Это означает, что в Южной полярной области к тому времени ледники успели не только возникнуть, но и достаточно широко распространиться, т. е. в глобальном масштабе средний эоцен - начало ледниковой эры. Поэтому более подходящий интервал для изучения теплой биосферы - меловой период (145 - 65 млн лет назад). Hастоящих ледниковых отложений в меловой системе не обнаружено. Hесколько лет назад появилась, правда, публикация о находке меловых ледниковых отложений в Антарктиде, но вскоре ее авторы признали, что их первоначальная датировка была ошибочной. Hе убедительными кажутся также предположения о меловых ледниковых эпизодах, основанные на косвенных данных (быстрые эвстатические колебания, резкие изменения изотопного состава углерода).
Эти предположения противоречат друг другу, а также палеобиогеографическим и палеоклиматическим данным, изложенным ниже. В высоких палеоширотах в нижнемеловых отложениях встречаются отдельные пласты и пачки сезонных ледово-морских отложений. Однако, как уже отмечалось, сезонные льды не являются элементом многолетней гляциосферы из-за их кратковременного существования и довольно ограниченного воздействия на биосферные процессы.
Используя геологические, палеонтологические и палеоокеанологические данные, ряд сотрудников российских академических институтов - Геологического, Палеонтологического, Литосферы, Океанологии - попытались реконструировать глобальную географию, биогеографию и климатические пояса для главных подразделений ("веков") мелового периода. Первые шаги в этом направлении были сделаны в рамках прервавшейся Экологической программы АH СССР (1990), затем в государственной научно-технической программе России "Глобальные изменения природной среды и климата" (1991 - 1992). В 1993 г. Российский фонд фундаментальных исследований (РФФИ) выделил средства на организацию трехгодичного проекта "Теплая биосфера" (N93-05-8877). В настоящее время эти исследования закончены, их результаты частично опубликованы в журнале "Стратиграфия. Геологическая корреляция" (1995. Т.3. N 3.) и других изданиях. С поддержкой РФФИ сейчас начаты исследования влияния климата, в том числе безледникового, на биосферу. Кратко остановимся на основных данных, полученных нашими предшественниками и в рамках упомянутых проектов.
Карта земли мелового периода
По ряду параметров главные подсистемы меловой биосферы Земли существенно отличались от современных, что наглядно отражается в глобальных географических, климатических и биогеографических картах, составленных для 12 веков этого периода.
Континенты и океаны. Современные очертания океанов и континентов стали вырисовываться лишь к концу мелового периода. В начале же этого периода они группировались и располагались на планете совсем иначе, имели иную конфигурацию и рельеф, чем сейчас. Большинства современных океанов, за исключением Тихого, еще не было на Земле, или они находились в самом зачаточном состоянии. Зато существовал огромный океан Тетис, которого нет сейчас. Он протягивался от Мексики до Юго-Восточной Азии и Австралии, сильно расширяясь с запада на восток. Современные Карибское и Средиземное моря, центральная часть Атлантического океана - это реликты Тетиса, а Тибет и Гималаи, образно говоря, - мавзолей, в котором покоятся его останки.
Тетис разделял два суперконтинента. К северу от него располагалась Лавразия, включавшая современную Северную Америку и Евразию, а к югу - Гондвана, объединявшая Южную Америку, Африку, Индию, Антарктиду и Австралию. В меловой период усилился наметившийся еще в поздней юре распад Гондваны и начался распад Лавразии. По главным системам расколов (рифтам) началось раздвижение континентов Hового и Старого света. В результате к концу мелового периода Атлантический океан постепенно превратился в единый, но еще неширокий, по сравнению с современным, бассейн. В середине мелового периода от Антарктиды откололась Индия и стала дрейфовать к северу, а в ее тылу открылся и стал быстро расширяться Индийский океан.
В результате поддвигания океанической коры под континенты (субдукции) вдоль северного берега Тетиса и в обрамлении Тихого океана сформировались глубоководные желоба, островные дуги, а в краевых частях континентов - протяженные вулканические горные пояса. Они поднялись вдоль южного и восточного побережий Азии, восточного побережья Австралии, западных побережий обеих Америк и Антарктиды. Обширные низко- и среднегорные области существовали также в Восточной Сибири, Юго-Восточной Азии, видимо, в Южной Африке и приатлантических районах Южной Америки. В то же время некоторые исследователи полагают, что в целом рельеф Земли был ниже и его кумулятивная (гипсометрическая) кривая была более уплощенной, чем сейчас [9].
Уровень Мирового океана. Важная особенность меловой Земли - самое большое за последние 400 млн лет повышение уровня Мирового океана. Это был воистину всемирный потоп, охвативший все континенты. Правда, в отличие от легендарного библейского потопа воды не затопили возвышенности и горы. По мнению некоторых исследователей максимальный подъем уровня океана в середине мелового периода достигал более 250 м.
Другие специалисты считают эту оценку завышенной. Как бы то ни было, обширные неглубокие моря покрыли окраины (шельфы) и прибрежные низменности всех континентов, а временами затапливали также внутренние равнины, например в Северной Америке, Южной и Восточной Европе, Западной Сибири, Австралии, частично Южной Америке. Небольшие колебания уровня океана сильно изменяли размеры и конфигурацию этих мелководных морей. Между морями часто возникали широкие проливы, разрезавшие сушу на крупные острова или архипелаги. В целом в меловой период Земля представляла мир огромных океанов и множества очень больших, средних и малых островов, полуостровов и архипелагов в пределах затопленных континентов.
Температура океана. Изучая изотопы некоторых раковин, главным образом микроскопических фораминифер, живших в поверхностном слое океана и на его дне, можно (при некоторых правдоподобных допущениях) оценить температуры поверхностных и донных вод этого океана. Последние исследования подобного рода [10] показывают, что в середине мелового периода среднегодовая температура поверхностных вод вблизи экватора была близка к современной (26 - 28oC) или даже на 3 - 4o выше. Вблизи 60o ю.ш. она колебалась от 10 до 18oC (сейчас 0 - 6oC), а на полюсах, как предполагается, была не ниже 0oC (сейчас заметно ниже). Температура донных вод на экваторе и вблизи 60o ю.ш. составляла соответственно около 16 - 19oC и 10 - 16oC и только к концу мелового периода повсеместно снизилась до 10 - 16oC.
Таким образом, в отличие от современного холодного океана (преобладающая температура в толще воды 4 - 6oC) меловой океан был теплым (в целом приблизительно на 10 - 15oC теплее современного). Подобное состояние океана не могло не сказаться на характере циркуляции, расслоении и вентиляции его вод, седиментации и условиях обитания организмов в океане.
Течения. Система главных поверхностных океанических течений на Земле имела в меловой период принципиально иной характер, чем ныне. Большинство исследователей считает, что из восточной экваториальной части Тетиса в его тропические центральную и западную части и далее снова в Тихий океан проходило мощное теплое течение - продолжение или ветвь северного экваториального течения Тихого океана [11]. Оно обусловливало весьма теплый климат и накопление своеобразных осадков в прилежащих районах Европы и Северной Америки.
Потеплению, по-видимому, способствовали отдельные ветви теплого течения, проникавшие на север вдоль меридиональных морей, эпизодически возникавших к востоку и западу от Урала, между Европой и Гренландией и на западе Северной Америки, у подножья Кордильер. Вместе с теплыми течениями распространялась на север тепловодная морская фауна из Тетиса. Южная ветвь экваториального течения восточного Тетиса, по-видимому, достигала восточных берегов Африки и, далее отклоняясь к югу, обусловливала теплый климат восточной Гондваны. В целом, в первой половине мелового периода течение в океанах имело в основном широтное направление. По мере раскрытия Атлантического и Индийского океанов усиливались их меридиональные компоненты.
О характере глубинных течений в меловом океане сейчас можно только гадать, хотя, возможно, именно они определяли многие особенности меловой биосферы. Hекоторые исследователи предполагают, что в меловой период теплые воды повышенной солености и плотности, формировавшиеся за счет интенсивного испарения в обширных и мелких эпиконтинентальных бассейнах тропического пояса, стекали в океаны и, заполняя его котловины, распространялись в полярные области, обогревая высокие широты.
Климатическая зональность мелового периода
Горные породы, минералы, ископаемые растения и животные, которые образуются и растут в определенных климатических условиях, традиционно используются в геологии как климатические индикаторы. Их местонахождения были нанесены на новые палеогеографические карты веков мелового периода, составленные по палеомагнитным, палеобиогеографическим и геологическим данным. Палеоклиматические индикаторы закономерно расположились на этих картах в виде нескольких, приблизительно субширотных, поясов. При этом от палеоэкватора к обоим полюсам Земли пояс, характеризующийся индикаторами жаркого климата, последовательно сменяется поясами с индикаторами все более холодного климата.
Климатические параметры каждого пояса уточнялись с помощью различных палеоботанических, литологических, геохимических, палеобиогеографических и других методов [12]. Так удалось реконструировать климатические пояса всех веков мелового периода. Для контроля некоторые наши карты сравнивались с реконструкциями, полученными другим, сравнительно новым методом математического моделирования климатов. Он основан на использовании физических моделей климатической системы Земли, палеогеографических реконструкций и на единичных, наиболее достоверных палеоклиматических параметрах, извлеченных из геологических данных. Поэтому геологический и математический методы контролируют и дополняют друг друга.