Палеоэкология: учебное пособие

Богданов Игорь Алексеевич

Закладки
Размер шрифта
A   A+   A++
Cкачать
Читать
Палеоэкология: учебное пособие (Богданов Игорь)

Введение

Палеоэкология – наука новая, неустоявшаяся, круг ее целей и задач с достаточной точностью не установлен. Ее можно определить, как раздел экологии, изучающий становление и изменения природных условий, оказавших влияние на возникновение жизни на Земле, на эволюцию живых организмов и на формирование и эволюцию экосистем в различные геологические эпохи истории Земли.

Цель преподавания палеоэкологии для студентов-биологов – формирование взгляда на живую природу, как на результат длительного процесса развития от низших форм к высшим под влиянием изменений внешней среды в масштабах геологического времени.

Поэтому мы рассматриваем экологические закономерности, во-первых, в плане возникновения и развития климатов и ландшафтов Земли, во-вторых, в плане возникновения и развития жизни на Земле.

Восстановление экологической обстановки на Земле в прошлые геологические эпохи позволяет лучше понять пути эволюции живых существ, возникновение различных жизненных форм, в том числе и конвергентное возникновение сходных жизненных форм в разные эпохи и у систематически отдаленных таксонов.

Палеоэкологический подход позволяет установить возникновение типов питания, появление и усложнение биоценотических отношений в разные эпохи, а через них – возникновение и развитие экосистем и формирование различных ландшафтно-климатических зон.

Наконец, немаловажное значение восстановление экологической обстановки прошлых эпох имеет для понимания происхождения и эволюции человека.

Одним из центральных моментов палеоэкологии, на наш взгляд, является изучение экологических кризисов – узловых моментов в истории Земли, когда значительные геолого-морфологические и климатические изменения, происходящие в больших масштабах за сравнительно короткие периоды времени, вызывали резкое изменение существовавших ранее биот с массовым вымиранием господствующих таксонов и замены их на новые, более прогрессивные с эволюционной точки зрения. Эти периоды, несмотря на их кратковременность (в геологическом масштабе), оказывают определяющее влияние на всю последующую историю жизни на Земле.

Отметим, что понятие «палеоэкология» не содержится ни в наиболее полном Биологическом энциклопедическом словаре 1995 г. издания, ни в Популярном биологическом словаре Н. Ф. Реймерса, ни в словаре-справочнике «Экология» В. А. Вронского. Не содержится оно и в разделах многих учебников по экологии, посвященных структуре и подразделениям экологии как науки (учебники И. А. Шилова, Ю. Одума и др.). Лишь в учебнике В. А. Радкевича приведена, со ссылкой на М. Реймерса и А. Яблокова, классификация экологических наук, где палеоэкология фигурирует в качестве самостоятельного раздела, впрочем, без объяснений ее целей и задач. В учебнике (переводном) «Основы экологии» Р. Дажо имеется раздел, посвященный экологическим условиям в период возникновения жизни на Земле, в учебнике М. И. Будыко «Глобальная экология» рассматриваются экологические условия, способствовавшие возникновению и развитию человека, эти же вопросы поднимаются в некоторых работах академика Н. Н. Моисеева. Что касается многочисленных работ по палеонтологии, палеоклиматологии, палеоландшафтам, то в них экологические сведения содержатся отрывочно и не приведены в сколько-нибудь стройную систему (см. список литературы).

В основу настоящего учебного пособия положен курс лекций, которые автор читал для студентов специальности «Экология» химико-биологического факультета Омского государственного педагогического университета.

В написании использовались многочисленные работы по общей экологии, палеогеографии и палеонтологии, список которых приводится в конце пособия.

Выражаю благодарность доктору биологических наук, профессору кафедры экологии и природопользования Омского государственного педагогического университета Светлане Иосифовне Андреевой за предварительный просмотр текста и ценные замечания.

Часть 1

Общие палеоэкологические закономерности

Глава 1

История формирования климата в связи с историей формирования земной поверхности

1.1. Климат на Земле возник лишь тогда, когда появились атмосфера и гидросфера как самостоятельные оболочки Земли. Произошло это около 3,8–4 млрд лет назад, когда при остывании молодой планеты ее парогазовая оболочка – пневматосфера – разделилась в результате конденсации водяных паров, входивших в ее состав, на газообразную и жидкую фракции, и с этого времени атмосфера и гидросфера существую раздельно.

Первичная атмосфера была практически лишена кислорода. Она состояла из смеси водяного пара, водорода, метана, аммиака и паров сильных кислот (серной, соляной, плавиковой). Позднее, около 3,5 млрд лет назад, она стала азотно-аммиачно– углекислой. Количество углекислого газа в ней росло за счет усиливавшейся вулканической деятельности и достигло максимума в 60 % от ее объема. Свободный кислород, выделявшийся из недр Земли при различных геологических процессах, почти полностью затрачивался на окисление метана, сероводорода и аммиака атмосферы, в результате чего доля этих газов в атмосфере снизилась до исчезающе малых величин, и на окисление металлов в поверхностных слоях земной коры.

Первичная гидросфера несколько отличалась от современной по составу и количеству растворенных в ней солей (соленость достигала 50 %о, содержание кальция было меньше современного, а содержание натрия и калия – больше и т. д.). Близкий к современному солевой состав Мирового Океана установился лишь при достаточно долгом развитии жизни, где-то на грани Криптозоя и Фанерозоя (см. ниже). Температура же Мирового Океана первоначально, видимо, еще довольно долго была выше современной (от +35 до +40 °C у экватора, против +25… +27 °C в настоящее время).

1.2. Восстановление климатических (более обобщенно – экологических) условий прошлых эпох возможно в связи с учетом выдвинутого Ч. Лайелем принципа актуализма. Согласно этому принципу, факторы, действующие в настоящее время, точно так же действовали и в прошлом. Наблюдая образование под действием определенных факторов той или иной горной породы, в настоящее время мы делаем вывод, что и в прошедшие геологические эпохи она образовывалась под действием тех же факторов. Так, соли, гипсы, ангидриты накапливаются в условиях сухого и жаркого климата, а каменные угли и каолиновые глины – в условиях жаркого и влажного. Следовательно, минеральный состав горных пород уже дает определенные сведения, помогающие восстановить климат прошлых эпох. Еще в большей степени климат влияет на характер растительности. Если мы находим в слоях каменного угля отпечатки хвощей, плаунов, папоротников, то можем с уверенностью сказать, что климат в это время был жаркий и влажный: споровым растениям для оплодотворения нужна вода.

Но хорошо сохранившиеся отпечатки ископаемых растений встречаются довольно редко, и палеоклиматологам, и палеобиологам пришлось бы испытать очень большие трудности при восстановлении экологических условий в прошлые геологические эпохи, если бы не споры, а с появлением семенных растений и пыльца древних растений, которая в больших количествах содержится в осадочных породах и имеет высокую видовую специфичность, т. е. легко определяется. По ней довольно просто восстановить тип растительного покрова определенных геологических эпох, а вместе с тем и климат. При реконструкции климата также помогают сведения о видовом составе и распространении морских, пресноводных и сухопутных животных. Жизнь многих из них, особенно теплолюбивых морских (кораллы, губки, моллюски), протекает в довольно узких температурных диапазонах. Соотношение изотопов кислорода, магния и кальция в раковинах и других минерализованных фрагментах ископаемых морских беспозвоночных животных позволяет установить даже абсолютное значение температуры морских вод.

Copyrights and trademarks for the book, and other promotional materials are the property of their respective owners. Use of these materials are allowed under the fair use clause of the Copyright Law.