teškoj klimi su mamuti, nosorozi, sabljasti tigrovi, pećinski medvjedi i druge. Bili su prekriveni gustim krznom i prilično velikih dimenzija. Biljojedi su se prilagodili uzimanju hrane ispod ledene površine. Uzmimo nosoroge, grabili su led svojim rogovima i jeli biljke. Začudo, vegetacija je bila raznolika. Naravno, mnoge biljne vrste su nestale, ali biljojedi su imali slobodan pristup hrani.

Unatoč činjenici da drevni ljudi nisu bili velikih dimenzija i nisu imali pokrivač od vune, uspjeli su preživjeti i tokom ledenog doba. Njihov život je bio neverovatno opasan i težak. Gradili su sebi male nastambe i izolovali ih kožama mrtvih životinja, a meso jeli. Ljudi su smislili razne zamke kako bi tamo namamili velike životinje.

Rice. 1 - Ledeno doba

Po prvi put se o istoriji ledenog doba govorilo u osamnaestom veku. Tada je geologija počela da se postavlja kao naučna grana, a naučnici su počeli da otkrivaju porijeklo gromada u Švicarskoj. Većina istraživača se složila u jednoj tački gledišta da imaju glacijalni početak. U devetnaestom veku se sugerisalo da je klima planete bila podložna ozbiljnom zahlađenju. Nešto kasnije objavljen je i sam termin "glacijalni period". Uveo ga je Louis Agassiz, čije ideje u početku nisu bile prepoznate u široj javnosti, ali se potom pokazalo da mnoga njegova djela zaista imaju osnovu.

Osim što su geolozi uspjeli utvrditi činjenicu da je nastupilo ledeno doba, pokušali su otkriti i zašto je nastalo na planeti. Najčešći stav je da kretanje litosferskih ploča može blokirati tople struje u okeanu. To postepeno uzrokuje stvaranje ledene mase. Ako su se na površini Zemlje već formirali ledeni pokrivači velikih razmjera, tada će uzrokovati naglo hlađenje odbijanjem sunčeve svjetlosti, a samim tim i toplinu. Drugi razlog za stvaranje glečera mogla bi biti promjena u nivou efekata staklene bašte. Prisutnost velikih arktičkih masiva i brzo širenje biljaka eliminira efekat staklene bašte zamjenom ugljičnog dioksida kisikom. Bez obzira na razlog nastanka glečera, ovo je veoma dug proces koji takođe može pojačati uticaj sunčeve aktivnosti na Zemlju. Promjene u orbiti naše planete oko Sunca čine je izuzetno osjetljivom. Uticaj ima i udaljenost planete od "glavne" zvijezde. Naučnici sugerišu da je čak i tokom najvećih ledenih doba Zemlja bila prekrivena ledom samo jednu trećinu čitavog područja. Postoje sugestije da su se dogodila i ledena doba, kada je čitava površina naše planete bila prekrivena ledom. Ali ova činjenica je još uvijek kontroverzna u svijetu geoloških istraživanja.

Do danas, najznačajnija ledena masa je Antarktik. Debljina leda na pojedinim mjestima dostiže i više od četiri kilometra. Glečeri se kreću prosječnom brzinom od petsto metara godišnje. Još jedan impresivan ledeni pokrivač nalazi se na Grenlandu. Otprilike sedamdeset posto ovog ostrva zauzimaju glečeri, a to je jedna desetina leda naše čitave planete. U ovom trenutku, naučnici vjeruju da ledeno doba neće moći započeti još najmanje hiljadu godina. Stvar je u tome što u modernom svijetu dolazi do kolosalnog oslobađanja ugljičnog dioksida u atmosferu. A kao što smo ranije saznali, formiranje glečera moguće je samo pri niskom nivou njegovog sadržaja. Međutim, ovo predstavlja još jedan problem za čovječanstvo - globalno zagrijavanje, koje ne može biti manje masovno od početka ledenog doba.

U istoriji Zemlje postojali su dugi periodi kada je čitava planeta bila topla - od ekvatora do polova. Ali bilo je i vremena toliko hladnih da su glacijacije stizale do onih područja koja trenutno pripadaju umjerenim zonama. Najvjerovatnije je promjena ovih perioda bila ciklična. U toplijim vremenima moglo je biti relativno malo leda, i to samo u polarnim područjima ili na vrhovima planina. Važna karakteristika ledenih doba je da ona mijenjaju prirodu zemljine površine: svaka glacijacija utiče na izgled Zemlje. Same po sebi, ove promjene mogu biti male i beznačajne, ali su trajne.

Istorija ledenih doba

Ne znamo tačno koliko je ledenih doba bilo u istoriji Zemlje. Znamo za najmanje pet, možda sedam, ledenih doba, počevši od prekambrija, posebno: prije 700 miliona godina, prije 450 miliona godina (ordovicij), prije 300 miliona godina - permo-karbonska glacijacija, jedno od najvećih ledenih doba , koji utiče na južne kontinente. Južni kontinenti se odnose na takozvanu Gondvanu, drevni superkontinent koji je uključivao Antarktik, Australiju, Južnu Ameriku, Indiju i Afriku.

Najnovija glacijacija odnosi se na period u kojem živimo. Kvartarni period kenozojske ere započeo je prije oko 2,5 miliona godina, kada su glečeri sjeverne hemisfere stigli do mora. Ali prvi znaci ove glacijacije datiraju prije 50 miliona godina na Antarktiku.

Struktura svakog ledenog doba je periodična: postoje relativno kratke tople epohe, a postoje i duži periodi zaleđivanja. Naravno, hladni periodi nisu samo rezultat glacijacije. Glacijacija je najočiglednija posljedica hladnih perioda. Međutim, postoje prilično dugi intervali koji su veoma hladni, uprkos odsustvu glacijacija. Danas su primjeri takvih regija Aljaska ili Sibir, gdje je zimi veoma hladno, ali nema glacijacije, jer nema dovoljno padavina da bi se obezbijedilo dovoljno vode za stvaranje glečera.

Otkriće ledenih doba

Činjenica da na Zemlji postoje ledena doba poznata nam je još od sredine 19. vijeka. Među brojnim imenima vezanim za otkriće ovog fenomena, prvo je obično ime Louisa Agassiza, švicarskog geologa koji je živio sredinom 19. stoljeća. Proučavao je glečere Alpa i shvatio da su oni nekada bili mnogo veći nego danas. Nije samo on primijetio. Konkretno, Jean de Charpentier, još jedan Švajcarac, takođe je primetio ovu činjenicu.

Nije iznenađujuće da su ova otkrića napravljena uglavnom u Švicarskoj, budući da u Alpima još uvijek postoje glečeri, iako se prilično brzo tope. Lako je vidjeti da su nekada glečeri bili mnogo veći - samo pogledajte švicarski pejzaž, korita (glacijalne doline) i tako dalje. Međutim, Agassiz je prvi iznio ovu teoriju 1840. godine, objavivši je u knjizi "Étude sur les glaciers", a kasnije, 1844. godine, razvio je ovu ideju u knjizi "Système glaciare". Uprkos prvobitnom skepticizmu, s vremenom su ljudi počeli shvaćati da je to zaista istina.

Pojavom geoloških karti, posebno u sjevernoj Evropi, postalo je jasno da su raniji glečeri bili ogromnih razmjera. Zatim su se vodile opsežne rasprave o tome kako se ova informacija odnosi na potop, jer je postojao sukob između geoloških dokaza i biblijskih učenja. U početku su se glacijalne naslage nazivale deluvijalnim jer su se smatrale dokazom Potopa. Tek kasnije se saznalo da takvo objašnjenje nije prikladno: ove naslage su dokaz hladne klime i ekstenzivne glacijacije. Početkom 20. stoljeća postalo je jasno da postoje mnoge glacijacije, a ne samo jedna, i od tog trenutka počinje se razvijati ovo područje nauke.

Istraživanje ledenog doba

Poznati geološki dokazi ledenih doba. Glavni dokazi o glacijacijama dolaze iz karakterističnih naslaga koje su formirali glečeri. Sačuvani su u geološkom presjeku u obliku debelih uređenih slojeva posebnih naslaga (sedimenata) - diamictona. To su jednostavno glacijalne akumulacije, ali one uključuju ne samo naslage glečera, već i naslage otopljene vode nastale njegovim tokovima, glacijalna jezera ili glečere koji se kreću u more.

Postoji nekoliko oblika glacijalnih jezera. Njihova glavna razlika je u tome što su vodeno tijelo zatvoreno ledom. Na primjer, ako imamo glečer koji se uzdiže u dolinu rijeke, onda blokira dolinu kao čep u boci. Naravno, kada led blokira dolinu, rijeka će i dalje teći i nivo vode će rasti sve dok se ne izlije. Tako nastaje glacijalno jezero direktnim kontaktom sa ledom. Postoje određene naslage koje se nalaze u takvim jezerima koje možemo identifikovati.

Zbog načina topljenja glečera, koji zavisi od sezonskih promjena temperature, dolazi do godišnjeg topljenja leda. To dovodi do godišnjeg povećanja manjih sedimenata koji padaju ispod leda u jezero. Ako zatim pogledamo u jezero, tamo vidimo slojevitost (ritmički slojeviti sedimenti), koja je poznata i po švedskom nazivu “varves” (varve), što znači “godišnje akumulacije”. Tako da zapravo možemo vidjeti godišnje slojevitost u glacijalnim jezerima. Možemo čak i prebrojati ove varve i saznati koliko dugo postoji ovo jezero. Općenito, uz pomoć ovog materijala možemo dobiti mnogo informacija.

Na Antarktiku možemo vidjeti ogromne ledene police koje se spuštaju s kopna u more. I naravno, led je plutajući, tako da pluta na vodi. Dok pliva, sa sobom nosi kamenčiće i manje naslage. Zbog termičkog djelovanja vode, led se topi i odbacuje ovaj materijal. To dovodi do formiranja procesa takozvanog raftinga stijena koje idu u ocean. Kada vidimo fosile iz tog perioda, možemo saznati gdje se nalazio glečer, koliko se protezao i tako dalje.

Uzroci glacijacije

Istraživači vjeruju da ledena doba nastaju jer Zemljina klima ovisi o neravnomjernom zagrijavanju njene površine od strane Sunca. Tako, na primjer, ekvatorijalne regije, gdje je Sunce gotovo okomito iznad glave, su najtoplije zone, a polarne regije, gdje se nalazi pod velikim uglom prema površini, su najhladnije. To znači da razlika u zagrijavanju različitih dijelova Zemljine površine kontroliše okeansko-atmosfersku mašinu, koja neprestano pokušava prenijeti toplinu iz ekvatorijalnih područja do polova.

Da je Zemlja obična sfera, ovaj prijenos bi bio vrlo efikasan, a kontrast između ekvatora i polova bio bi vrlo mali. Tako je bilo u prošlosti. Ali pošto sada postoje kontinenti, oni ometaju ovu cirkulaciju i struktura njenih tokova postaje veoma složena. Jednostavne struje su obuzdane i izmijenjene, velikim dijelom zbog planina, što dovodi do obrasca cirkulacije koje danas vidimo koji pokreću pasate i oceanske struje. Na primjer, jedna od teorija o tome zašto je ledeno doba počelo prije 2,5 miliona godina povezuje ovaj fenomen s nastankom Himalaja. Himalaji još uvek rastu veoma brzo i ispostavilo se da postojanje ovih planina u veoma toplom delu Zemlje upravlja stvarima poput monsunskog sistema. Početak kvartarnog ledenog doba povezuje se i sa zatvaranjem Panamske prevlake, koja povezuje sjever i jug Amerike, što je spriječilo prijenos topline s ekvatorijalnog Pacifika na Atlantik.

Ako bi položaj kontinenata jedan u odnosu na drugi i u odnosu na ekvator omogućio da cirkulacija funkcioniše efikasno, tada bi na polovima bilo toplo, a relativno topli uslovi bi se zadržali na celoj zemljinoj površini. Količina toplote koju prima Zemlja bila bi konstantna i neznatno bi varirala. Ali budući da naši kontinenti stvaraju ozbiljne prepreke cirkulaciji između sjevera i juga, imamo izražene klimatske zone. To znači da su polovi relativno hladni, dok su ekvatorijalna područja topla. Kada se stvari dešavaju kao što je sada, Zemlja se može promijeniti s varijacijama u količini sunčeve topline koju prima.

Ove varijacije su gotovo potpuno konstantne. Razlog za to je taj što se s vremenom Zemljina osa mijenja, kao i Zemljina orbita. S obzirom na ovo složeno klimatsko zoniranje, promjena orbite mogla bi doprinijeti dugoročnim promjenama klime, što rezultira klimatizacijom. Zbog toga nemamo kontinuirano zaleđivanje, već periode zaleđivanja, prekinute toplim periodima. Ovo se dešava pod uticajem orbitalnih promena. Najnovije orbitalne promjene se vide kao tri odvojena fenomena: jedna duga 20 000 godina, druga 40 000 godina, a treća 100 000 godina.

To je dovelo do odstupanja u obrascu cikličnih klimatskih promjena tokom ledenog doba. Zaleđivanje se najvjerovatnije dogodilo tokom ovog cikličkog perioda od 100.000 godina. Posljednja interglacijalna epoha, koja je bila jednako topla kao i sadašnja, trajala je oko 125.000 godina, a zatim je došla duga ledena epoha, koja je trajala oko 100.000 godina. Sada živimo u drugoj međuglacijskoj eri. Ovaj period neće trajati vječno, pa nas u budućnosti čeka još jedno ledeno doba.

Zašto se ledena doba završavaju?

Orbitalne promjene mijenjaju klimu, a pokazalo se da ledena doba karakteriziraju naizmjenično hladni periodi, koji mogu trajati i do 100.000 godina, i topli periodi. Nazivamo ih glacijalnim (glacijalnim) i interglacijalnim (interglacijalnim) epohama. Interglacijalnu eru obično karakterišu uslovi slični onima koje vidimo danas: visoki nivoi mora, ograničena područja zaleđivanja itd. Naravno, i sada postoje glacijacije na Antarktiku, Grenlandu i drugim sličnim mjestima. Ali općenito, klimatski uvjeti su relativno topli. Ovo je suština interglacijala: visok nivo mora, topli temperaturni uslovi i, općenito, prilično ujednačena klima.

Ali tokom ledenog doba, prosječna godišnja temperatura značajno se mijenja, vegetativni pojasevi su primorani da se kreću na sjever ili jug, ovisno o hemisferi. Regije poput Moskve ili Kembridža postaju nenaseljene, barem zimi. Iako mogu biti useljivi ljeti zbog jakog kontrasta između godišnjih doba. Ali ono što se zapravo dešava je da se hladne zone znatno šire, prosječna godišnja temperatura opada, a ukupna klima postaje veoma hladna. Dok su najveći glacijalni događaji vremenski relativno ograničeni (možda oko 10.000 godina), cijeli dugi hladni period može trajati 100.000 godina ili više. Ovako izgleda glacijalno-interglacijalni ciklus.

Zbog dužine svakog perioda, teško je reći kada ćemo izaći iz sadašnje ere. To je zbog tektonike ploča, položaja kontinenata na površini Zemlje. Trenutno su Severni i Južni pol izolovani, sa Antarktikom na Južnom polu i Arktičkim okeanom na severu. Zbog toga postoji problem sa cirkulacijom toplote. Sve dok se položaj kontinenata ne promijeni, ovo ledeno doba će se nastaviti. U skladu s dugoročnim tektonskim promjenama, može se pretpostaviti da će u budućnosti trebati još 50 miliona godina dok se ne dogode značajne promjene koje će omogućiti Zemlji da izađe iz ledenog doba.

Geološke implikacije

Time se oslobađaju ogromni dijelovi epikontinentalnog pojasa koji su danas poplavljeni. To će značiti, na primjer, da će jednog dana biti moguće hodati od Britanije do Francuske, od Nove Gvineje do jugoistočne Azije. Jedno od najkritičnijih mjesta je Beringov moreuz, koji povezuje Aljasku sa istočnim Sibirom. Prilično je mala, oko 40 metara, pa ako nivo mora padne na sto metara, onda će ovo područje postati kopno. Ovo je takođe važno jer će biljke i životinje moći da migriraju kroz ova mesta i uđu u regione u koje danas ne mogu. Dakle, kolonizacija Sjeverne Amerike ovisi o tzv. Beringiji.

Životinje i ledeno doba

Važno je zapamtiti da smo mi sami "proizvodi" ledenog doba: evoluirali smo tokom njega, da bismo ga mogli preživjeti. Međutim, to nije stvar pojedinačnih pojedinaca - to je stvar cjelokupne populacije. Problem danas je što nas je previše i što su naše aktivnosti značajno promijenile prirodne uslove. U prirodnim uslovima, mnoge životinje i biljke koje danas vidimo imaju dugu istoriju i dobro preživljavaju ledeno doba, iako su neke evoluirale blago. Migriraju i prilagođavaju se. Postoje zone u kojima su životinje i biljke preživjele ledeno doba. Ova takozvana refugijuma nalazila su se sjevernije ili južnije od njihove današnje distribucije.

Ali kao rezultat ljudske aktivnosti, neke vrste su umrle ili izumrle. To se dogodilo na svim kontinentima, sa mogućim izuzetkom Afrike. Ogroman broj velikih kralježnjaka, odnosno sisara, kao i torbara u Australiji, čovjek je istrijebio. To je uzrokovano ili direktno našim aktivnostima, kao što je lov, ili indirektno uništavanjem njihovog staništa. Životinje koje danas žive na sjevernim geografskim širinama u prošlosti su živjele na Mediteranu. Toliko smo uništili ovu regiju da će ovim životinjama i biljkama biti vrlo teško da je ponovo koloniziraju.

Posljedice globalnog zagrijavanja

U normalnim uslovima, po geološkim standardima, uskoro bismo se vratili u ledeno doba. Ali zbog globalnog zagrijavanja, koje je posljedica ljudskih aktivnosti, odgađamo ga. Nećemo ga moći u potpunosti spriječiti, jer uzroci koji su ga uzrokovali u prošlosti postoje i danas. Ljudska aktivnost, element koji je priroda nepredviđen, utiče na zagrevanje atmosfere, što je možda već izazvalo odlaganje sledećeg glacijala.

Danas su klimatske promjene vrlo relevantno i uzbudljivo pitanje. Ako se ledeni pokrivač Grenlanda otopi, nivo mora će porasti za šest metara. U prošlosti, tokom prethodne interglacijalne epohe, koja je bila prije oko 125.000 godina, ledeni pokrivač Grenlanda se jako topio, a nivo mora bio je 4-6 metara viši nego danas. To svakako nije smak svijeta, ali nije ni vremenska složenost. Uostalom, Zemlja se i ranije oporavila od katastrofa, moći će preživjeti i ovu.

Dugoročni izgledi za planetu nisu loši, ali za ljude, to je druga stvar. Što više istraživanja radimo, bolje razumijemo kako se Zemlja mijenja i kuda vodi, bolje razumijemo planetu na kojoj živimo. Ovo je važno jer ljudi konačno počinju da razmišljaju o promeni nivoa mora, globalnom zagrevanju i uticaju svega toga na poljoprivredu i stanovništvo. Mnogo toga ima veze sa proučavanjem ledenih doba. Kroz ove studije naučit ćemo mehanizme glacijacija, a to znanje možemo koristiti proaktivno, pokušavajući ublažiti neke od promjena koje sami izazivamo. Ovo je jedan od glavnih rezultata i jedan od ciljeva istraživanja ledenih doba.
Naravno, glavna posljedica ledenog doba su ogromni ledeni pokrivači. Odakle dolazi voda? Naravno, iz okeana. Šta se dešava tokom ledenih doba? Glečeri nastaju kao rezultat padavina na kopnu. Zbog činjenice da se voda ne vraća u okean, nivo mora pada. Za vrijeme najtežih glacijacija nivo mora može pasti za više od sto metara.