ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Н.М. Чумаков

В геологической истории позднего докембрия и фанерозоя известно несколько интервалов, характеризующихся относительно быстрыми количественными и качественными изменениями, которые охватывали все или ряд подсистем биосферы. Подобные изменения приводили к новому состоянию биосферы и могут рассматриваться как биосферные перестройки. Изучение климатического фона биосферных перестроек на примере палеогена, мела, раннего триаса, перми и позднего докембрия позволяет сделать несколько важных выводов, во-первых, об особенностях палеоклиматов, их динамике и причинах климатических изменений, во-вторых, о влиянии климатических изменений на биосферу, в-третьих, о возможных связях между климатическими изменениями и биотическими событиями.

1. Особенности палеоклиматов и их динамики

Перечислим те особенности палеоклиматов и их динамики, которые важны для понимания роли климата в биосферных перестройках.
Необратимые климатические изменения. По роли оледенений в геологической истории различаются три главных климатических этапа: безледниковый (возраст более 2,9 млрд лет), с эпизодическими оледенениями (от 2,9 до 1 млрд лет) и с частными периодическими оледенениями (1 млрд лет - ныне). Современная климатическая система Земли, для которой характерно периодическое чередование ледниковых и безледниковых периодов, окончательно сформировалась в позднем рифее в связи с медленным сокращением теплового баланса поверхности Земли и приближения его к порогу, за которым начинаются оледенения (гл. 13). Тепловой баланс, начиная с позднего архея, сокращался главным образом из-за снижения плотности атмосферы и содержания в ней парниковых газов. И то, и другое было результатом ослабления эндогенной дегазации Земли, усиливавшегося поглощения CO₂ при выветривании силикатов и в процессе фотосинтеза, а также последующего длительного захоронения части карбонатов и других углеродсодержащих отложений в литосфере или в случае субдукции в мантии. Определенную роль в похолодании Земли могло играть увеличение альбедо планеты по мере роста континентов. В некоторой, хотя и очень небольшой степени, тепловой баланс поверхности Земли снижался за счет уменьшения эндогенного теплового потока Земли. Мощность этого потока, судя по имеющимся оценкам, была на три порядка меньше мощности солнечной радиации. Поэтому сокращение эндогенного теплового потока не могло сколько-нибудь существенно сказываться на климате Земли. В то же время, снижение эндогенной активности планеты эффективно воздействовало на климат в результате ослабления магматической и вулканической деятельности, ослабления дегазации, а также путем изменения геодинамического режима планеты. На связь климата с последним указывает корреляция между крупными климатическими этапами и этапами развития тектоники плит (гл. 13, рис. 97). Такая связь объясняется, очевидно, тем, что в процессе развития тектоники плит изменялись пропорции между двумя главными типами вулканизма (мантийного и надсубдукционного), а также менялась скорость и продолжительность захоронения больших масс карбонатов и органического вещества на пассивных окраин континентов и в зонах субдукции.
Квазипериодические климатические изменения. На медленное охлаждение поверхности Земли накладывалась устойчивая во времени иерархия глобальных, синхронных и синфазных квазипериодических климатических колебаний 10-12 рангов. Эти колебания не были строго гармоническими и периодическими, т.е. не были линейными, но повторялись более или менее регулярно и были самоподобными. Можно поэтому полагать, что сложная открытая климатическая система Земли находилась в состоянии относительно близком к стационарному и что среди множества процессов, влиявших на земной климат, имелось небольшое число наиболее влиятельных, "управляющих", процессов с периодическими аттракторами (гл. 7 и 13).
Иерархия климатических колебаний. Сопоставление климатических колебаний с другими геологическими процессами приводит к выводу о том, что колебания разной периодичности имеют разные причины.
Сверхдлинные климатические колебания с периодичностью около 300 и 150 млн лет проявлялись в чередовании ледниковых и теплых периодов (гляциопериодов и термопериодов). Оледенения начинались в ранние фазы тектонических циклов, во время усиления субдукции и субдукционного эксплозивного вулканизма. Серии эксплозивных извержений, продукты которых достигали стратосферы, приводили к снижению прозрачности атмосферы и к "вулканическим зимам". Одновременно происходило захоронение значительных масс карбонатов и органического вещества на пассивных окраинах континентов и в зонах субдукции, что вызывало снижение концентрации CO₂ а атмосфере и тоже вело к охлаждению поверхности Земли. Похолодания усиливались растворением дополнительных количеств CO₂ в охлаждающемся океане. Теплые безледниковые периоды совпадали с этапами ослабления эксплозивного вулканизма, увеличения прозрачности атмосферы и с главными орогеническими фазами тектонических циклов. Эти фазы вызывали увеличение содержания CO₂ в атмосфере в результате регионального метаморфизма и размыва осадочных углеродсодержащих толщ в орогенах. Иногда орогенез сопровождался или за орогенезом следовал рост мантийно-плюмового вулканизма, который был важнейшим источником парниковых газов. Потепление усиливалось дегазацией океана и разрушением залежей газогидратов. Хорошо изученным примером такой последовательности тектонических и климатических событий является пермский период - начало триасового периода (гл. 12). Аналогичная последовательность событий с некоторыми вариациями известна в раннем палеозое (O₃ - S₁, частично в венде (часть IV) и в позднем кайнозое. Нарушение периодичности сверхдлинных колебаний наблюдалось в фанерозое лишь однажды, во время сибирской термозры ("мезозойского" безледникового периода). Оно было вызвано наложением на периодические плеит-тектонические процессы мантийно-плюмового вулканизма - сначала (в неокоме) плюма Парана-Этендека, а затем в барреме-апте мощнейшего суперплюма в Тихом океане. Одновременно резко возросла интенсивность регионального метаморфизма и гранитообразования. Все это увеличивало содержание CO₂ в атмосфере и вызывало потепление, хотя цикл похолодания с периодом 150 млн лет в ослабленном виде все же проявился в виде интервала прохладного безледникового климата в неокоме и апте ("cool mode" [Frakes et al., 1992]).
Длинные климатические колебания с периодами в первые десятки млн лет, которые фиксируются как в ледниковых, так и в безледниковых интервалах фанерозоя (гл. 7, гл. 12), также могут быть связаны с изменениями интенсивности субдукционного и мантийно-плюмового вулканизма, поскольку эти два типа вулканизма варьируют в противофазе друг другу с периодами продолжительностью в первые десятки млн лет.
Что касаетс коротких (миланковичских) климатических колебаний с периодами в десятки и первые сотни тысяч лет, то многочисленные изотопные, палеонтологические и другие датировки ледниковых и межледниковых отложений в океане и на континентах убедительно подтверждают их синфазность с вариациями параметров орбиты и наклона оси Земли. В качестве дополнительного веского аргумента в пользу астрономических причин коротких климатических колебаний добавим, что они проявлялись, как минимум, на протяжении всего фанерозоя, вне зависимости от неоднократных изменений геологической, географической, климатической и биотической ситуаций на Земле (гл. 7, гл. 12).
Ультракороткие климатические колебания с периодами от нескольких десятков до несколько тысяч лет установлены в кайнозое, мезозое и перми с помощью дендрохронологии и изучения ритмичности в тонкослоистых чувствительных к климатическим изменениям терригенных и эвапоритовых осадках. Корреляция флуктуации содержания радиоуглерода в кольцах роста древесины и климатических колебаний позволяет считать, что они связаны с периодическими колебаниями солнечной активности в 2400, 200 и 90 лет, Климатические циклы, следы которых обнаружены в эвапоритах поздней перми, по продолжительности примерно соответствуют первым двум из этих периодов (гл. 12).
Преобладание безледникового климата. Одной из важных особенностей современной климатической системы Земли является преобладание безледникового климата. Новые оценки показывают, что по своей длительности безледниковые периоды (термопериоды) составляли около 70% фанерозоя, 78% современного климатического этапа с периодическими оледенениями (1000 млн лет - ныне) и почти 90% второго климатического этапа с эпизодическими оледенениями (2900-1000 млн лет). Действительная же роль безледникового климата в геологической истории была еще больше. Это связано с тем, что ледниковые эпизоды были дискретны и чередовались с межледниковыми эпизодами на всех уровнях от ледниковых периодов до оледенений (оледенений s.str. или "ледниковий" четвертичных геологов). Собственно оледенения составляли не более 30% длительности ледниковых периодов и, следовательно, не более 10% фанерозоя, 7% всего современного климатического этапа и 4% всей послеархейской истории. Преобладание безледникового климата указывает на то, что эндогенная дегазация успешно компенсирует сейчас процессы захоронения CO₂ в литосфере и мантии. Если бы захоронения CO₂ не было, повышение его концентрации за счет дегазации в течение 4-10 млн лет привело бы к сильнейшему перегреву поверхности Земли. Умеренные пределы колебаний температуры на поверхности Земли (температурный коридор) обусловлены главным образом положительной обратной связью существующей между содержанием CO₂ в атмосфере с одной стороны и процессами поглощения CO₂ при выветривании силикатов и фотосинтезе, а также темпами захоронения карбонатов и органического углерода с другой стороны. Относительное равновесие между этими процессами нарушалось периодическим усилением эксплозивного вулканизма и "вулканическими зимами". Они были причиной того, что ледниковые периоды и крупные биосферные перестройки, связанные со сверхдлинными и длинными климатическими колебаниями, были почти синхронны с тектоническими циклами.
"Устойчивость" безледникового климата. Общеизвестно, что ледниковый климат характеризовался частыми и сильными колебаниями. Принято думать, что для безледникового климата, напротив, была характерна большая устойчивость, сравнительно небольшие амплитуды колебаний. Новые исследования на примере мела и палеогена показали, что амплитуды коротких колебаний в безледниковом климате иногда были сопоставимы с размахом колебаний в ледниковом климате. Таким образом, устойчивость безледникового климата была лишь относительной и связана с тем, что климатических колебаниях любого ранга при этом климате происходили в области существенно положительных температур и не пересекали порог, за которым начинались оледенения.

2. Влияние климатических изменений на биосферу

Влияние климата на биосферу было весьма многообразным. Оно определялось масштабами климатических событий и характером вызываемых ими обратных связей в биосфере. Климатические изменения всех рангов были непременными составными элементами биосферных перестроек.
Состояние и структура биосферы. Крупные климатические изменения, являясь, как отмечено выше, главным образом, следствием геодинамических перестроек, оказывали в свою очередь, существенное влияние на состояние биосферы, регулируя уровень тепло- и массообмена (т.е. главные термодинамические процессы) в пределах всех подсистем и между всеми подсистемами биосферы. Крупные похолодания и потепления, связанные со сверхдлинными и длинными климатическими колебаниями, определяли холодное или теплое состояние биосферы и изменяли ее структуру, так как сопровождались появлением и исчезновением многолетней гляциосферы. При этом существенно изменялась динамика процессов в остальных подсистемах биосферы: в океане возникала и исчезала психросфера, осушались и затапливались шельфы. Смещались и приобретали иные параметры климатические и биогеографические пояса, появлялись новые, перестраивались системы циркуляции в атмосфере и гидросфере, изменялась степень перемешивания глубинных и поверхностных вод в океанах и т.д.
Климатические колебания более низких рангов вызывали, как правило, некоторые смещения границ климатических поясов и только иногда приводили к существенным перестройкам, которые происходили благодаря положительным обратным связям в биосфере, как, например, во время ледниковых периодов в результате пересечения порога оледенений при климатических минимумов.
Перестройки климатической зональности. Главными следствиями климатических изменений, которые доступны для изучения геологическими методами, являются перестройки климатической зональности. Глобальные палеоклиматические реконструкции сейчас возможны лишь для сравнительно крупных возрастных интервалов длительностью не менее века. Они усредняют климатические изменения и позволяют улавливать наиболее крупные из них.
Как отмечалось выше (гл. 13), с позднего архея в геологической истории происходило чередование двух основных типов глобального климата: ледникового и безледникового и двух основных типов климатической зональности, соответственно ледниковой и безледниковой. Хотя безледниковый климат резко преобладал в геологической истории, значительное количество коротких ледниковых эпизодов было характерно для больших отрезков фанерозойско-позднерифейской геологической истории, и поэтому смена этих двух глобальных климатов происходила многократно. Наиболее крупные перестройки климатической зональности были связаны с переходами от безледниковых к ледниковым периодам и обратно. Судя по истории перми и палеогена, эти переходы состояли из серии быстрых и осложненных осцилляциями похолоданий или потеплений, соответственно. Последовательность переходных событий могла длиться десятки млн лет. Огромный позднекарбоново-раннесакмарский ледниковый пояс, осциллируя и охватывая высокие и значительную часть средних южных широт, просуществовал не менее 20 млн лет. На рубеже ранне- и позднесакмарского времени он быстро отступил в высокие широты, превратившись в полярную шапку. Менее значительное потепление произошло, по-видимому, в середине перми. Наконец, на границе перми и триаса произошло самое сильное и резкое потепление, завершившее переход от ледникового периода позднего палеозоя к безледниковому мезозою. В результате этого потепления в высоких полярных широтах сформировались пояса умеренного или умеренно-теплого климата, а семаридные пояса распространились в Заполярья (гл. 12, рис. 94 и 95).
Рассмотренные выше палеоклиматические реконструкции свидетельствуют также, что на протяжении ледниковых и теплых (безледниковых) периодов процесс трансформации зональности мог происходить довольно постепенно и выражался сравнительно небольшими смещениями климатических поясов (поздний мел, неоком, поздняя пермь). Наиболее значительная и быстрая перестройка климатической зональности в безледниковый период произошла в середине мела, когда возник экваториальный гумидный пояс. Это событие совпало во времени с открытием Южно-Атлантического океана и, очевидно, было связано с ним (гл. 3, гл. 5).
Типы и градации глобальных климатов. Реконструкции климатической зональности и сравнения с климатами позднего кайнозоя и раннего палеозоя показали, что два главных типа глобального климата - ледниковый и безледниковый - могут быть подразделены на несколько градаций. В ледниковом типе могут быть выделены: климат ледниковых максимумов (или "великих оледенений"), климат полярных шапок и климат холодных полярных областей. Все эти градации глобальных климатов последовательно сменяли друг друга во времени на протяжении пермского периода (гл. 8, гл. 12). В кайнозое они сменяли друг друга в обратном порядке. Характерной особенностью зональности ледниковых климатов, особенно климатов великих оледенений, являлось асимметричное расположение климатических поясов относительно экватора. Причиной этого было асимметричное расположение континентов на Земле. В своем крайнем выражении климатическая асимметрия проявлялась в однополюсном оледенении как в ранней перми или позднем ордовике.
Безледниковый тип глобального климата может быть предварительно подразделен на две градации: климат теплый безледниковый и прохладный безледниковый. Каждая из этих градаций по соотношению гумидных и аридных поясов может подразделяться еще на две разновидности: гумидную и аридную (гл. 3, гл. 8). Примером гумидного прохладного безледникового климата частично может быть апт, а примером аридного теплого безледникового климата - ранний триас.

3. Климатические изменения и биотические события

Данная проблема в мировой литературе обсуждается очень давно и интенсивно. Всесторонний анализ ее не являлся задачей представленной работы, однако полученные данные позволяют высказать некоторые суждения по этой проблеме.
Все события в биосфере являются звеньями в причинно-следственной цепи (или древе) изменений. Первопричиной подавляющего большинства крупных климатических событий были, как уже упоминалось, геодинамические процессы. Поэтому, строго говоря, климатические изменения обычно являются промежуточными ("спусковыми" по А. С. Алексееву) причинами для биотических событий. Сделав эту оговорку, мы, чтобы многократно не повторяться, будем опускать слово промежуточные и называть климатические промежуточные причины просто причинами, в отличие от непосредственных причин. Роль климатических изменений в биотических событиях могла быть разной. По этому признаку можно различать, видимо, следующие виды биотических событий.
Климатические обусловленные события. Климатические изменения, особенно крупные и быстрые, могли быть главной причиной биотических перестроек. Примером может служить великое позднеордовикское оледенение, вызвавшее крупные изменения среды обитания и массовые вымирания. Такие события могут быть квалифицированы как климатически обусловленные. Климатически обусловленным можно, по-видимому, считать события второго порядка, произошедшее в конце сеномана - начале турона (снижение разнообразия морской фауны и, в том числе, планктонных фораминифер, гл. 6, рис. 47), в результате быстрого потепления, а затем похолодания. Снижение разнообразия строматолитов в позднем рифее, по-видимому, было тоже климатически обусловленным и было вызвано серией крупных оледенений.
Климатически спровоцированные события. В других случаях климатические изменения служили лишь толчком (непосредственной причиной) для начала событий, подготовленных другими процессами, чаще всего биотическими. В нашем случае примером может служить сравнительно небольшое верхнеальбское амкинское похолодание, освободившее экологические ниши и способствовавшее чрезвычайно быстрой экспансии покрытосеменных (гл. 5). Сходную роль сыграли, видимо, лапландское и байконурское оледенения в постледниковой экспансии соответственно эдиакарской и скелетной фаун. Подобные биотические события уместно назвать климатически спровоцированными.
Климатически подготовленные события. В третьих случаях медленные климатические изменения только подготавливали условия для возникновения биотического события, иногда параллельно с другими процессами, чаще всего эволюционными биотическими, а триггерами (непосредственно причинами) кризисов могли служить совсем другие события. Возможно, такое происхождение имел кризис на границе мела и палеогена, которому предшествовало длительное, осложнявшееся осцилляциями неравномерное похолодание и сокращение таксономического разнообразия ряда групп морской фауны в конце позднего мела. Непосредственной же причиной кризиса могло стать любое событие, в том числе и импактное. Возможен и бескризисный вариант биотических событий, связанный с постепенными климатическими изменениями. Например, экспансия планктонных фораминифер, описанная в гл. 6, была явно связана с мезозойским потеплением и последующей меловой гумидизацией климата Земли. Они обеспечили благоприятный тепловой режим и повышенный континентальный сток питательных веществ в моря. Подобные события, учитывая роль климата, можно именовать климатически подготовленными событиями.
Наконец, биотические события могли быть подготовлены и спровоцированы климатическими изменениями. Такие события тоже следует отнести к климатически обусловленным. Остановимся на пермо-триасовом, самом массовом и фанерозое вымирании. Продолжавшаяся в течение перми длительная аридизация Пангеи, которая усиливалась прогрессирующим потеплением, ослабила континентальную биоту, а в результате сокращения континентального стока питательных веществ была ослаблена и морская биота. На это указывает последовательное снижение разнообразия во многих группах морских беспозвоночных с конца ранней или средней перми. К концу пермского периода обе биоты находились, видимо, в предкризисном состоянии. Непосредственным толчком для кризиса, который некоторые исследователи назвали "апокалипсисом", стало резкое и сильное потепление, вызванное мощным мантийным плюмом. Потепление спровоцировало каскад других событий в биосфере, усиливших как потепление, так и сам кризис. Очень большие масштабы этого вымирания были, возможно, вызваны наложением двух экстраординарных процессов (сильной и длительной аридизацией Пангеи и грандиозным плюмом). В то же время в биоте, которая является сложной открытой системой, находящейся в квазиравновесном состоянии, масштабы данного кризиса могли быть результатом крупной бифуркации - реакцией системы на сравнительно небольшие, но длительно накапливающиеся изменения (в данном случае на ослабление биоты в результате аридизации). При таком сценарии роль потепления и мантийного плюма для возникновения кризиса были не столь значительными.
Наконец, следует отметить, что во многих работах, особенно палеонтологических, роль климата в биотических событиях явно недооценивается. Климату в большинстве случаев отводится косвенная роль в эволюции биоты: освобождение экологических ниш, провоцирование эволюционно подготовленных событий, усиление биогеографической изоляции или наоборот ее ослабление и так далее. Представляется, однако, что климат может влиять на эволюционный процесс и непосредственно. Благодаря своей непрерывной и порой стремительной изменчивости, он является для биоты постоянным источником стресса, порой очень сильного, который влияет и на направление естественного отбора, и на частоту генетических стрессовых мутаций.
В заключение следует повторить, что данная работа посвящена главным образом реконструкциям палеоклиматов и их динамике. Проблемы взаимосвязи климата и биоты затронуты в ней лишь попутно, чтобы показать, какое большое значение имеет палеоклиматология при изучении биосферы, что в геологической летописи, как в лабораторном журнале, записаны результаты всех климатических экспериментов, которые природа произвела в биосфере и эти результаты можно и следует прочесть. Хочется надеяться, что данная работа в какой-то степени поможет понять историю биосферы и механизмы ею управляющие.

Считаем своим долгом выразить благодарность А.С. Алексееву, Р.А. Бернеру, А. Буко, М.В. Дуранте, В.Г. Ганелину, В.А. Захарову, В.А. Красилову, Д.П. Найдину, А.Ю. Розанову, С.Д. Соколову, Р.А. Спайсеру, М.А. Федонкину, Т.И. Херасковой, Г.М. Янгу, О.П. Ярошенко и многим другим, кто своими советами и консультациями способствовал созданию данной работы. Особой благодарности заслуживают А.Б. Герман, М.П. Долуденко, Н.Н. Каландадзе, Е.Л. Лебедева, А.Г. Пономаренко, А.С. Раутиана за участие в составлении схем распространения палеонтологических индикаторов климата для мелового периода.

CONCLUSION

Several intervals in the Late Precambrian and Phanarozoic are known to be featured by relatively rapid quantitative and qualitative changes in the biosphere (in the sense proposed by V.I. Vernadsky). Such changes brought the biosphere to new states, and they are regarded as cardinal biospheric rearrangements. The study of climatic backgrounds in which a some of major biospheric changes took place leads to several conclusions as on climate features during such times and their consequences.
1. There were three main climatic epochs in post Middle Archean history of the Earth: nonglacial (before 2,9 Ga), with episodic glaciations (2.9-1 Ga) and with periodic glaciations (1 Ga - present). The resent Earth climate system with its alternating glacial and non-glacial intervals took shape in the Late Riphean as a result of slow cooling of the Earth surface toward the temperature threshold below which glaciation sets in (Chapter 13).
2. The cooling is mainly due to a decrease in the atmospheric concentration of greenhous gases caused by ebbing degassing of the Earth's interior and progressively increasing carbon consumption through weathering of silicates, photosynthesis, and carbon burial in the lithosphere and upper mantle. That climate is linked to endogenous activity is indicated by the correlation between major climatic stages and phases of plate tectonic evolution (Chapter 13).
3. The slow cooling of the Earth surface was modulated by global, synchronous, and in-phase quasiperiodic climatic oscillations constituting a time-persistent hierarchy of 10-12 ranks. These oscillations have not been strictly linear, but they recurred more on less regularly and were self-similar. It can be inferred that the Earth climate system has been nearly stationary-state, and that among the multitude of processes bearing on the Earth's climate there were a small number of those most influential ones with periodic attractors (Chapter 13).
4. Comparison of climatic oscillations with the other geological processes shows that oscillations of different periodicities have different underlying causes. Ultralong-term climatic oscillation with periodicities of ca. 300 and 150 m.y. consisted in the alternation of glacial and warm periods (glacioperiods and thermoperiods). Glaciations were initiated during the early phases of tectonic cycles with increased rates of subduction and associated explosive volcanism. Warm non-glacial periods coincided with the periods of waning explosive volcanism, increased atmoshperic transparency, and main orogenic phases of tectonic cycles. A well-understood example of such a succession of tectonic and climatic events is furnished by the Permian-earliest Triassic record (Chapter 12). In the Phanerozoic, the periodicity of ultralong-term oscillations was perturbed only once, during the "Mesozoic" non-glacial era (Siberian thermoera). This resulted from the periodical plate tectonic process being overprinted by mantle plume volcanism. Long-term climatic oscillations with periods of a few tens of million years recorded in both glacial and non-glacial intervals of the Phanerozoic (Chapters 7 and 12) were likely due to changes in the intensity of subduction and mantle plume volcanism as well, since these two vary in counter-phase to one another at periods of a few tens of million years. The group of short term (Milankovitch) climatic oscillations is known to be forced by variations in Earth orbital parameters and axis tilt. Astronomical control for short-term climatic oscillations is further evidenced by the fact that these oscillations have been documented throughout the Phanerozoic irrespoective of the repeated changes in the geologic, geographic, climatic, and biotic situations on Earth (Chapters 7 and 12). Ultrashort-term climatic oscillations lasting between several tens to several thoudands of years are correlative to solar activity oscillations. Evidence of oscillations of such periodicity is recorded in Late Permian evaporites (Chapter 12).
5. An important feature of the Earth climate system is the predominace of non-glacial climate. Warm intervals account for ca. 90% of the Phanerozoic, 93% of the modern climatic stage (1,000 Ma-present), and 96% of the entire post-Archean history of the Earth.
6. The predominance of non-glacial climate implies that endogenous degassing effectively compensates the processes of CO₂ burial in the lith-osphere and mantle. The moderate limits of temperature oscillations at the Earth surface (temperature range) are due mainly to positive feedback between the atmospheric CO₂ content on the one hand and the processes of CO₂ consumption during the weatherign of silicates, photosynthesis, and rates of burial of carbonates and organic carbon on the other.
7. The relative equilibrium between these processes in upset by the periodic peaks of supra-subduction volcanism. "Volcanic winters" provided the initial links to the chain of interrelated biospheric events that led to glacial periods.
8. Climate changes have been bearing significantly on biosphere by controlling the level of heat-and mass exchange in and between all the subsystems of the biosphere. The major cooling and warming events determined the cool or warm state of the biosphere and changes in its structure, because they involved the appearance or disappearance of an temporal sybsystem-perennial glaciosphere. Its appearance resulted in significant variations in the state and dynamics of processes in the rest of biospheric subsystems: psychrosphere appeared or disappeared in the ocean; continental shelves emerged above sea level or were submerged; climatic and biogeographical belts shifted and took on new parameters, or else, new belts appeared; atmospheric and hydrospheric circulation systems changed; the degree of mixing of deep and surface waters in the ocean varied; and so forth.
9. Introduced is a notion of "global climate", by which the combination of climatic belts is meant. From the Late Archean on, geologic history witnessed the alternation of two principal types of global climate: glacial and non-glacial. Reconstructions of climatic zones (Chapters 1, 5, 12, 14) show that these two types can be subdivided into several gradations. The glacial type is subdivided into three gradations of global climate: glacial maxima (or "great glaciations"), polar ice caps, and cold polar regions. These gradations followed each other sequentially through the Permian period (Chapters 8 and 12) and then in a reversed order through the Cenozoic.
10. The non-glacial type of global climate is tentatively didisible into two gradations: "warm non-glacial climate" and "cool non-glacial climate". Either gradation may in turn be differentiated, accoroding to the proportion of humid and arid belts, into further two varieties: humid and arid (Chapters 3 and 8).
12. Based on the role of climate changes, discriminated can be the following biotic events: climatically forced, climatically prepared, and climatically triggered (Chapter 6, 7, 12, 14). The larger part of events related to climate changes were of a crisis nature, although owing to gradual climatic changes some biotic events were of a non-crisis character. Because the biot is a complex open system that occurs in a quasi-steady state, same crises were likely to result from relatively small but long-accumulating changes (bifurcations). Climate may have exerted a direct influence on the evolutionary process. Because of its continiuos and vary rapid variability, climate has been a source of perpetual, at times dramatic biotic stress that influenced both the sense of natural selection and the frequency of stress-induced genetic mutations.

Введение (Н.М. Чумаков)....................................................................................................................................... 5
Часть I
ЭПОХА ПЕРЕХОДА ОТ ТЁПЛОЙ К ХОЛОДНОЙ БИОСФЕРЕ: КЛИМАТ ПАЛЕОГЕНА
Глава 1. Климат Земного шара в палеоцене и эоцене по данным палеоботаники (М.Л. Ахметьев)............. 10
Часть II
КЛИМАТ И ПЕРЕСТРОЙКИ В ТЁПЛОЙ БИОСФЕРЕ (МЕЛ, ЮРА)
Глава 2. Общий обзор позднемезозойского климата и событий (Н.М. Чумаков)............................................ 44
Глава 3. Палеогеографические перестройки и седиментация мелового периода
(М.А. Жарков, И.О. Мурдмаа, Н.И. Филатова).................................................................................................... 52
Глава 4. Количественные палеоботанические данные о позднемеловом климате
Евразии и Аляски (А.Б. Герман)............................................................................................................................ 88
Глава 5. Климатическая зональность и климат мелового периода (Н.М. Чумаков)......................................... 105
Глава 6. Глобальная экспансия планктонных фораминифер: триас, юра, мел
(К.И. Кузнецова, О.А. Корчагин).......................................................................................................................... 124
Глава 7. Динамика и возможные причины климатических изменений в позднем мезозое
(Н.М. Чумаков)........................................................................................................................................................ 149
Часть III
ЭПОХА ПЕРЕХОДА ОТ ХОЛОДНОЙ К ТЁПЛОЙ БИОСФЕРЕ (ПЕРМЬ И РАННИЙ ТРИАС)
Глава 8. Палеогеографические перестройки и обстановки седиментации в перми и раннем
триасе (М.Л. Жарков).............................................................................................................................................. 158
Глава 9. Палеобиогеография пермских фузулинид (Э.Я. Левен)........................................................................ 181
Глава 10. Палеофитогеография пермского периода (С.В. Наугольных)............................................................. 194
Глава 11. Палеопочвы перми и раннего триаса (С.В. Наугольных)................................................................... 221
Глава 12. Климат и климатическая зональность перми и раннего триаса (Н.М. Чумаков)............................. 230
Часть IV
ГЛАВНЫЕ КЛИМАТИЧЕСКИЕ И БИОСФЕРНЫЕ СОБЫТИЯ ПОЗДНЕГО ДОКЕМБРИЯ
Глава 13. Ледниковый и безледниковый климат в докембрии (Н.М. Чумаков)............................................... 259
Глава 14. Проблема климатической зональности в позднем докембрии. Климат и биосферные
события (Н.М. Чумаков, В.Н. Сергеев)................................................................................................................. 271
Заключение (Н.М. Чумаков)................................................................................................................................ 290
Conclusion............................................................................................................................................................... 296

Introduction (N.M. Chumakov).................................................................................................................................. 5
Part I
THE EPOCH OF TRANSITION FROM WARM TO COOL BIOSPHERE: PALEOGENE CLIMATES
Chapter 1. Global climate in Paleocene and Eocene times: Paleobotanical evidence (M.A. Akhmetyev)....................... 10
Part II
CLIMATE AND REARRANGEMENTS OF THE WARM BIOSPHERE (CRETACEOUS AND JURASSIC)
Chapter 2. A short review of Late Mesozoic climate and events (N.M. Chumakov).................................................... 44
Chapter 3. Paleogeographic rearrangements and sedimentation of the Cretaceous period (MA. Zharkov,
I.O. Murdmaa, N.I. Filatova).................................................................................................................................... 52
Chapter 4. Quantitative paleobotanical data: Constraints on Late Cretaceous climates in Eurasia and
Alaska (A.B. German).............................................................................................................................................. 88
Chapter 5. Climatic zones and climate of the Cretaceous period (N.M. Chumakov)................................................... 105
Chapter 6. Global expansion of planktonic foraminifers in the Jurassic and Cretaceous (K.I. Kuznetsov,
OA.Korchagin)........................................................................................................................................................ 124
Chapter 7. The dynamics and causes of climate changes in the Late Mesozoic N.M. Chumakov)............................... 149
Part III
THE EPOCH OF TRANSITION FROM COOL TO WARM BIOSPHERE
(PERMIAN AND EARLY TRIASSIC)
Chapter 8. Paleogeographic rearrangements and depositional environments in the Permian and Early
Triassic (MA. Zharkov)............................................................................................................................................ 158
Chapter 9. Paleobiogeography of Permian fusulinids (E.Ya. Leven)........................................................................... 181
Chapter 10. Paleophytogeography of the Permian period (S.V. Naugolnykh)............................................................ 194
Chapter 11. Permian and Early Triassic paleosols (S.V. Naugolnykh)........................................................................ 221
Chapter 12. Climate and climatic zones of the Permian and Early Triassic (N.M. Chumakov)..................................... 230
Part IV
PRINCIPAL CLIMATIC AND BIOSPHERIC EVENTS OF THE LATE PRECAMBRIAN
Chapter 13. Glacial and non-glacial climated in the Precambrian (N.M. Chumakov)................................................... 259
Chapter 14. The problems of climatic zonality in the Late Precambrian. Climate and biospheric events
(N.M. Chumakov, V.N. Sergeyev)........................................................................................................................... 271
Conclusion (N.M. Chumakov)................................................................................................................................. 290
English conclusion.................................................................................................................................................. 296

Научное издание

КЛИМАТ
В ЭПОХИ
КРУПНЫХ БИОСФЕРНЫХ
ПЕРЕСТРОЕК

Утверждено к печати
Ученым советом
Геологического института
Российской академии наук

Зав. редакцией Н.А. Степанова
Редактор Н.М. Александрова
Художник Ю.И. Духовская
Художественный редактор В.Ю. Яковлев
Технический редактор М.К. Зарайская
Корректоры А.Б. Васильев, А.В. Морозова,
Р.В. Молоканова

Подписано к печати 24.02.2004 Формат 60x88 1/8 - Гарнитура Таймс
Печать офсетная
Усл.печ.л. 37,2 + 7,6 вкл. Усл.кр.-отт. 62,6. Уч.-изд.л. 43,5 Тираж 240 экз. Тип. зак. 9781
Издательство "Наука" 117997, Москва, Профсоюзная ул., 90
E-mail: secret@naukaran.ru
Internet: www.naukaran.ru
ППП "Типография "Наука" 121099, Москва, Шубинский пер., 6

АДРЕСА КНИГОТОРГОВЫХ ПРЕДПРИЯТИЙ
ТОРГОВОЙ ФИРМЫ "АКАДЕМКНИГА" РАН

Магазины "Книга-почтой"

121099 Москва, Шубинский пер., 6; 241-02-52
197345 Санкт-Петербург, ул. Петрозаводская, 7Б; (код 812) 235-40-64

Магазины "Академкнига" с указанием "Книга-почтой"

690088 Владивосток, Океанский пр-т, 140 ("Книга-почтой"); (код 4232) 45-27-91 antoli@mail.ru
620151 Екатеринбург, ул. Мамина-Сибиряка, 137 ("Книга-почтой"); (код 3432) 50-10-03 KNIGA@SKY.ru
664033 Иркутск, ул. Лермонтова, 298 ("Книга-почтой"); (код 3952) 42-96-20
660049 Красноярск, ул. Сурикова, 45; (код 3912) 27-03-90 AKADEMKNIGA@KRASMAIL.RU
220012 Минск, проспект Ф. Скорины, 72; (код 10375-17) 232-00-52, 232-46-52
117312 Москва, ул. Вавилова, 55/7; 124-55-00 akadkniga@voxnet.ru http://akadkniga.nm.ru
117192 Москва, Мичуринский пр-т, 12; 932-74-79 103054 Москва, Цветной бульвар, 21, строение 2; 921-55-96 113105 Москва, Варшавское ш., 9, Книж. ярмарка на Тульской (5 эт.); 737-03-33, 737-03-77 (доб. 50-10)
630901 Новосибирск, Красный пр-т, 51; (код 3832) 21-15-60 akademkniga@mail.ru
630090 Новосибирск, Морской пр-т, 22 ("Книга-почтой"); (код 3832) 30-09-22 akdmn2@mail.nsk.ru
142290 Пущино Московской обл., МКР "В", 1 ("Книга-почтой"); (код 277) 3-38-80
443022 Самара, проспект Ленина, 2 ("Книга-почтой"); (код 8462) 37-10-60
191104 Санкт-Петербург, Литейный пр-т, 57; (код 812) 272-36-65 ak@akbook.ru
199164 Санкт-Петербург, Таможенный пер., 2; (код 812) 328-32-11
194064 Санкт-Петербург, Тихорецкий пр-т, 4; (код 812) 247-70-39
199034 Санкт-Петербург, Васильевский остров, 9-я линия, 16; (код 812) 323-34-62
634050 Томск, Набережная р. Ушайки, 18; (код 3822) 51-60-36 akademkniga@mail.tomsknet.ru
450059 Уфа, ул. Р. Зорге, 10 ("Книга-почтой"); (код 3472) 24-47-74
450025 Уфа, ул. Коммунистическая, 49; (код 3472) 22-91-85

Коммерческий отдел, г. Москва
Телефон 241-03-09
E-mail: akadem.kniga@g 23.relcom.ru
akadkniga@voxnet.ru
Склад, телефон 291-58-87
Факс 241-02-77
По вопросам приобретения книг
государственные организации
просим обращаться также
в Издательство по адресу:
117997 Москва, ул. Профсоюзная, 90
тел. факс (095) 334-98-59
E-mail: initsiat@naukaran.ru
Internet: www.naukaran.ru