Історичні зміни клімату

Історичні зміни клімату
Рисунок 1 — Пилкові профілі донних відкладень озера Роджерс (штат Коннектикут), які охоплюють кінець останнього заледеніння і всю післяльодовикову епоху аж до сучасності. Праворуч вказані приблизні дати появи кожного виду на території Коннектикута.

Клімат змінювався набагато швидше, ніж пересувались масиви суші, і в сучасній картині географічного поширення організмів багато вказує на певні фази відновлення, яке відбувається після кліматичних зрушень. Для пояснення того, як виникли ареали тих чи інших видів, відомості про історичні зміни клімату необхідні тією ж мірою, що й уявлення про пристосованість організмів до сучасних умов існування. В ролі історичного фактора в таких випадках виступають, зокрема, плейстоценові заледеніння.

Класичні приклади видових ареалів, для тлумачення яких може знадобитись врахування історичних обставин, — це складені з однієї або декількох невеликих відособлених ділянок ареали ряду холодостійких, найчастіше високоспеціалізованих квіткових рослин арктоальпійських флор Північної Америки та півночі Європи. Багато таких рослин зустрічаються в одному-єдиному місці, інші населяють дві або декілька вигадливо розкиданих відособлених «плям» (тобто мають розірвані ареали — біцентричні або поліцентричні). Типовим прикладом може служити біцентричне поширення одноквіткового дзвіночка (Campanula uniflora) у Норвегії (рисунок 2).

Згідно однієї точки зору, окремі частини таких ареалів відповідають придатним для зростання рослин даного виду областям, які надають необхідні їм особливі, неповторні умови. Існує думка, що діаспори таких рослин потрапили в ці області, подолавши проміжні, непридатні для існування, частини простору. За цією гіпотезою, можливе існування й інших областей, де ці рослини могли б оселитись, але куди вони ще не потрапили. Дійсно, рослини багатьох видів з незвичайними ареалами приурочені або до острівців вапнякових ґрунтів, або до певних температурних умов (рисунок 2), але так буває не завжди.

Рисунок 2 — Поширення одноквіткового дзвіночка Campanula uniflora у Норвегії — приклад біцентричного поширення. Жирними лініями позначені ізотерми; вони з'єднують точки, в яких середнє значення максимальних літніх температур повітря становить 22 °С.

Інша точка зору полягає в тому, що сучасні ареали — це релікти, тобто залишки ареалів популяцій, колись розповсюджених більш широко. Коли з півночі наступав льодовиковий щит, деякі високоширотні області залишались вільними від льоду (хоч і вони сильно промерзали). У цих незаледенілих областях (ескімоською — «нунатаках») збереглись популяції деяких рослин, а коли льодовик відступив, вони так і залишились у своїх усамітнених твердинях. Можна знайти й геологічні свідчення, які підтверджують цю точку зору; вони, щоправда, не дуже переконливі. Є також цікаві відомості про приуроченість поширення деяких нелітаючих жуків до нунатаків, що є доводом на користь «реліктової» гіпотези.

Втім, суперечка про нунатаки — це лише невелика частина набагато ширшої дискусії між тими, хто вважає, що сучасне поширення організмів відображає їх відповідність сучасним умовам існування, і тими, хто вважає, що багато чого в поширенні являє собою спадщину минулого. З удосконаленням методів пошуку, аналізу і датування біологічних залишків (особливу роль при цьому грає аналіз викопного пилка) розмах кліматичних і біотичних зрушень, які відбувались протягом останніх 2 млн. років (тобто в плейстоцені), тільки починає розкриватись. Ці нові методи дозволяють все частіше і з все більшою впевненістю встановлювати, що саме в сучасній картині географічного поширення організмів пов'язано з вузькою спеціалізацією до нинішніх умов їх місцеперебувань, а що являє собою відбиток минулого.

Результати вимірювання вмісту ізотопів кисню в кернах порід океанічного дна вказують, що в плейстоцені могло бути до 16 циклів заледеніння, кожний з яких тривав приблизно 125 тис. років (рисунок 3). Всупереч поширеній думці, складається враження, що кожне заледеніння могло затягуватись на цілих 50 і навіть 100 тис. років і що заледеніння перемежовувались короткими періодами в 10-20 тис. років, коли температури піднімались до сучасних значень або трохи вище. Якщо такий часовий масштаб відповідає істині, то дивний не минулий, а сучасний тваринний і рослинний світ — адже він сформувався до кінця одного з нечастих катастрофічних потеплінь!

Рисунок 3 — Приблизна динаміка температури протягом послідовних циклів заледеніння, що прийшлись на останні 400 тис. років. Оцінки температур отримані шляхом порівняння співвідношень ізотопів кисню у викопних залишках організмів, взятих з кернів донних відкладень Карибського моря. Штрихова лінія відповідає температурі, що мала місце 10 тис. років тому — на початку сучасного потепління. Крива показує, що теплі міжльодовиковості, подібні сучасній, очевидно, траплялись рідко і що протягом великої частини минулих 400 тис. років панував льодовиковий клімат.

На рисунку 1 показана швидкість зміни післяльодовикового рослинного покриву околиць озера Роджерс (штат Коннектикут) за останні 14 тис. років за даними пилкового аналізу. Види дерев, пилок яких переважає у відповідних пилкових профілях, з’являлись почергово: першою була ялина, останнім — каштан. Кожний наступний вселенець подовжував список видів, число яких неухильно росло протягом всіх 14 тис. років. Подібна картина виникає і при вивченні пилкових профілів донних відкладень європейських озер.

З ростом числа розшифрованих «пилкових літописів» стало можливо не тільки скласти уявлення про динаміку рослинного покриву в даному місці, але й приступити до картування переміщень різних видів рослин у міру їх поширення по материках. З’ясувалось, що різні види просувались з різними швидкостями, і при цьому не обов'язково в тому ж напрямку. Рівновага рослинних угруповань тим часом зсувалась, склад їх змінювався, і зміни ці майже напевно тривають донині.

У Північній Америці першим із «загарбників», які кинулись слідом за відступаючим льодовиком, була ялина; за нею пішла смолиста сосна, яка протягом декількох тисячоліть просувалась на північ зі швидкістю 350-500 м на рік. Веймутова сосна «рушила» приблизно тисячоліттям пізніше — одночасно з дубом. До розторопних переселенців належала й тсуга; вона поширювалась зі швидкістю 200-300 м на рік і з'явилась в більшості вивчених точок приблизно через тисячу років після веймутової сосни. Каштан просувався повільно (100 м на рік), але, діставшись нових місць, ставав домінантним видом; на Аллеганах він з'явився приблизно за 3000 років до того, як досяг Коннектикуту. (Для рослини з важким насінням і тривалою фазою ювенільного росту, яка передує їх утворенню, просування навіть на 100 м на рік бачиться надто швидким). Під час відступу льодовика швидкість заселення деякими рослинами місць існування, які виникали, могла лімітуватись швидкістю поширення їх насіння.

Настільки ж надійними літописами післяльодовикового розселення тварин, пов'язаного зі змінами лісового покриву, ми не володіємо; але принаймні не викликає сумнівів те, що багато тварин не могли розселятись швидше за ті дерева, частинами яких вони харчувались. Імовірно, деякі тварини все ще перебувають у погоні за лісом, який відійшов на північ.

Видовий склад лісів помірних широт Північної півкулі безупинно змінювався протягом минулих 10 000 років і продовжує змінюватись понині. Швидкість цієї зміни, очевидно, лімітується швидкостями поширення основних лісотворних порід. Відповідно до зауваження Девіса (Davіs, 1976), та обставина, що «...навіть наприкінці голоценової (тобто сучасної) міжльодовиковості заселення звільнених льодовиком просторів лісовими деревоподібними рослинами все ще відбувається, свідчить про те, що тривалість типової міжльодовикової епохи занадто мала для досягнення флористичної рівноваги».

Про історію рослинності попередніх міжльодовикових епох відомо дуже небагато, але можна припустити, що вона неодноразово повторювала щось із того, що з'ясовано з пізніших пилкових літописів. Ті видові популяції, які при наступі льодовика відступали занадто повільно (а наступав льодовик швидше, ніж відходив), очевидно, вимирали; можливо, деякі з них виживали в нунатаках. Вцілілі і відомі нам сьогодні популяції — це популяції, яким вдалось поспіти за циклами заледеніння та відступу льодовика або пережити ці цикли. Більше того, немає жодних підстав думати, ніби генетична структура тих видів, які всі ці переселення все-таки перенесли, залишилась незмінною. Ми знаємо, наприклад, що при штучному доборі на холодостійкість в лабораторних популяціях як рослин, так і тварин можна домогтись дуже швидких зрушень. Можна припустити, зокрема, що в результаті чергового переселення кожен вид піддавався впливу добору на підвищену швидкість освоєння нових територій. Угруповання помірних широт ефемерні і знаходяться під постійним ризиком; вони безперестану змінюються відповідно до змін умов існування. На те, щоб стати іншими, вони ніколи не мали часу.

За повнотою відомостей про зміни клімату тропіки сильно програють помірній зоні. З цієї причини виникає спокуса припустити, що в ті часи, коли помірні широти зазнавали драматичних змін клімату і льодовикових вторгнень, тропіки перебували в тому ж стані, що й нині. Таке припущення майже напевно помилкове. Навпаки, складається картина змін рослинного покриву, паралельних тим, що відбувались в помірному поясі: у більш теплі та вологі періоди площа тропічних лісів зростала, а в періоди більш прохолодні та посушливі, коли переважала савана, — скорочувалась. В сучасному поширенні як рослин, так і тварин містяться вказівки на те, яке положення займали колись ці «острови тропічного лісу, оточені морем савани» (рисунок 4).

Рисунок 4 — А. Приблизне поширення тропічних лісів у Південній Америці на піку останнього заледеніння. Б. Їх сучасне поширення.
 

 

Коментарі

Ввійдіть або зареєструйтесь, щоб залишати коментарі.
Читайте також

Про перетворення світла на електрику, сонячне паливо і ККД сучасних акумуляторів.

X

Вхід

Завантажую...