Эра великих холодов

На протяжении большей части своей истории Земля не испытывала оледенений: ранняя биосфера была теплой, если не горячей. Первый ледниковый период зафиксирован геологами 2, 2 млрд. лет назад. За ним следовал длительный период теплой биосферы вплоть до неопротерозоя, когда в течение двухсот миллионов лет (от 750 до 580 млн. лет назад) прошла череда мощных покровных оледенений. В этом интервале геологической истории зафиксировано четыре длительных ледниковых периода, но возможно их число было большим [12]. Масштабность этих событий потрясает. Льды достигали уровня моря даже на тех континентах, которые располагались вблизи экватора. Об этом свидетельствуют палеогеографические реконструкции, основанные на анализе остаточной намагниченности горных пород. Этот парадокс был отмечен Н.М.Чумаковым [13].

В последние годы получены дополнительные данные, показывающие поистине глобальный масштаб неопротерозойских оледенений. Изотопная летопись углерода из карбонатных отложений, накопившихся в периоды оледенений, демонстрирует негативные аномалии чудовищной амплитуды. Подобного не наблюдалось ни в течение предшествующих 1, 2 млрд. лет, ни в ходе всей последующей геологической истории.

Сейчас, когда гипотеза об оледеневшей Земле обрела черты научной сенсации, интенсивно обсуждаются поведение различных параметров биосферы. Полагают, что каждое из оледенений могло длиться от 4 до 30 миллионов лет. В эти периоды лед толщиной почти 2 км сплошным слоем покрывал континенты и мировой океан. Биологическая продуктивность (от фотосинтезирующего планктона и далее по пищевой цепи) в поверхностных водах океана резко сокращалась на миллионы лет – обширные льды блокировали солнечный свет. Оледенения заканчивались катастрофически быстро, когда благодаря наземному вулканизму в атмосфере накапливалось высокое содержание углекислого газа, более чем в триста раз превышающее его современный уровень.

Крайняя смелость этой гипотезы не означает ее полной невероятности. В ее рамках находят объяснение ранее непонятные явления, например, такая давняя загадка, как природа доломитов, обычно перекрывающих ледниковые отложения. Доломиты – CaMg(CO₃)₂ – характерны для тепловодных карбонатных бассейнов низких широт, появление их на короткое время сразу по окончании оледенения вызывало много споров. Полагают следующее: как только концентрация углекислого газа в атмосфере достигала критического уровня, холодная биосфера довольно быстро переходила в теплое состояние. Океан освобождался ото льда и поглощал гигантские объемы углекислого газа из перенасыщенной им атмосферы. В рамках этой гипотезы находит объяснение и очень позднее, «возвратное» появление полосчатых железных руд, которые характерны для гораздо более древних эпох позднего архея и раннего протерозоя (максимум их накопления был 2, 5 млрд. лет назад). Покрытый льдом океан быстро становился бескислородным и потому – богатым железом за счет подводных гидротермальных источников. Освобождение океана ото льда и приток кислорода в связи с возрастающей активностью фотосинтезирующих организмов привело к окислению и осаждению железа.

Причины столь глубокого и длительного похолодания на планете не вполне ясны. Предложено несколько гипотез, самая распространенная из которых связывает похолодание со снижением парникового эффекта атмосферы: фотосинтезирующие организмы поглотили гигантский объем углекислого газа, а захоронение биогенного углерода на обширных и стабильных континентах надолго выводило его из круговорота. Недавно предложена гипотеза о том, что в период оледенений в позднем протерозое наклон оси вращения Земли к плоскости ее орбиты вокруг Солнца был не менее 54° (против нынешних 23, 5°) и потому экваториальные районы были самыми холодными, а полярные области оставались более теплыми. Эта гипотеза требует объяснения механизма столь быстрых и периодических изменений наклона оси [14]. Как видим, споры идут о масштабности оледенений. А в том, что в интервале 750-545 млн. лет назад было несколько ледниковых периодов, сомнений нет.

Самым обширным было Варангерское оледенение, которое непосредственно предшествовало массовому расселению вендской фауны. Какую роль сыграли оледенения в эволюции таких сложных биологических систем как многоклеточные организмы? Как они смогли пережить эру великих холодов? Прежде чем рассматривать этот вопрос, обратимся к наиболее древней части ископаемой летописи животных – фауне вендского периода.