Вода в твердом состоянии никогда не проникнет в почву, не растворит в себе полезные вещества, ее не сможет впитать корневая система растений. Снег и лед могут тысячелетиями лежать на поверхности земли, а растения будут вымирать от недостатка жидкой воды, от засухи. Весьма мало животных могут использовать снег и лед для утоления жажды. Поэтому когда почва промерзает на несколько метров вглубь, животные организмы испытывают острый дефицит влаги. Фактически наступает криогенная (холодовая) засуха для растений и жажда для животных.
Во-вторых, общее охлаждение поверхности планеты приводит к уменьшению (или даже прекращению) испарения воды в атмосферу с поверхностных бассейнов гидросферы (океанов, морей, рек, озер, ледников, болот, лугов, лесов). Уменьшение атмосферной влаги влечет за собой уменьшение количества дождей и общей массы дождевых осадков. Не будет дождей - исчезнут с лица Земли резервуары пресной воды: озера, реки, болота. Кроме того, воды озера или реки питают только растения, растущие по берегам. Дожди питают влагой растения на огромных площадях. Поэтому роль дождей в увеличении биомассы Земли неизмеримо выше, чем роль озер и рек. Однако, к сожалению, количество дождей на земном шаре с каждым годом уменьшается. Ведь Земля постепенно становится холоднее, а с холодной поверхности планеты испаряется меньше воды, чем с горячей и тёплой поверхности. Весьма показательна эволюционная картина уменьшения количества атмосферной влаги. После своего образования Земля имела очень горячую поверхность - более 1000 ? С. Поэтому 5 миллиардов лет назад вся ее гидросфера массой в 3 ·1018 тонн (100%) находилась в парообразном состоянии в атмосфере. В дальнейшем количество атмосферной влаги стремительно уменьшалось: 4 миллиардов лет назад - 30%. 3 миллиарда лет - 15%. 2 миллиарда лет - 5%, 1 миллиард лет назад - 1%, сейчас - 0,0005%, или 1,5 ? 1013 тонн. Необходимо обратить внимание на то, что за последний миллиард лет количество атмосферных осадков снизилось в 2000 раз. В будущем их станет еще меньше, и засуха охватит всю поверхность континентов.
Те районы Земли, над которыми не идёт дождь на протяжении всего года, быстро превращаются в песчаные пустыни. Параллельно эволюционному уменьшению дождевых осадков над поверхностью всей Земли, увеличивается площадь пустынь. Обратим внимание на эволюцию песчаных пустынь. На Земле не было ни одного квадратного метра сухой песчаной пустыни 100 тысяч лет назад. По всей поверхности континентов лили проливные дожди, росла трава и деревья. Первая пустыня образовалась на африканском континенте 50 тысяч лет назад. Это пустыня Сахара, которая 50 тысяч лет назад представляла собой небольшое пятно в центре существующей сейчас пустыни, и составляла 10% от сегодняшней её площади. Далее (30 тысяч лет назад) образовались пустыни в Азии, Австралии, Америке. Эволюция пустынь на поверхности Земли представляется следующим образом: 50000 лет назад песчаных пустынь не существовало, 40000 лет назад - 1% территории земного шара были покрыты пустынями, 30000 лет назад - 3%, 20000 лет назад - 5%, 10000 лет назад - 10%, сейчас - 25% поверхности Земли занимают пустыни. В будущем (через 30000 лет) вся поверхность Земли превратиться в песчаную пустыню. Уменьшение количества атмосферной влаги оказывает отрицательный эффект на развитие жизни, так как уменьшает общую биомассу планеты.
3. Потеря всей гидросферы планетой является причиной вымирания жизни. Гидросферой называется совокупность всех водных объектов планеты. Половина ее состава занимают поверхностные воды: океаны, моря, озера, болота, реки, ледники, снега, атмосферная влага. Другую половину составляют подземные воды. После того, как Земля потеряет атмосферу, ее дневная сторона будет нагреваться солнечными лучами до плюс 150 ° С (почти как на Луне). Поскольку температура кипения (парообразования) воды составляет плюс 100 ° С, то начнется процесс интенсивного испарения воды и рассеивание ее молекул по космическому пространству. Естественно, что потеря атмосферы и отсутствие воды на поверхности Земли обязательно приведет к гибели всех растений и животных.
4. Уменьшение концентрации углекислого газа в атмосфере является причиной медленного вымирания растений на Земле. Углекислый газ CO2 абсолютно необходим растениям для эндогенного органического синтеза. Растения поглощают углекислый газ листьями непосредственно из атмосферы, а также растворенный в воде CO2 при поглощении водных растворов корневой системой. Вода хорошо растворяет этот газ, поэтому его концентрация в воде в десятки раз больше, чем в атмосфере.
Первым видом живой материей во Вселенной являются растения, которые превращают неорганическую материю (CO2) в органическую (древесину, листья, плоды, цветы). Вторым видом живой материи во Вселенной является животный мир, который появляется на планете после насыщения океанов и атмосферы кислородом (O2) в процессе жизнедеятельности растений, а пищей для животных служат растения и другие животные. Сначала появились травоядные животные (Ордовикский период), пищей для которых служили исключительно растения. Потом возникли хищники (Девонский период), пищей для которых служило мясо травоядных животных. В Кайнозойскую эру начался достаточно быстрый и катастрофический процесс вымирания растительно-животного мира из-за холодов, из-за уменьшения углекислого газа в атмосфере, из-за появления огромных ледяных и снежных областей. В это время миллионы животных начали вымирать от голода. В ходе борьбы с голодом появились всеядные животные, которые питались и растительной пищей и мясом. Такими были предки человека - гоминиды. Да и современные люди питаются как овощами и фруктами, так и мясом. Дальнейшая выработка приспособительных механизмов у гоминидов привела к возникновению разумной деятельности. Разумная деятельность животного - это разновидность, особый способ борьбы за существование в окружении крайне неблагоприятных условиях внешней среды: холода, голода, жажды, постоянное нападение крупных хищников, болезни, травмы, войны с соседними племенами, людоедство и так далее.
Количество углекислого газа CO2 в атмосфере Земли постепенно уменьшается, так как его в больших количествах поглощают растения, после чего разлагают на углерод (С) и кислород (О2). Углерод применяется растением для органического синтеза (С-С-С-), а кислород (О2) выделяется в атмосферу. Поэтому с каждым годом углекислого газа в атмосфере становится меньше. Если 5 миллиардов лет назад количество углекислого газа в атмосфере составляло 90% по отношению к другим газам, то сейчас его всего 0,03%. Современные растения испытывают настоящий голод в этом виде «пищи». Благодаря сжиганию органического топлива (угля, нефти, природного газа, горючих сланцев, торфа, древесины и т. д.) цивилизация будет поддерживать процентное количество углекислого газа в атмосфере на уровне 0,03% на протяжении трех столетий: с 1900 года по 2200 года. После 2200 года органические полезные ископаемые на поверхности и в недрах Земли будут исчерпаны и процентное содержание углекислого газа начнет быстро снижаться. По приблизительным расчетам углекислый газ исчезнет из атмосферы через 30 миллионов лет, после чего растительный мир планеты будет вынужден погибнуть. В настоящее время из-за низкой концентрации этого газа в атмосфере происходит массовая гибель растений - до 10 тысяч видов в год.
5. Примеры медленного похолодания климата Земли. Тепло необходимо для существования растительно-животного мира на планете. Большинство растений и животных могут существовать в пределах «100 градусного температурного режима» - окружающая среда не должна быть выше 50 ° тепла, и не должна быть ниже 50 ° мороза по Цельсию. Как отмечалось выше, поверхность Земли имеет два источника тепла: солнечное и собственное «подземное» тепло. В недалеком прошлом (около 70 миллионов лет) земные растения и животные не нуждались в солнечном тепле. Солнце нужно было растениям только как источник световой энергии для фотосинтеза, но не как источник тепла. Целых 500 миллионов лет тепло живым организмам давала в избытке и сама Земля, так как ее поверхность была нагрета до 20 ? - 50 ? С. Однако вследствие остывания планеты стало недоставать планетарного тепла для растительно-животного мира. И вот уже около 70 миллионов лет земная жизнь «ориентируется» только на солнечное тепло. Однако экспериментально доказано, что поток солнечного тепла на Землю также постепенно снижается. Можно привести множество примеров из палеонтологии, ботаники, зоологии, метеорологии, истории, которые подтверждают сильное влияние медленного охлаждения поверхности Земли на эволюционные изменения растительно-животного мира и человека.
1) Если рассматривать физические условия, существовавшие на поверхности Земли 3,5 - 5 миллиардов лет назад, то можно убедиться, что в то время жизнь на нашей планете была невозможна. Поверхность Земли имела температуру 500 ° С. Не существовало морей и океанов, так как при такой температуре вода испарялась. Земле нужно было остыть до температуры ниже 100 ° С для образования наземных водных бассейнов. Это и произошло 3,5 миллиардов лет назад. Лишь после этого в морях возникли первые водоросли и примитивные животные.
2) Температура поверхности 500 - 3500 миллионов лет назад составляла примерно 50 ° - 80 ° С. Континентальные пространства были слишком «горячи» для корней растений. В то время жизнь была возможна только в океанах и морях, воды которых поглощали тепло, испаряли влагу в атмосферу и удерживали собственную температуру в пределах 20 ° - 40 ° С. Поэтому наземные растения появились на континентальной суше только в силурийский период (400 миллионов лет назад). Первые животные - земноводные, которые вышли из океанов на сушу, появились в начале каменноугольного периода (300 миллионов лет назад).
3) Очень теплый климат на Земле сохранялся в период 70 - 400 миллионов лет назад. Собственная теплота поверхности планеты повсеместно составляла 20 ? - 40 ? С. Благодаря теплу пород и солнечному теплу в атмосфере находилось влаги в 150 раз больше, чем сейчас. Установлено, что 10 миллионов лет назад на месте современной пустыни Сахары находился тропический лес и многочисленные теплые болота. Дальнейшее похолодание резко уменьшило количество дождевых облаков в атмосфере Земли и количество дождей над Сахарой, в частности. Поэтому постепенно Сахара превратилась в пустыню, и расширение ее территории продолжается и по сегодняшний день.
4) Палеонтологические исследования показывают, что только в кайнозойскую эру (последние 70 миллионов лет) появились и начали занимать все большие пространства такие ландшафты, как степи, лесостепи, пустыни, тундра, лесотундра, ледниковый покров Антарктиды и Гренландии. До кайнозойской эры (70 миллионов лет назад) абсолютно вся поверхность Земли (континенты и острова) были покрыты густыми лесами. Из-за похолодания теплолюбивые гигантские растения (папоротниковые, плауновые) начали вымирать, а их место заняли морозоустойчивые лиственные и хвойные леса. Например, в палеогеновых (40 - 50 миллионов лет назад) отложениях Гренландии содержатся споры и пыльца секвойи, лавра, магнолии, клена и других теплолюбивых растений, свидетельствующих о существовании в этом районе средиземноморского климата. В 1986 году ученые, проводившие исследования в Антарктиде, обнаружили окаменелые фрагменты деревьев на дне моря Уэдделла. Это были остатки обширного леса, который рос 3 миллиона лет назад в 640 километров от южного полюса. Сейчас Гренландия и Антарктида представляют собой снежно-ледяную пустыню. На северном острове Шпицберген 100 миллионов лет назад был очень теплый субтропический климат, там произрастали густые леса папоротников. Поэтому на острове образовались крупные залежи каменного угля, который в настоящее время добывается в большом количестве. Сейчас на этом острове не произрастает ни одного дерева, там круглый год лежит толстый слой снега. Одновременно, под влиянием холода появились животные, покрытые шерстью, птицы - с сохраняющими тепло перьями, морские животные северных широт, покрытые толстым слоем теплоизоляционной жировой тканью. Можно привести десятки других примеров из палеонтологии, показывающих существование процесса медленного похолодания на поверхности Земли, особенно на полюсах.
5) История человеческого общества за последние 2 - 5 тысяч лет также предоставляет десятки доказательств медленного охлаждения поверхности планеты. Приведем лишь один пример. Исландия и Гренландия совсем недавно (1000 лет назад) имели достаточно теплый климат. Там произрастали хвойно-лиственные леса, водились разнообразные звери, поэтому на их территориях возникли десятки крупных поселений викингов. После 1000 года нашей эры климат начал быстро ухудшаться. За 400 лет поселения викингов в Гренландии пришли в полное запустение вследствие усилившегося холода, массовой гибели лесов и диких зверей, а на полях снег оставался круглый год, чего не было ранее. Одновременно климат ухудшается в Исландии, где 16 - 17 веках были временем тяжелых испытаний для населения, которое сократилось вдвое главным образом из-за резкого похолодания, плохого урожая и последовавшего за этим массового голода.
6) По наблюдениям японских синоптиков c 1960 года над зоной, лежащей севернее 60-й параллели, начался очередной этап интенсивного охлаждения атмосферы. Как показали регулярные метеорологические исследования за 1940 - 1960 годы, снижение температуры в этой северной зоне произошло на 0,1? С, с 1960 по 1980 г. - на 0,2? С, прогноз похолодания в период 1980 - 2010 годы - на 0,4? С.
7) Изучение папирусов Древнего Египта, написанных 4 тысячи лет назад, убеждают ученых в том, что климат в Северной Африке был более теплым и более влажным, чем сейчас. На месте современных песчаных пустынь были степи, покрытые высокими травами. Вокруг Нила было большое количество озер, болот и оазисов, где произрастали пальмы и кустарники. Значительно богаче, чем теперь, был и животный мир. На территории древнего Египта жили в большом количестве слоны, жирафы, носороги, дикие быки, кабаны, газели, антилопы, львы и пантеры. На многочисленных картинах, нарисованных на стенах древних храмов, сохранились сцены охоты на зверей, которые сейчас уже отсутствуют в североафриканском регионе. К сегодняшнему дню все эти животные вымерли по причине расширения границ безжизненной, песчаной пустыни Сахары. В период 2 - 3 тысячи лет назад в пустынях, окружающих Египет, существовали сотни оазисов с богатым растительным и животным миром. А 50000 лет назад пустыни Сахары вообще не существовало, и весь север Африки имел вид саваны, с высокими травами, с пальмами, с большим количеством болот, озёр и рек, с разнообразнейшим растительным и животным миром.
6. Эволюция климата Земли. Рассмотрим интересную проблему о причинах климатических изменений на нашей планете. Описанные выше эволюционные этапы изменения химического и физического состава атмосферы дают возможность предсказать в общих чертах эволюцию климата Земли. Климат определяется состоянием нижних слоев атмосферы, где происходят метеорологические процессы: ветер, дождь и снегопад, жара и холод, туман и так далее.
Многие ученые делают попытки предсказать глобальные изменения климата Земли на тысячелетия вперёд, используя для этого данные 200 - 300 летней давности. Их прогнозы являются полностью ошибочными, потому что динамику изменения климата Земли на таком коротком участке времени нельзя выявить. Самый правдивый прогноз изменения климата Земли вытекает из анализа изменений в течение всего ее существования, то есть - на протяжении 5 миллиардов лет!
Главная причина изменения климата Земли состоит в динамическом изменении теплового режима на поверхности планеты. Существуют два генератора тепла, нагревающих поверхностный слой литосферы и атмосферы Земли. Внешним источником является Солнце, солнечное излучение, а внутренним - радиоактивный распад элементов в недрах планеты. Тепловой режим на поверхности планеты меняется и в зависимости от сезона, времени суток, от прозрачности атмосферы для солнечных лучей, теплоемкости различных ландшафтов (континентов и океанов, гор и равнин, лесов и песчаных пустынь). Ветер - это быстрое перемещение воздушных масс. Ветер зарождается по причине разности разогрева отдельных территорий планеты и благодаря быстрому вращению Земли вокруг своей оси. Дожди и снегопады возникают вследствие испарения воды с поверхности океанов, морей и рек, что также происходит под действием солнечного тепла. Следовательно, чтобы точно прогнозировать климат на планете, надо изучить эволюционные изменения глобальных источников тепла. За время существования Земли (в прошлом и в будущем) можно выделить три периода глобальных климатических изменений.
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144