§ 18. Кайнозой: появление травяных экосистем и «Великое оледенение»

Определения и обозначения

Кайнозой — эра геологической истории Земли, следующая за мезозоем и продолжающаяся в настоящее время. Она делится на палеоген, неоген и четвертичный период. Такое деление помогает упорядочить длительные изменения климата, растительности и животного мира и соотнести их с геологическим временем.

Травяная экосистема — природное сообщество, в котором преобладают травянистые растения. В отличие от леса, где основные ярусы образованы деревьями и кустарниками, здесь больше открытых участков, а травы служат пищей многим животным. Это понятие помогает сравнивать условия обитания в разных ландшафтах.

Ледниковый период — длительный этап похолодания, когда ледники расширяются, хотя внутри этого этапа климат может колебаться. Холодные интервалы сменяются более тёплыми, но это не означает полного исчезновения тенденции к оледенению. Термин нужен, чтобы не путать весь продолжительный период с кратким максимумом наступления льда.

Межледниковье — относительно тёплый промежуток между ледниковыми периодами. В такие интервалы ледники отступают, а условия становятся благоприятнее для лесов и организмов умеренных широт. Понятие позволяет описывать чередование холодных и тёплых этапов внутри четвертичного периода.

Как это устроено

В кайнозое климат в разных регионах постепенно менялся, в том числе становился прохладнее и суше. Там, где влаги и тепла уже не хватало для сплошного леса, деревья росли реже, а участки между ними расширялись. Поэтому открытые пространства не возникли одномоментно: их площадь увеличивалась по мере изменения условий и состава растительности. Местные различия климата означали, что леса и травяные сообщества могли соседствовать.

Особенно широко травяные экосистемы распространились в неогене, когда многие области стали более открытыми. Травы могли выдерживать сезонные колебания условий, а их точки роста часто находились у основания побега или близко к почве. После объедания животными или повреждения надземной части растения продолжали расти, тогда как срубленное дерево восстанавливается медленнее. Эта особенность позволяла травам сохраняться и распространяться при постоянном воздействии травоядных.

Открытый ландшафт менял условия естественного отбора для животных. Травоядным приходилось добывать корм на больших пространствах и раньше замечать приближение хищника, поэтому преимущество могли получать особи с хорошим зрением, быстрым бегом или эффективным пережёвыванием травы. Хищникам было важно обнаруживать добычу и успешно преследовать её там, где меньше укрытий. Такие признаки не возникали по необходимости у отдельного животного: поколение за поколением отбор сохранял наследственные особенности, повышавшие шансы на выживание и размножение.

В кайнозое происходило общее похолодание, которое в четвертичном периоде сопровождалось значительным расширением ледников. Лёд накапливался, когда снег за холодный сезон выпадал в большом количестве и не успевал полностью растаять летом. Рост ледников менял уровень моря и условия жизни организмов, а холодные области могли занимать большие площади. При этом похолодание не было одинаковым во все моменты и во всех регионах.

Чередование оледенений и потеплений связано, в частности, с изменениями орбиты Земли и наклона её оси: они влияют на то, сколько солнечной энергии получает конкретный регион в разные сезоны. Эти изменения сами по себе не объясняют весь масштаб климатических колебаний. Их усиливают обратные связи — процессы, при которых первоначальное изменение вызывает дополнительные изменения в том же направлении. Например, увеличение площади льда усиливает отражение солнечного света и поддерживает охлаждение, а сокращение льда способствует поглощению большего количества тепла.

Основные изменения природы в кайнозое

Сравнивайте строки по двум направлениям: сначала проследите, как менялся климат, затем — как на эти изменения отвечали растительность и животные. Таблица показывает общие тенденции, а не одинаковую картину для всех регионов. В частности, похолодание могло сочетаться с временными потеплениями.

Разбор задач

Задача 1

В регионе климат стал суше, а площадь открытых пространств увеличилась. Нужно определить, как может измениться растительность. Учитывайте, что травяные сообщества зависят не только от осадков, но и от того, насколько условия подходят для роста деревьев.

1. Меньшее увлажнение затрудняет рост густых лесов, особенно если засушливые периоды становятся продолжительнее.
2. При сокращении древесного покрова освобождаются участки, на которых могут разрастаться травы и другие невысокие растения.
3. Если травам хватает влаги для роста, площадь травяных сообществ увеличится, хотя отдельные более влажные места могут оставаться лесными.

Ответ: вероятно, леса станут менее сплошными, а травяные экосистемы и открытые участки займут большую площадь. Это не означает, что регион обязательно превратится в пустыню: травяные сообщества бывают при разных условиях увлажнения.

Задача 2

У травоядного животного обнаружены признаки, полезные на открытой местности. Объясните, почему они могли давать преимущество. В условии не названы конкретные признаки, поэтому рассуждение нужно связать с главными трудностями открытого ландшафта: поиском пищи и ранним обнаружением опасности.

1. Определите функцию признака: например, длинные конечности могут помогать быстрее передвигаться, а хорошее зрение — замечать хищника издалека.
2. Свяжите функцию с условиями среды: на открытом месте меньше укрытий, а корм может быть распределён по большой площади.
3. Объясните роль отбора: если признак наследуется и повышает шансы выжить и оставить потомство, со временем он может стать более распространённым в популяции.

Ответ: особенности, помогающие быстро перемещаться, находить траву или вовремя замечать хищника, могли повышать выживаемость травоядных. Они становились преимуществом не сами по себе, а потому, что соответствовали условиям открытой местности.

Задача 3

По данным наблюдений ледники сначала расширялись, а затем отступили при потеплении. Нужно разделить интервалы на ледниковый период и межледниковье и объяснить, почему потепление не опровергает общее похолодание климата. Сравнивайте не отдельные моменты, а длительность и направление изменений.

1. Интервал расширения ледников относится к холодному этапу, то есть к ледниковому периоду.
2. Относительно тёплый промежуток, когда ледники отступают, называют межледниковьем.
3. Сопоставьте локальное потепление с более длительным масштабом: циклические тёплые фазы могут входить в общую тенденцию к похолоданию.

Ответ: расширение ледников указывает на ледниковый период, а последующее отступление при потеплении — на межледниковье. Это не противоречит общему похолоданию, потому что долговременная тенденция включает колебания климата и временные тёплые интервалы.

Типичные ошибки

Ошибка: считать, что травяные экосистемы появились внезапно. Так можно подумать, если воспринимать смену растительности как одно резкое событие, но распространение трав шло постепенно и зависело от климата и местных условий. Проверь себя: объясняешь ли ты, какие условия изменились, а не только называешь результат?

Ошибка: отождествлять травяную экосистему с пустыней. Такое смешение возникает, если связывать все открытые пространства только с засухой, хотя травяные сообщества могут существовать при разном увлажнении. Проверь себя: различаешь ли ты преобладание трав и количество осадков?

Ошибка: называть ледниковым периодом только момент максимального наступления ледников. Это слишком узкое понимание: период длится долго, а внутри него климат меняется. Проверь себя: учитываешь ли ты продолжительный холодный этап и отдельно выделяешь ли межледниковье?

Ошибка: объяснять оледенения одной причиной. Такое объяснение кажется простым, но климатические циклы зависели от изменений орбиты Земли и усиливающих их обратных связей. Проверь себя: называешь ли ты как внешний фактор, связанный с орбитой, так и процессы, которые усиливают охлаждение или потепление?

Связь с другими темами

Для понимания кайнозоя нужны геологическая шкала времени, понятия эволюции и естественного отбора. Тема связана с приспособлениями организмов к среде, пищевыми связями и изменением экосистем: перемены растительности влияют на доступность пищи и условия защиты. Эти знания пригодятся при изучении четвертичного периода и происхождения человека. Они также помогают осмыслить современные климатические изменения, хотя нынешние процессы требуют отдельного анализа причин и темпов.

Что запомнить

• Кайнозой включает палеоген, неоген и четвертичный период.
• В неогене широко распространились травяные экосистемы.
• Расширение открытых ландшафтов меняло условия жизни животных.
• В четвертичном периоде неоднократно чередовались ледниковые периоды и межледниковья.
• Оледенения связаны с изменениями орбиты Земли и климатическими обратными связями.
• Общее похолодание климата не исключало временных потеплений.