Осадочные горные породы, способы образования, классификация

Осадочные горные породы накапливаются на земной поверхности, занимают свыше 75 % площади поверхности суши. Более 95 % их объема накопилось в морских условиях. Большинству осадочных пород характерна слоистая текстура, отражающая периодичность осадконакопления. Характер слоистости зависит от конкретных условий протекания процесса, а первостепенным из них является динамика среды. Так, в стоячей воде возникает горизонтальная слоистость, а в речном потоке – наклонная. Еще одним характерным текстурным признаком является пористость. Текстура осадочных пород чаще всего пористая и компактная (непористая). В зависимости от размера пор пористость подразделяют на грубую, крупную, мелкую и тонкую.

В случае скопления более или менее одинаковых частиц, структура носит название равномерно-зернистой, в противном случае – разнозернистой. По форме частиц породы бывают с окатанной и неокатанной структурой.

Для химических пород характерны оолитовая (зерна имеют форму шариков), игольчатая, волокнистая, листоватая и зернистая структуры. Породы органического происхождения, состоящие из хорошо сохранившихся раковин или растений, имеют биоморфную структуру.

Если осадочные породы представляют собой скопление отдельных, не соединенных друг с другом частиц, они называются сыпучими. Когда отдельные более крупные частицы скрепляет тонкозернистый материал, называемый цементом, породы получают название сцементированных и характеризуются компактной текстурой. Цементирование пород может происходить одновременно с их образованием, а также и после, в результате выпадения различных солей из циркулирующих по порам растворов. По составу различают глинистый, битумный, известковый, железистый, кремнистый и другие цементы. Характер цемента в значительной мере обусловливает плотность и прочность сцементированных пород. Самыми слабыми считаются породы на глинистом цементе, а породы же с кремнистым цементом отличаются наибольшей прочностью.

По происхождению осадочные породы можно разделить на пять групп.

Обломочные (кластические) породы формируются в результате механического разрушения любых других горных пород. Они классифицируются по трем признакам. 1. По размеру (диаметру) обломков: грубообломочные (псефиты), среднеобломочные (псаммиты) и мелкообломочные (алевриты). 2. По форме обломков: угловатые (щебень) и окатанные (галька). 3. По наличию цемента: рыхлые (песок) и сцементированные (песчаник).

Глинистые породы (пелиты) состоят из мельчайших частиц, диаметр которых менее 0,01 мм. Большая часть их возникает благодаря процессам химического выветривания. Накопление глин связано с осаждением вещества из коллоидных растворов, в силу чего глинам характерна тонкая горизонтальная слоистость. При дегидратации глин возникают плотные, не размокающие в воде аргиллиты.

Хемогенные породы возникают при кристаллизации вещества из перенасыщенных водных растворов. В большинстве своем хемогенные породы мономинеральны: состоят из минералов классов карбонатов (хемогенные известняки), сульфатов (гипс и ангидрит), галогенидов (соли каменная и калийная) и др. Хемогенным породам свойственна полнокристаллическая (кристаллически-зернистая) структура: от крупно- до тонкокристаллической, и, даже, скрытокристаллической. Текстура их как слоистая, так и однородно-массивная.

Органогенные породы формируются благодаря накоплению продуктов жизнедеятельности организмов: прежде всего морских и, в меньшей степени, пресноводных беспозвоночных. Некоторые органогенные породы возникают в результате скопления растительных останков (торф). По минеральному составу преобладают карбонатные (известняк-ракушечник, мел), реже встречаются кремнистые (диатомит) и другого состава органогенные породы. В числе характерных структур необходимо назвать биоморфную (порода состоит из ненарушенных скелетов), детритусовую (порода состоит из раздробленных скелетов), биоморфно - детритусовую (порода сложена как целыми, так и разрушенными скелетами). Текстура органогенных пород слоистая и пористая.

Осадочные породы смешанного происхождения имеют сложный состав и возникают при совместном воздействии разных процессов. Среди смешанных пород следует назвать мергель, опоку.

История Земли разделена на крупные временные промежутки, называемые геологическими эрами; эры (за исключением наиболее древних) разделены на геологические периоды, а те, в свою очередь, - на эпохи. Границы между этими подразделениями соответствуют разного рода изменениям геологического и биологического (палеонтологического) характера: усиление вулканизма и горообразовательные процессы; поднятия или опускания значительных участков континентальной коры, приводившие к соответствующим вторжениям или отступаниям моря (морские трансгрессии и регрессии); существенные изменения фауны и флоры и т. п.

Геологическая история Земли подразделяется на крупные промежутки - эры, эры - на периоды, периоды - на века. Разделение на эры, периоды и века, конечно, относительное, потому что резких разграничений между этими подразделениями не было. Но все же именно на рубеже соседних эр, периодов происходили существенные геологические преобразования - горообразовательные процессы, перераспределение суши и моря, смена климата и пр. Кроме того, каждое подразделение характеризовалось качественным своеобразием флоры и фауны.

Отложения древнейших археозойской и протерозойской эр содержат чрезвычайно мало ископаемых остатков организмов; по этому признаку археозой и протерозой нередко объединяют под названием "криптозой" (этап скрытой жизни), противопоставляя трем последующим эрам - палеозою, мезозою и кайнозою, объединяемым как "фанерозой" (этап явной, наблюдаемой жизни).

Геологические эры истории Земли:

· катархей (от образования Земли 5 млрд лет назад до зарождения жизни)

Эра, когда была безжизненная Земля, окутанная ядовитой для живых существ атмосферой, лишенной кислорода; гремели вулканические извержения, сверкали молнии, жесткое ультрафиолетовое излучение пронизывало атмосферу и верхние слои воды. Под влиянием этих явлений из окутавшей Землю смеси паров сероводорода, аммиака, угарного газа начинают синтезироваться первые органические соединения, возникают свойства, характерные для жизни.

· архей, древнейшая эра (3,8 млрд - 2,6 млрд лет)

Первичная кора, образовавшаяся в результате охлаждения Земли, беспрерывно разрушалась паром и газом, которые выделяло раскаленное вещество. Извергаемая миллионами вулканов лава застывала на поверхности, образуя первичные горы и плоскогорья, материки и океанические впадины. Мощная, плотная атмосфера также охлаждалась, в результате чего выпадали обильные дожди. На горячей земной поверхности они мгновенно превращались в пар. Сплошные облака обволакивали Землю, препятствуя прохождению солнечных лучей, согревающих ее поверхность. Твердая кора охладилась, океанические впадины заполнились водой. Первичный океан, реки, атмосфера разрушали первичные горы и материки, образуя первые осадочные породы. Ныне они твердые и плотные. С ними связано образование многих полезных ископаемых: строительного камня, слюды, никелевой руды, каолина, золота, молибдена, меди, кобальта, радиоактивных минералов, железа. В архейскую эру в теплых водах первичного океана протекади различные химические реакции между солями, щелочами и кислотами. Им благоприятствовали солнечная радиация, плотная атмосфера, ионизация воды, вызываемая разрядами огромных молний. В конце архейской эры в морях появляются комочки белкового вещества, положившие начало всему живому на Земле.

· протерозой (2,6 млрд - 570 млн лет)

В протерозойских отложениях был найден углеобразный материал шунгит. Это свидетельствует о появлении в протерозойской эре растений, из остатков которых образовался уголь. Отложения мрамора позволяют сделать вывод о том, что в протерозое жили животные с известковыми раковинами. С течением времени образовавшиеся из отложений этих раковин известняки превратились в мрамор. В породах протерозоя найдены отложения моря, суши, рек, гор, пустынь и ледников. Следовательно, климат протерозоя был довольно разнообразен. Морские отложения покрыты отложениями вулканов, на которых также залегают морские отложения. Периоды спокойного развития земной коры протерозоя сменялись бурными горообразовательными процессами. С протерозойскими отложениями связано множество полезных ископаемых: железные руды, мрамор, графит, никелевая руда, пьезокварц, каолин, золото, слюда, тальк, молибден, медь, висмут, вольфрам, кобальт, радиоактивные минералы, драгоценные камни. В конце протерозоя благодаря горообразовательным процессам на месте моря возникли горы, а осадочные отложения метаморфизировались. Конец протерозоя иногда называют "веком медуз" - очень распространенных в это время представителей кишечнополостных.

· палеозой (570 млн - 230 млн лет) со следующими периодами: кембрий (570 млн - 500 млн лет); ордовик (500 млн - 440 млн лет); силур (440 млн - 410 млн лет); девон (410 млн - 350 млн лет); карбон (350 млн - 285 млн лет); пермь (285 млн - 230 млн лет);

Палеозойская эра развития Земли подразделяется на два крупных этапа: раннепалеозойский, начавшийся еще в позднем рифее и венде и закончившийся в силурийском периоде, и позднепалеозойский, включавший девонский, каменноугольный и пермский периоды. Каждый из них в подвижных поясах завершался складчатостью - каледонской и герцинской, в результате которых были сформированы протяженные горно-складчатые области и системы, причленившиеся к стабильным платформам и "спаявшиеся" с ними. Наступивший в конце силура горообразовательный период изменил климат и условия существования организмов. В результате поднятия суши и сокращения морей климат девона был более континентальный, чем в силуре. В девоне появились пустынные и полупустынные области; на суше появляются первые леса из гигантских папоротников, хвощей и плаунов. Новые группы животных начинают завоевывать сушу. К концу карбона относится появление первых пресмыкающихся - полностью наземных представителей позвоночных. Они достигли значительного разнообразия в перми из-за засушливого климата и похолодания.

· мезозой (230 млн - 67 млн лет) со следующими периодами: триас (230 млн - 195 млн лет); юра (195 млн - 137 млн лет); мел (137 млн - 67 млн лет)

Мезозой справедливо называют эрой пресмыкающихся. Их расцвет, вымирание происходят именно в эту эру. В мезозое усиливается засушливость климата. Вымирает множество сухопутных организмов, у которых отдельные этапы жизни связаны с водой. Вместо них начинают преобладать наземные формы. В триасе среди растений сильного развития достигают голосеменные, среди животных - пресмыкающиеся. В триасе появляются растительноядные и хищные динозавры. Весьма разнообразны в эту эру морские пресмыкающиеся. В юре пресмыкающиеся начали осваивать и воздушную среду. Летающие ящеры просуществовали до конца мела. В юре от пресмыкающихся возникли и птицы. На суше в юре встречаются гигантские растительноядные динозавры. Во второй половине мела возникли сумчатые и плацентарные млекопитающие. Приобретение живорождения, теплокровности были теми ароморфозами, которые обеспечили прогресс млекопитающих.

· кайнозой (67 млн - до нашего времени) со следующими периодами и веками:

– палеоген (67 млн - 27 млн лет): палеоцен (67-54 млн лет), эоцен (54-38 млн лет), олигоцен (38-27 млн лет);

– неоген (27 млн - 3 млн лет): миоцен (27-8 млн лет), плиоцен (8-3 млн лет);

– четвертичный (3 млн - наше время): плейстоцен (3 млн - 20 тыс. лет), голоцен (20 тыс. лет - наше время).

Геологическая эра, в которую мы живем, называется кайнозой. Это эра расцвета цветковых растений, насекомых, птиц и млекопитающих. Кайнозой делится на два неравных периода: третичный (67-3 млн.лет) и четвертичный (3 млн.лет - наше время). В первой половине третичного периода широко распространены леса тропического и субтропического типа. К середине этого периода широкое распространение получают и общие предковые формы человекообразных обезьян и людей. К концу третичного периода встречаются представители всех современных семейств животных и растений и подавляющее большинство родов.

В это время начинается великий процесс остепнения суши, который привел к вымиранию одних древесных и лесных форм и к выходу других на открытое пространство. В течение четвертичного периода вымирают мамонты, саблезубые тигры, гигантские ленивцы, большерогие торфяные олени и другие животные. Большую роль в вымирании крупных млекопитающих сыграли древние охотники.

Возникновение Земли и ранние этапы ее становления

Одной из важных задач современного естествознания в области наук о Земле является восстановление истории ее развития . По современным космогоническим представлениям, Земля образовалась из рассеянного в протосолнечной системе газопылевого вещества. Один из наиболее вероятных вариантов возникновения Земли выглядит следующим образом. Вначале образовались Солнце и уплощенная вращающаяся околосолнечная туманность из межзвездного газопылевого облака под влиянием, например, взрыва близкой сверхновой звезды. Далее происходила эволюция Солнца и околосолнечной туманности с передачей электромагнитным или турбулентно-конвективным способом момента количества движения от Солнца планетам. В последующем «пыльная плазма» конденсировалась в кольца вокруг Солнца, а материал колец образовал так называемые планетезимали, которые конденсировались до планет. После этого подобный процесс повторился вокруг планет, что привело к образованию спутников. Считается, что этот процесс занял около 100 млн лет.

Предполагается, что далее в результате дифференциации вещества Земли под действием ее гравитационного поля и радиоактивного нагрева возникли и развились различные по химическому составу, агрегатному состоянию и физическим свойствам оболочки - геосферы Земли. Более тяжелый материал сформировал ядро, состоящее, вероятно, из железа с примесью никеля и серы. В мантии остались несколько более легкие элементы. Согласно одной из гипотез, мантия сложена простыми оксидами алюминия, железа, титана кремния и др. О составе земной коры уже говорилось достаточно подробно в § 8.2. Она сложена более легкими силикатами. Еще более легкие газы и влага сформировали первичную атмосферу.

Как уже говорилось, предполагается, что Земля родилась из скопления холодных твердых частиц, выпадавших из газопылевой туманности и слипавшихся под влиянием взаимного притяжения. По мере роста планеты она разогревалась вследствие соударения этих частиц, достигавших нескольких сот километров, подобно современным астероидам, и выделения теплоты не только известными нам теперь в коре естественно -радиоактивными элементами, но и более чем 10 вымершими с тех пор радиоактивными изотопами AI, Be, Cl и др. В результате могло происходить полное (в ядре) или частичное (в мантии) плавление вещества. В начальный период своего существования, примерно до 3,8 млрд лет, Земля и другие планеты земной группы, а также Луна подвергались усиленной бомбардировке мелкими и крупными метеоритами. Следствием этой бомбардировки и более раннего соударения планетезималей могло стать выделение летучих и начало образования вторичной атмосферы, так как первичная, состоявшая из газов, захваченных при образовании Земли, скорее всего быстро рассеялась в космическом пространстве. Несколько позже стала формироваться гидросфера. Сформировавшиеся таким образом атмосфера и гидросфера пополнялись в процессе дегазации мантии при вулканической деятельности.

Падение крупных метеоритов создавало обширные и глубокие кратеры, подобные наблюдаемым в настоящее время на Луне, Марсе, Меркурии, где следы их не стерты последующими изменениями. Кратерообразование могло провоцировать излияния магмы с образованием базальтовых полей, подобных покрывающим лунные «моря». Так, вероятно, образовалась первичная кора Земли, которая, однако, не сохранилась на современной ее поверхности, за исключением относительно небольших фрагментов в «более молодой» коре континентального типа.

Эта кора, содержащая в своем составе уже граниты и гнейсы, правда, с меньшим содержанием кремнезема и калия, чем в «нормальных» гранитах, появилась на рубеже около 3,8 млрд лет и известна нам по обнажениям в пределах кристаллических щитов практически всех континентов. Способ образования древнейшей континентальной коры пока во многом неясен. В составе этой коры, повсеместно метаморфизованной в условиях высоких температур и давлений, находят породы, текстурные особенности которых свидетельствуют о накоплении в водной среде, т.е. в эту отдаленную эпоху уже существовала гидросфера. Возникновение первой коры, подобной современной, требовало поступления из мантии больших количеств кремнезема, алюминия, щелочей, в то время как сейчас мантийный магматизм создает очень ограниченный объем обогащенных этими элементами пород. Считается, что 3,5 млрд лет назад на площади современных континентов была широко распространена серогнейсовая кора, названная так по преобладающему типу слагающих ее пород. В нашей стране она, например, известна на Кольском полуострове и в Сибири, в частности в бассейне р. Алдан.

Принципы периодизации геологической истории Земли

Дальнейшие события в геологическое время часто определяются, согласно относительной геохронологии, категориями «древнее», «моложе». Например, какая-то эра древнее некоторой другой. Отдельные отрезки геологической истории называются (в порядке уменьшения их продолжительности) зонами, эрами, периодами, эпохами, веками. Их выявление основано на том факте, что геологические события запечатлеваются в горных породах, а осадочные и вулканогенные породы располагаются в земной коре слоями. В 1669 г. Н. Стеной установил закон последовательности напластования, согласно которому нижележащие пласты осадочных пород древнее вышележащих, т.е. образовались ранее их. Благодаря этому появилась возможность определения относительной последовательности образования слоев, а значит, связанных с ними геологических событий.

Основным в относительной геохронологии является биостратиграфический, или палеонтологический, метод установления относительного возраста и последовательности залегания пород. Этот метод был предложен У. Смитом в начале XIX в., а затем развит Ж. Кювье и А. Броньяром. Дело в том, что в большинстве осадочных пород можно встретить остатки животных или растительных организмов. Ж.Б. Ламарк и Ч. Дарвин установили, что животные и растительные организмы в течение геологической истории постепенно совершенствовались в борьбе за существование, приспосабливаясь к изменяющимся условиям жизни. Некоторые животные и растительные организмы на определенных стадиях развития Земли вымирали, на смену им приходили другие, более совершенные. Таким образом, по остаткам ранее живших более примитивных предков, найденным в каком-нибудь пласте, можно судить об относительно более древнем возрасте данного пласта.

Еще один метод геохронологического расчленения пород, особенно важный для расчленения магматических образований океанического дна, основан на свойстве магнитной восприимчивости горных пород и минералов, образующихся в магнитном поле Земли. С изменением ориентировки породы относительно магнитного поля или самого поля часть «врожденной» намагниченности сохраняется, а смена полярности запечатлевается в изменении ориентировки остаточной намагниченности пород. В настоящее время установлена шкала смены таких эпох.

Абсолютная геохронология - учение об измерении геологического времени, выраженного в обычных абсолютных астрономических единицах (годах), - определяет время возникновения, завершения и длительность всех геологических событий, в первую очередь время образования или преобразования (метаморфизма) горных пород и минералов, так как по их возрасту определяется возраст геологических событий. Основным методом здесь является анализ соотношения радиоактивных веществ и продуктов их распада в горных породах, образовывавшихся в разные эпохи.

Древнейшие породы в настоящее время установлены в Западной Гренландии (3,8 млрд лет). Самый большой возраст (4,1 - 4,2 млрд лет) получен по цирконам из Западной Австралии, но циркон здесь залегает в переотложенном состоянии в мезозойских песчаниках. С учетом представлений об одновременности образования всех планет Солнечной системы и Луны и возраста самых древних метеоритов (4,5-4,6 млрд лет) и древних лунных пород (4,0-4,5 млрд лет) возраст Земли принимается равным 4,6 млрд лет.

В 1881 г. на II Международном геологическом конгрессе в Болонье (Италия) были утверждены основные подразделения совмещенных стратиграфической (для разделения слоистых осадочных пород) и геохронологической шкал. По этой шкале история Земли делилась на четыре эры в соответствии с этапами развития органического мира: 1) архейская, или археозойская - эра древнейшей жизни; 2) палеозойская - эра древней жизни; 3) мезозойская - эра средней жизни; 4) кайнозойская - эра новой жизни. В 1887 г. из состава архейской эры выделили протерозойскую - эру первичной жизни. Позднее шкала совершенствовалась. Один из вариантов современной геохронологической шкалы представлен в табл. 8.1. Архейская эра разделяется на две части: ранний (древнее 3500 млн лет) и поздний архей; протерозойская - также на две: ранний и поздний протерозой; в последнем выделяют рифейский (название произошло от древнего названия Уральских гор) и вендский периоды. Фанерозойский зон подразделяется на палеозойскую, мезозойскую и кайнозойскую эры и состоит из 12 периодов.

Таблица 8.1. Геохронологическая шкала

Основные этапы эволюции земной коры

Кратко рассмотрим основные этапы эволюции земной коры как косного субстрата, на котором развилось многообразие окружающей природы .

В apxee еще довольно тонкая и пластичная кора под влиянием растяжения испытала многочисленные разрывы сплошности, через которые к поверхности вновь устремилась базальтовая магма, заполнившая прогибы длиной сотни километров и шириной многие десятки километров, известные как зелено-каменные пояса (этим названием они обязаны преобладающему зеленосланцевому низкотемпературному метаморфизму базальтовых пород). Наряду с базальтами среди лав нижней, основной по мощности части разреза этих поясов встречаются высокомагнезиальные лавы, свидетельствующие об очень большой степени частичного плавления мантийного вещества, что говорит о высоком тепловом потоке, намного превышавшем современный. Развитие зеленокаменных поясов заключалось в смене типа вулканизма в направлении увеличения содержания в нем диоксида кремния (SiO 2), в деформациях сжатия и метаморфизме осадочно-вулканогенного выполнения и, наконец, в накоплении обломочных осадков, свидетельствующих об образовании гористого рельефа.

После смены нескольких поколений зеленокаменных поясов архейский этап эволюции земной коры завершился 3,0 -2,5 млрд лет назад массовым образованием нормальных гранитов с преобладанием К 2 О над Na 2 O. Гранитизация, а также региональный метаморфизм, местами достигший высшей ступени, привели к формированию зрелой континентальной коры на большей части площади современных материков. Однако и эта кора оказалась недостаточно устойчивой: в начале протерозойской эры она испытала дробление. В это время возникла планетарная сеть разломов и трещин, заполнявшихся дайками (пластинообразными геологическими телами). Одна из них - Великая дайка в Зимбабве - имеет длину более 500 км и ширину до 10 км. Кроме того, впервые проявилось рифтообразование, давшее начало зонам прогибания, мощного осадконакопления и вулканизма. Их эволюция привела к созданию в конце раннего протерозоя (2,0-1,7 млрд лет назад) складчатых систем, вновь спаявших обломки архейской континентальной коры, чему способствовала новая эпоха мощного гранитообразования.

В итоге к концу раннего протерозоя (к рубежу 1,7 млрд лет назад) зрелая континентальная кора существовала уже на 60- 80% площади ее современного распространения. Более того, некоторые ученые полагают, что на этом рубеже вся континентальная кора составляла единый массив - суперконтинент Мегагею (большая земля), которому на другой стороне земного шара противостоял океан - предшественник современного Тихого океана - Мегаталасса (большое море). Этот океан был менее глубоким, чем современные океаны, ибо рост объема гидросферы за счет дегазации мантии в процессе вулканической деятельности продолжается всю последующую историю Земли, хотя и более медленно. Не исключено, что прообраз Мегаталассы появился еще раньше, в конце архея.

В катархее и начале архея появились первые следы жизни - бактерии и водоросли, а в позднем архее распространились водорослевые известковые постройки - строматолиты. В позднем архее началось, а в раннем протерозое завершилось коренное изменение состава атмосферы: под влиянием жизнедеятельности растений в ней появился свободный кислород, тогда как катархейская и раннеархейская атмосфера состояла из водяного пара, СО 2 , СО, СН 4 , N, NH 3 и H 2 S с примесью НС1, HF и инертных газов.

В позднем протерозое (1,7-0,6 млрд лет назад) Мегагея стала постепенно раскалываться, и этот процесс резко усилился в конце протерозоя. Следами его являются протяженные континентальные рифтовые системы, погребенные в основании осадочного чехла древних платформ. Важнейшим его результатом было образование обширных межконтинентальных подвижных поясов - Северо-Атлантического, Средиземноморского, Урало-Охотского, разделивших континенты Северной Америки, Восточной Европы, Восточной Азии и наиболее крупный обломок Мегагеи - южный суперконтинент Гондвану. Центральные части этих поясов развивались на новообразованной в процессе рифтогенеза океанской коре, т.е. пояса представляли собой океанские бассейны. Их глубина постепенно увеличивалась по мере роста гидросферы. Одновременно подвижные пояса развивались по периферии Тихого океана, глубина которого также возрастала. Климатические условия становились более контрастными, о чем свидетельствует появление, особенно в конце протерозоя, ледниковых отложений (тиллитов, древних морен и водно-ледниковых осадков).

Палеозойский этап эволюции земной коры характеризовался интенсивным развитием подвижных поясов - межконтинентальных и окраинно-континентальных (последние на периферии Тихого океана). Эти пояса расчленялись на окраинные моря и островные дуги, их осадочно-вулканогенные толщи испытывали сложные складчато-надвиговые, а затем сбрососдвиговые деформации, в них внедрялись граниты и на этой основе формировались складчатые горные системы. Этот процесс протекал неравномерно. В нем различают ряд интенсивных тектонических эпох и гранитного магматизма: байкальскую - в самом конце протерозоя, салаирскую (от хребта Са-лаир в Средней Сибири) - в конце кембрия, таковскую (от Таковских гор на востоке США) - в конце ордовика, каледонскую (от древнеримского названия Шотландии) - в конце силура, акадскую (Акадия - старинное название северо-восточных штатов США) - в середине девона, судетскую - в конце раннего карбона, заальскую (от р. Заале в Германии) - в середине ранней перми. Первые три тектонические эпохи палеозоя нередко объединяют в каледонскую эру тектогенеза, последние три - в герцинскую, или варисскую. В каждую из перечисленных тектонических эпох определенные части подвижных поясов превращались в складчатые горные сооружения, а после разрушения (денудации) входили в состав фундамента молодых платформ. Но некоторые из них частично испытывали активизацию в последующие эпохи горообразования.

К концу палеозоя межконтинентальные подвижные пояса полностью замкнулись и заполнились складчатыми системами. В результате отмирания Северо-Атлантического пояса Североамериканский континент сомкнулся с Восточно-Европейским, а последний (после завершения развития Урало-Охотского пояса) - с Сибирским, Сибирский - с Китайско-Корейским. В итоге образовался суперконтинент Лавразия, а отмирание западной части Средиземноморского пояса привело к его объединению с южным суперконтинентом - Гондваной - в одну континентальную глыбу - Пангею. Восточная часть Средиземноморского пояса в конце палеозоя - начале мезозоя превратилась в огромный залив Тихого океана, по периферии которого также поднялись складчатые горные сооружения.

На фоне этих изменений структуры и рельефа Земли продолжалось развитие жизни. Первые животные появились еще в позднем протерозое, а на самой заре фанерозоя существовали почти все типы беспозвоночных, но они еще были лишены раковин или панцирей, которые известны с кембрия. В силуре (или уже в ордовике) начался выход растительности на сушу, а в конце девона существовали леса, получившие наибольшее распространение в каменноугольном периоде. Рыбы появились в силуре, земноводные - в карбоне.

Мезозойская и кайнозойская эры - последний крупный этап развития структуры земной коры, который отмечен становлением современных океанов и обособлением современных континентов. В начале этапа, в триасе, еще существовала Пангея, но уже в раннем юрском периоде она снова раскололась на Лавразию и Гондвану вследствие возникновения широтного океана Тетис, протянувшегося от Центральной Америки до Индокитая и Индонезии, а на западе и на востоке он смыкался с Тихим океаном (рис. 8.6); этот океан включал и Центральную Атлантику. Отсюда в конце юры процесс раздвига континентов распространился к северу, создав в течение мелового периода и раннего палеогена Северную Атлантику, а начиная с палеогена - Евразийский бассейн Северного Ледовитого океана (Амеразийский бассейн возник раньше как часть Тихого океана). В итоге Северная Америка отделилась от Евразии. В поздней юре началось формирование Индийского океана, и с начала мела стала раскрываться с юга Южная Атлантика. Это означало начало распада Гондваны, существовавшей как единое целое в течение всего палеозоя. В конце мела Северная Атлантика соединилась с Южной, отделив Африку от Южной Америки. Тогда же Австралия отделилась от Антарктиды, а в конце палеогена произошло отделение последней от Южной Америки.

Таким образом, к концу палеогена оформились все современные океаны, обособились все современные континенты и облик Земли приобрел вид, в основном близкий к нынешнему. Однако еще не было современных горных систем.

С позднего палеогена (40 млн лет назад) началось интенсивное горообразование, достигшее кульминации в последние 5 млн лет. Этот этап становления молодых складчато-покровных горных сооружений, образования возрожденных сводово-глыбовых гор выделяют как неотектонический. Фактически неотектонический этап является подэтапом мезозойско-кайнозойского этапа развития Земли, так как именно на этом этапе оформились основные черты современного рельефа Земли, начиная с распределения океанов и континентов.

На этом этапе завершилось формирование основных черт современной фауны и флоры. Мезозойская эра была эрой пресмыкающихся, млекопитающие стали преобладать в кайнозое, а в позднем плиоцене появился человек. В конце раннего мела появились покрытосемянные растения и суша приобрела травяной покров. В конце неогена и антропогене высокие широты обоих полушарий были охвачены мощным материковым оледенением, реликтами которого являются ледниковые шапки Антарктиды и Гренландии. Это было третье крупное оледенение в фанерозое: первое имело место в позднем ордовике, второе - в конце карбона - начале перми; оба они были распространены в пределах Гондваны.

ВОПРОСЫ ДЛЯ САМОКОНТРОЛЯ

Что такое сфероид, эллипсоид и геоид? Каковы параметры принятого в нашей стране эллипсоида? Зачем он нужен?

Каково внутреннее строение Земли? На основании чего делается заключение о ее строении?

Каковы основные физические параметры Земли и как они изменяются с глубиной?

Каков химический и минералогический состав Земли? На основании чего делается заключение о химическом составе всей Земли и земной коры?

Какие основные типы земной коры выделяют в настоящее время?

Что такое гидросфера? Что такое круговорот воды в природе? Какие основные процессы происходят в гидросфере и ее элементах?

Что такое атмосфера? Каково ее строение? Какие процессы происходят в ее пределах? Что такое погода и климат?

Дайте определение эндогенных процессов. Какие эндогенные процессы вы знаете? Кратко их охарактеризуйте.

В чем заключается сущность тектоники литосферных плит? Каковы ее основные положения?

10. Дайте определение экзогенных процессов. В чем основная сущность этих процессов? Какие эндогенные процессы вы знаете? Кратко их охарактеризуйте.

11. Как взаимодействуют эндогенные и экзогенные процессы? Каковы результаты взаимодействия этих процессов? В чем сущность теорий В. Дэвиса и В. Пенка?

Каковы современные представления о возникновении Земли? Как происходило ее раннее становление как планеты?

На основании чего производится периодизация геологической истории Земли?

14. Как развивалась земная кора в геологическом прошлом Земли? Каковы основные этапы развития земной коры?

ЛИТЕРАТУРА

Аллисон А., Палмер Д. Геология. Наука о вечно меняющейся Земле. М., 1984.

Будыко М.И. Климат в прошлом и будущем. Л., 1980.

Вернадский В.И. Научная мысль как планетарное явление. М., 1991.

Гаврилов В.П. Путешествие в прошлое Земли. М., 1987.

Геологический словарь. Т. 1, 2. М., 1978.

Городницкий A . M ., Зоненшайн Л.П., Мирлин Е.Г. Реконструкции положения материков в фанерозое. М., 1978.

7. Давыдов Л.К., Дмитриева A.A., Конкина Н.Г. Общая гидрология. Л., 1973.

Динамическая геоморфология /Под ред. Г.С. Ананьева, Ю.Г. Симонова, А.И. Спиридонова. М., 1992.

Дэвис В.М. Геоморфологические очерки. М., 1962.

10. Земля. Введение в общую геологию. М., 1974.

11. Климатология / Под ред. O.A. Дроздова, Н.В. Кобышевой. Л., 1989.

Короновский Н.В., Якушева А.Ф. Основы геологии. М., 1991.

Леонтьев O.K., Рычагов Г.И. Общая геоморфология. М., 1988.

Львович М.И. Вода и жизнь. М., 1986.

Маккавеев Н.И., Чалов P.C. Русловые процессы. М., 1986.

Михайлов В.Н., Добровольский А.Д. Общая гидрология. М., 1991.

Монин A.C. Введение в теорию климата. Л., 1982.

Монин A.C. История Земли. М., 1977.

Неклюкова Н.П., Душина И.В., Раковская Э.М. и др. География. М., 2001.

Немков Г.И. и др. Историческая геология. М., 1974.

Неспокойный ландшафт. М., 1981.

Общая и полевая геология / Под ред. А.Н. Павлова. Л., 1991.

Пенк В. Морфологический анализ. М., 1961.

Перелъман А.И. Геохимия. М., 1989.

Полтараус Б.В., Кислое A.B. Климатология. М., 1986.

26. Проблемы теоретической геоморфологии /Под ред. Л.Г. Никифорова, Ю.Г. Симонова. М., 1999.

Сауков A.A. Геохимия. M., 1977.

Сорохтин О.Г., Ушаков С.А. Глобальная эволюция Земли. М., 1991.

Ушаков С.А., Ясаманов H.A. Дрейф материков и климат Земли. М., 1984.

Хаин В.Е., Ломте М.Г. Геотектоника с основами геодинамики. М., 1995.

Хаин В.Е., Рябухин А.Г. История и методология геологических наук. М., 1997.

Хромов С.П., Петросянц М.А. Метеорология и климатология. М., 1994.

Щукин И.С. Общая геоморфология. T.I. M., 1960.

Экологические функции литосферы / Под ред. В.Т. Трофимова. М., 2000.

Якушева А.Ф., Хаин В.Е., Славин В.И. Общая геология. М., 1988.

Самыми древними на Земле определены песчаники из Западной Австралии, возраст цирконов в которых достигает 4,2 млрд. лет. Имеются публикации и о более древнем абсолютном возрасте в 5,6 млрд. лет и более, но официальной наукой такие цифры не принимаются. Возраст кварцитов из Гренландии и Северной Канады определен в 4 млрд. лет, гранитов Австралии и Южной Африки до 3,8 млрд. лет.

Начало палеозоя определено в 570 млн. лет, мезозоя — в 240 млн. лет, кайнозоя — в 67 млн. лет

Архейская эра. Самые древние породы, обнажающиеся на поверхности материков, образовались в архейскую эру. Распознавание этих пород затруднено, поскольку их выходы рассредоточены и в большинстве случаев перекрыты мощными толщами более молодых пород. Там, где эти породы обнажаются, они настолько метаморфизованы, что зачастую нельзя восстановить их исходный характер. Во время многочисленных продолжительных этапов денудации были разрушены мощные толщи этих пород, а сохранившиеся содержат очень мало ископаемых организмов и поэтому их корреляция затруднительна или вообще невозможна. Интересно отметить, что самые древние известные архейские породы, вероятно, представляют собой сильно метаморфизованные осадочные породы, а более древние породы, перекрытые ими, были расплавлены и разрушены в результате многочисленных магматических интрузий. Поэтому до сих пор не обнаружены следы первичной земной коры.

В Северной Америке имеются два больших ареала выходов на поверхность архейских пород. Первый из них — Канадский щит — расположен в центральной Канаде по обе стороны Гудзонова залива. Хотя местами архейские породы перекрыты более молодыми, на большей части территории Канадского щита они слагают дневную поверхность. Древнейшие известные в этом районе породы представлены мраморами, аспидными и кристаллическими сланцами, переслаивающимися с лавами. Первоначально здесь были отложены известняки и глинистые сланцы, впоследствии запечатанные лавами. Затем эти породы испытали воздействие мощных тектонических движений, которые сопровождались крупными гранитными интрузиями. В конечном итоге толщи осадочных пород подверглись сильному метаморфизму. После длительного периода денудации эти сильно метаморфизованные породы местами были выведены на поверхность, но общий фон составляют граниты.

Выходы архейских пород имеются также в Скалистых горах, где слагают гребни многих хребтов и отдельные вершины, например Пайкс-Пик. Более молодые породы там разрушены денудацией.

В Европе архейские породы обнажаются на территории Балтийского щита в пределах Норвегии, Швеции, Финляндии и России. Они представлены гранитами и сильно метаморфизованными осадочными породами. Такие же выходы архейских пород имеются на юге и юго-востоке Сибири, в Китае, западной Австралии, Африке и на северо-востоке Южной Америки. Древнейшие следы жизнедеятельности бактерий и колоний одноклеточных сине-зеленых водорослей Collenia были обнаружены в архейских породах южной Африки (Зимбабве) и провинции Онтарио (Канада).

Протерозойская эра. В начале протерозоя после длительного периода денудации суша была в значительной степени разрушена, отдельные части материков испытали погружение и были затоплены мелководными морями, а некоторые низменные котловины начали заполняться континентальными отложениями. В Северной Америке самые значительные выходы протерозойских пород имеются в четырех районах. Первый из них приурочен к южной части Канадского щита, где мощные толщи глинистых сланцев и песчаников рассматриваемого возраста обнажаются вокруг оз. Верхнего и северо-восточнее оз. Гурон. Эти породы имеют как морское, так и континентальное происхождение. Их распределение указывает на то, что положение мелководных морей на протяжении протерозоя значительно менялось. Во многих местах морские и континентальные осадки переслаиваются с мощными лавовыми толщами. По окончании осадконакопления происходили тектонические движения земной коры, протерозойские породы претерпевали складкообразование и формировались крупные горные системы. В предгорных районах к востоку от Аппалачей имеются многочисленные выходы протерозойских пород. Первоначально они отлагались в виде пластов известняков и глинистых сланцев, а затем во время орогенеза (горообразования) метаморфизовались и превратились в мрамора, аспидные и кристаллические сланцы. В районе Большого каньона мощная толща протерозойских песчаников, глинистых сланцев и известняков несогласно перекрывает архейские породы. В северной части Скалистых гор была отложена толща протерозойских известняков мощностью ок. 4600 м. Хотя протерозойские образования в этих районах испытали воздействие тектонических движений и были смяты в складки и разбиты разломами, эти подвижки были недостаточно интенсивными и не могли привести к метаморфизации пород. Поэтому там сохранились исходные осадочные текстуры.

В Европе значительные выходы протерозойских пород имеются в пределах Балтийского щита. Они представлены сильно метаморфизованными мраморами и аспидными сланцами. На северо-западе Шотландии мощная толща протерозойских песчаников перекрывает архейские граниты и кристаллические сланцы. Обширные выходы протерозойских пород встречаются на западе Китая, в центральной Австралии, южной Африке и центральной части Южной Америки. В Австралии указанные породы представлены мощной толщей неметаморфизованных песчаников и глинистых сланцев, а в восточной Бразилии и южной Венесуэле — сильно метаморфизованными аспидными и кристаллическими сланцами.

Ископаемые сине-зеленые водоросли Collenia весьма широко распространены на всех материках в неметаморфизованных известняках протерозойского возраста, где также обнаружены немногочисленные обломки раковин примитивных моллюсков. Однако остатки животных очень редки, и это свидетельствует о том, что большинство организмов отличалось примитивным строением и еще не имело твердых оболочек, которые сохраняются в ископаемом состоянии. Хотя следы ледниковых периодов фиксируются для ранних этапов истории Земли, обширное оледенение, имевшее почти глобальное распространение, отмечается только в самом конце протерозоя.

Палеозойская эра . После того, как суша пережила длительный период денудации в конце протерозоя, некоторые ее территории испытали прогибание и были затоплены мелководными морями. В результате денудации возвышенных участков осадочный материал сносился водными потоками в геосинклинали, где накопились толщи палеозойских осадочных пород мощностью более 12 км. В Северной Америке в начале палеозойской эры образовались две крупные геосинклинали. Одна из них, называемая Аппалачской, протянулась от северной части Атлантического океана через юго-восточную Канаду и далее на юг к Мексиканскому заливу вдоль оси современных Аппалачей. Другая геосинклиналь соединяла Северный Ледовитый океан с Тихим, проходя несколько восточнее Аляски на юг через восточную часть Британской Колумбии и западную часть Альберты, далее через восточную Неваду, западную Юту и южную Калифорнию. Таким образом Северная Америка была разделена на три части. В отдельные периоды палеозоя ее центральные районы отчасти затоплялись и обе геосинклинали соединялись мелководными морями. В другие периоды в результате изостатических поднятий суши или колебаний уровня Мирового океана происходили морские регрессии, и тогда в геосинклиналях откладывался терригенный материал, смытый из сопредельных возвышенных районов.

В палеозое сходные условия существовали и на других материках. В Европе огромные моря периодически затопляли Британские о-ва, территории Норвегии, Германии, Франции, Бельгии и Испании, а также обширную область Восточно-Европейской равнины от Балтийского моря до Уральских гор. Крупные выходы палеозойских пород имеются также в Сибири, Китае и северной Индии. Они являются коренными породами в большинстве районов восточной Австралии, северной Африки, а также в северных и центральных районах Южной Америки.

Палеозойская эра делится на шесть периодов неодинаковой продолжительности, чередующихся с кратковременными этапами изостатических поднятий или морских регрессий, во время которых в пределах материков осадкообразование не происходило (рис. 9, 10).

Кембрийский период — самый ранний период палеозойской эры, названный по латинскому названию Уэльса (Камбрия), где впервые были изучены породы этого возраста. В Северной Америке в кембрии обе геосинклинали были затоплены, а во второй половине кембрия центральная часть материка занимала столь низкое положение, что оба прогиба соединялись мелководным морем и там накапливались слои песчаников, глинистых сланцев и известняков. В Европе и Азии происходила крупная морская трансгрессия. Эти части света были в значительной степени затоплены. Исключение составляли три крупных обособленных массива суши (Балтийский щит, Аравийский п-ов и южная Индия) и ряд небольших изолированных участков суши в южной Европе и южной Азии. Менее крупные морские трансгрессии происходили в Австралии и центральной части Южной Америки. Кембрий отличался довольно спокойными тектоническими обстановками.

В отложениях этого периода сохранились первые многочисленные ископаемые, свидетельствующие о развитии жизни на Земле. Хотя наземные растения или животные не отмечены, мелководные эпиконтинентальные моря и затопленные геосинклинали изобиловали многочисленными беспозвоночными животными и водными растениями. Наиболее необычные и интересные животные того времени — трилобиты (рис. 11), класс вымерших примитивных членистоногих, были широко распространены в кембрийских морях. Их известково-хитиновые панцири обнаружены в породах этого возраста на всех материках. Кроме того, существовало много типов плеченогих (брахиопод), моллюсков и других беспозвоночных. Таким образом, в кембрийских морях присутствовали все основные формы беспозвоночных организмов (за исключением кораллов, мшанок и пелеципод).

В конце кембрийского периода бoльшая часть суши испытала поднятие и произошла кратковременная морская регрессия.

Ордовикский период — второй период палеозойской эры (называющийся по имени кельтского племени ордовиков, населявшего территорию Уэльса). В этот период материки снова испытали прогибание, в результате чего геосинклинали и низменные котловины превратились в мелководные моря. В конце ордовика ок. 70% территории Северной Америки было затоплено морем, в котором отложились мощные толщи известняков и глинистых сланцев. Морем были покрыты также значительные территории Европы и Азии, частично — Австралия и центральные районы Южной Америки.

Все кембрийские беспозвоночные продолжали развиваться и в ордовике. Кроме того, появились кораллы, пелециподы (двустворчатые моллюски), мшанки и первые позвоночные. В Колорадо в ордовикских песчаниках обнаружены фрагменты самых примитивных позвоночных — бесчелюстных (остракодерм), у которых отсутствовали настоящие челюсти и парные конечности, а передняя часть тела была покрыта костными пластинками, образующими защитный панцирь.

На основе палеомагнитного изучения пород установлено, что на протяжении большей части палеозоя Северная Америка располагалась в экваториальной зоне. Ископаемые организмы и широко распространенные известняки этого времени свидетельствуют о господстве в ордовике теплых мелководных морей. Австралия располагалась близ Южного полюса, а северо-западная Африка — в районе самого полюса, что подтверждается запечатлевшимися в ордовикских породах Африки признаками широкого распространения оледенения.

В конце ордовикского периода в результате тектонических движений происходили поднятие материков и морская регрессия. Местами коренные кембрийские и ордовикские породы испытали процесс складкообразования, который сопровождался ростом гор. Этот древнейший этап орогенеза носит название каледонской складчатости.

Силурийский период . Впервые породы этого периода были изучены также в Уэльсе (название периода происходит от кельтского племени силуров, населявшего этот регион).

После тектонических поднятий, ознаменовавших окончание ордовикского периода, наступил денудационный этап, а затем в начале силура материки снова испытали прогибание, а моря затопили низменные районы. В Северной Америке в раннем силуре площадь морей существенно сократилась, однако в среднем силуре они заняли почти 60% ее территории. Сформировалась мощная толща морских известняков ниагарской формации, получившей свое название от Ниагарского водопада, порог которого она слагает. В позднем силуре площади морей сильно сократились. В полосе, простирающейся от современного штата Мичиган до центральной части штата Нью-Йорк, накапливались мощные соленосные пласты.

В Европе и Азии силурийские моря были широко распространены и занимали почти те же территории, что и кембрийские моря. Незатопленными оставались те же изолированные массивы, что и в кембрии, а также значительные территории северного Китая и Восточной Сибири. В Европе мощные известняковые толщи накапливались по периферии южной оконечности Балтийского щита (в настоящее время они частично затоплены Балтийским морем). Небольшие моря были распространены в восточной Австралии, северной Африке и в центральных районах Южной Америки.

В силурийских породах обнаружены в общем те же основные представители органического мира, что и в ордовикских. Наземные растения в силуре еще не появились. Среди беспозвоночных гораздо более обильными стали кораллы, в результате жизнедеятельности которых во многих районах сформировались массивные коралловые рифы. Трилобиты, столь характерные для кембрийских и ордовикских пород, утрачивают свое доминирующее значение: их становится меньше как в количественном, так и видовом отношениях. В конце силура появилось множество крупных водных членистоногих, называемых эвриптеридами, или ракоскорпионами.

Силурийский период в Северной Америке завершился без крупных тектонических подвижек. Однако в Западной Европе в это время образовался пояс каледонид. Эта горная цепь простиралась на территории Норвегии, Шотландии и Ирландии. Орогенез происходил также в северной Сибири, в результате чего ее территория была так высоко поднята, что больше уже никогда не затоплялась.

Девонский период назван по имени графства Девон в Англии, где впервые были изучены породы этого возраста. После денудационного перерыва отдельные районы материков снова испытали погружение и были затоплены мелководными морями. В северной Англии и частично в Шотландии молодые каледониды препятствовали проникновению моря. Однако их разрушение привело к накоплению мощных толщ терригенных песчаников в долинах предгорных рек. Эта формация древних красных песчаников известна хорошо сохранившимися ископаемыми рыбами. Южная Англия в это время была покрыта морем, в котором отлагались мощные толщи известняков. Значительные территории на севере Европы были тогда затоплены морями, в которых накапливались слои глинистых сланцев и известняков. При врезании Рейна в эти толщи в районе массива Эйфель образовались живописные утесы, которые поднимаются по берегам долины.

Девонские моря покрывали многие районы европейской части России, южной Сибири и южного Китая. Обширный морской бассейн затопил центральную и западную Австралию. Эта территория не покрывалась морем с кембрийского периода. В Южной Америке морская трансгрессия распространилась на некоторые центральные и западные районы. Кроме того, существовал узкий субширотный прогиб в Амазонии. В Северной Америке очень широко распространены девонские породы. На протяжении большей части этого периода существовали два крупных геосинклинальных бассейна. В среднем девоне морская трансгрессия распространилась на территорию современной долины р. Миссисипи, где накопилась многослойная толща известняков.

В верхнем девоне мощные горизонты сланцев и песчаников сформировались в восточных районах Северной Америки. Эти обломочные толщи соответствуют этапу горообразования, начавшемуся в конце среднего девона и продолжавшемуся до окончания этого периода. Горы простирались вдоль восточного крыла Аппалачской геосинклинали (от современных юго-восточных районов США до юго-восточной Канады). Этот регион был сильно поднят, его северная часть претерпела складкообразование, затем там произошли обширные гранитные интрузии. Этими гранитами сложены горы Уайт-Маунтинс в Нью-Гэмпшире, Стоун-Маунтин в Джорджии и ряд других горных сооружений. Верхнедевонские, т.н. Акадские, горы были переработаны денудационными процессами. В результате к западу от Аппалачской геосинклинали накопилась слоистая толща песчаников, мощность которых местами превышает 1500 м. Они широко представлены в районе гор Кэтскилл, откуда и пошло название песчаников Кэтскилл. В меньших масштабах горообразование в это же время проявилось в некоторых районах Западной Европы. Орогенез и тектонические поднятия земной поверхности послужили причиной морской регрессии в конце девонского периода.

В девоне произошли некоторые важные события в эволюции жизни на Земле. Во многих районах земного шара были обнаружены первые бесспорные находки наземных растений. Так, например, в окрестностях Гилбоа (шт. Нью-Йорк) было найдено много видов папоротникообразных, включая гигантские древовидные.

Среди беспозвоночных были широко распространены губки, кораллы, мшанки, брахиоподы и моллюски (рис. 12). Существовало несколько типов трилобитов, хотя их численность и видовое разнообразие значительно сократились по сравнению с силуром. Девон часто называют «веком рыб» благодаря пышному расцвету этого класса позвоночных. Хотя еще существовали примитивные бесчелюстные, преобладать стали более совершенные формы. Акулообразные рыбы достигали в длину 6 м. В это время появились двоякодышащие рыбы, у которых плавательный пузырь трансформировался в примитивные легкие, что позволяло им существовать какое-то время на суше, а также кистеперые и лучеперые. В верхнем девоне обнаружены первые следы наземных животных — крупных саламандроподобных земноводных, называемых стегоцефалами. Особенности скелета показывают, что они развились из двоякодышащих рыб путем дальнейшего усовершенствования легких и видоизменения плавников и превращения их в конечности.

Каменноугольный период . После некоторого перерыва материки снова испытали погружение и их низменные участки превратились в мелководные моря. Так начался каменноугольный период, получивший свое название по широкому распространению угольных залежей как в Европе, так и в Северной Америке. В Америке его ранний этап, характеризовавшийся морскими обстановками, раньше называли миссисипским по мощной толще известняков, сформировавшейся в пределах современной долины р. Миссисипи, а теперь его относят к нижнему отделу каменноугольного периода.

В Европе на протяжении всего каменноугольного периода территории Англии, Бельгии и северной Франции были большей частью затоплены морем, в котором сформировались мощные горизонты известняков. Затоплялись также некоторые районы южной Европы и южной Азии, где отложились мощные слои глинистых сланцев и песчаников. Некоторые из этих горизонтов имеют континентальное происхождение и содержат много ископаемых остатков наземных растений, а также вмещают угленосные пласты. Поскольку нижнекаменноугольные формации мало представлены в Африке, Австралии и Южной Америке, можно предполагать, что эти территории находились преимущественно в субаэральных условиях. Кроме того, имеются свидетельства широкого распространения там материкового оледенения.

В Северной Америке Аппалачскую геосинклиналь с севера ограничивали Акадские горы, а с юга, со стороны Мексиканского залива, в нее проникало Миссисипское море, которое заливало и долину Миссисипи. Небольшие морские бассейны занимали некоторые участки на западе материка. В районе долины Миссисипи накапливалась многослойная толща известняков и сланцев. Один из этих горизонтов, т.н. индианский известняк, или спергенит, является хорошим строительным материалом. Он использовался при сооружении многих правительственных зданий в Вашингтоне.

В конце каменноугольного периода в Европе широко проявилось горообразование. Цепи гор простирались от южной Ирландии через южную Англию и северную Францию в южную Германию. Этот этап орогенеза называют герцинским, или варисцийским. В Северной Америке локальные поднятия происходили в конце миссисипского периода. Эти тектонические движения сопровождались морской регрессией, развитию которой способствовали также оледенения южных материков.

В целом органический мир нижнекаменноугольного (или миссисипского) времени был таким же, как и в девоне. Однако, помимо большего разнообразия типов древовидных папоротников, флора пополнилась древовидными плаунами и каламитовыми (древовидными членистостебельными класса хвощей). Беспозвоночные в основном были представлены теми же формами, что и в девоне. В миссисипское время стали более обычными морские лилии — донные животные, по форме сходные с цветком. Среди ископаемых позвоночных многочисленны акулоподобные рыбы и стегоцефалы.

В начале позднекаменноугольного времени (в Северной Америке — пенсильванского) условия на материках стали быстро меняться. Как следует из значительно более широкого распространения континентальных осадков, моря занимали меньшие пространства. Северо-западная Европа бoльшую часть этого времени находилась в субаэральных условиях. Обширное эпиконтинентальное Уральское море широко распространилось в северной и центральной России, а крупная геосинклиналь простиралась через южную Европу и южную Азию (современные Альпы, Кавказ и Гималаи расположены вдоль ее оси). Этот прогиб, именующийся геосинклиналью, или морем, Тетис, существовал на протяжении ряда последующих геологических периодов.

На территории Англии, Бельгии и Германии простирались низменности. Здесь в результате небольших колебательных движений земной коры происходило чередование морских и континентальных обстановок. Когда море отступало, формировались низменные заболоченные ландшафты с лесами из древовидных папоротников, древовидных плаунов и каламитовых. При наступании морей осадочные образования перекрывали леса, уплотняя древесные остатки, которые превращались в торф, а затем в уголь. В позднекаменноугольное время на материках Южного полушария распространилось покровное оледенение. В Южной Америке в результате морской трансгрессии, проникавшей с запада, была затоплена бoльшая часть территории современных Боливии и Перу.

В раннепенсильванское время в Северной Америке Аппалачская геосинклиналь замкнулась, утратила связь с Мировым океаном, и в восточных и центральных районах США накапливались терригенные песчаники. В середине и конце этого периода во внутренних районах Северной Америки (так же, как в Западной Европе) преобладали низменности. Здесь мелководные моря периодически уступали место болотам, в которых накапливались мощные торфяные залежи, впоследствии трансформировавшиеся в крупные угольные бассейны, которые простираются от Пенсильвании до восточного Канзаса. Некоторые западные районы Северной Америки заливались морем на протяжении большей части этого периода. Там отлагались слои известняков, сланцев и песчаников.

Широкое распространение субаэральных обстановок в значительной мере способствовало эволюции наземных растений и животных. Гигантские леса из древовидных папоротников и плаунов покрывали обширные заболоченные низменности. Эти леса изобиловали насекомыми и паукообразными. Один из видов насекомых, самый крупный в геологической истории, был похож на современную стрекозу, но имел размах крыльев ок. 75 см. Значительно большего видового разнообразия достигли стегоцефалы. Некоторые превышали в длину 3 м. Только в Северной Америке в болотных отложениях пенсильванского времени было обнаружено более 90 видов этих гигантских земноводных, имевших сходство с саламандрами. В этих же породах были найдены остатки древнейших пресмыкающихся. Однако из-за фрагментарности находок трудно составить полное представление о морфологии этих животных. Вероятно, эти примитивные формы были похожи на аллигаторов.

Пермский период . Изменения природных условий, начавшиеся в позднекаменноугольное время, еще больше проявились в пермском периоде, завершившем палеозойскую эру. Его название происходит от Пермской области в России. В начале этого периода море занимало Уральскую геосинклиналь — прогиб, следовавший согласно простиранию современных Уральских гор. Мелководное море периодически покрывало некоторые районы Англии, северной Франции и южной Германии, где накапливались слоистые толщи морских и континентальных осадков — песчаников, известняков, глинистых сланцев и каменной соли. Море Тетис существовало на протяжении большей части периода, и в районе северной Индии и современных Гималаев образовалась мощная толща известняков. Пермские отложения большой мощности представлены в восточной и центральной Австралии и на островах Южной и Юго-Восточной Азии. Они широко распространены в Бразилии, Боливии и Аргентине, а также в южной Африке.

Многие пермские формации в северной Индии, Австралии, Африке и Южной Америке имеют континентальное происхождение. Они представлены уплотненными ледниковыми отложениями, а также широко распространенными водно-ледниковыми песками. В Центральной и Южной Африке этими породами начинается мощная толща континентальных отложений, известная как серия кару.

В Северной Америке пермские моря занимали меньшую площадь по сравнению с предыдущими периодами палеозоя. Главная трансгрессия распространялась из западной части Мексиканского залива на север через территорию Мексики и проникла в южные районы центральной части США. Центр этого эпиконтинентального моря располагался в пределах современного штата Нью-Мексико, где сформировалась мощная толща известняков серии кэпитен. Благодаря деятельности подземных вод эти известняки приобрели сотовую структуру, особенно ярко выраженную в знаменитых Карлсбадских пещерах (шт. Нью-Мексико, США). Восточнее, в Канзасе и Оклахоме, отложились прибрежные фации красных глинистых сланцев. В конце перми, когда площадь, занятая морем, значительно сократилась, сформировались мощные соленосные и гипсоносные толщи.

В конце палеозойской эры, отчасти в каменноугольном периоде и отчасти — в пермском, во многих районах начался орогенез. Мощные толщи осадочных пород Аппалачской геосинклинали были смяты в складки и разбиты разломами. В результате образовались горы Аппалачи. Этот этап горообразования в Европе и Азии называют герцинским, или варисцийским, а в Северной Америке — аппалачским.

Растительный мир пермского периода был такой же, как и во второй половине каменноугольного. Однако растения имели меньшие размеры и не были так многочисленны. Это указывает на то, что климат пермского периода стал холоднее и суше. Беспозвоночные животные перми были унаследованы от предыдущего периода. Большой скачок произошел в эволюции позвоночных (рис. 13). На всех материках континентальные отложения пермского возраста содержат многочисленные остатки пресмыкающихся, достигавших в длину 3 м. Все эти предки мезозойских динозавров отличались примитивным строением и внешне были похожи на ящериц или аллигаторов, но иногда имели необычные особенности, например, высокий парусообразный плавник, протягивающийся от шеи до хвоста вдоль спины, у диметродона. Все еще многочисленными были стегоцефалы.

В конце пермского периода горообразование, проявившееся во многих районах земного шара на фоне общего поднятия материков, привело к столь значительным изменениям окружающей среды, что начали вымирать многие характерные представители палеозойской фауны. Пермский период был заключительной стадией существования многих беспозвоночных, особенно трилобитов.

Мезозойская эра, подразделяемая на три периода, отличалась от палеозойской преобладанием континентальных обстановок над морскими, а также составом флоры и фауны. Наземные растения, многие группы беспозвоночных и особенно позвоночные животные приспособились к новым обстановкам и претерпели существенные изменения.

Триасовый период открывает мезозойскую эру . Его название происходит от греч. trias (троица) в связи с четким трехчленным строением толщи отложений этого периода в северной Германии. В основании толщи залегают красноцветные песчаники, в середине — известняки, а вверху — красноцветные песчаники и глинистые сланцы. На протяжении триаса значительные территории Европы и Азии были заняты озерами и мелководными морями. Эпиконтинентальное море покрывало Западную Европу, причем его береговая линия прослеживается на территории Англии. В этом морском бассейне и накапливались вышеупомянутые стратотипические осадки. Песчаники, залегающие в нижней и верхней частях толщи, отчасти имеют континентальное происхождение. Другой триасовый морской бассейн проникал на территорию северной России и распространялся к югу по Уральскому прогибу. Огромное море Тетис тогда покрывало примерно такую же территорию, как и в позднекаменноугольное и пермское время. В этом море накопилась мощная толща доломитовых известняков, которыми сложены Доломитовые Альпы северной Италии. На юге центральной Африки триасовый возраст имеет бoльшая часть верхней толщи континентальной серии кару. Эти горизонты известны обилием ископаемых остатков пресмыкающихся. В конце триаса на территории Колумбии, Венесуэлы и Аргентины образовались покровы алевритов и песков континентального генезиса. Пресмыкающиеся, найденные в этих слоях, обнаруживают удивительное сходство с фауной серии кару в южной Африке.

В Северной Америке триасовые породы не так широко распространены, как в Европе и Азии. Продукты разрушения Аппалачей — красноцветные континентальные пески и глины — накапливались во впадинах, расположенных восточнее этих гор и испытывавших погружение. Эти отложения, переслаивающиеся с горизонтами лавы и пластовыми интрузиями, разбиты разломами и имеют падение к востоку. В Ньюаркском бассейне в Нью-Джерси и долине р.Коннектикут им соответствуют коренные породы серии ньюарк. Мелководные моря занимали некоторые западные районы Северной Америки, где накапливались известняки и глинистые сланцы. Континентальные песчаники и глинистые сланцы триаса выходят по бортам Большого каньона (шт. Аризона).

Органический мир в триасовом периоде был существенно иным, чем в пермском периоде. Для этого времени характерно обилие крупных хвойных деревьев, остатки которых часто встречаются в триасовых континентальных отложениях. Глинистые сланцы формации чинл на севере Аризоны насыщены окременелыми стволами деревьев. В результате выветривания сланцев они обнажились и теперь образуют каменный лес. Широкое развитие получили саговниковые (или цикадофиты), растения с тонкими или бочонковидными стволами и свисающими с макушки рассеченными, как у пальм, листьями. Некоторые виды саговниковых существуют и в современных тропических районах. Из беспозвоночных самыми распространенными были моллюски, среди которых преобладали аммониты (рис. 14), имевшие отдаленное сходство с современными наутилусами (или корабликами) и многокамерную раковину. Существовало много видов двустворчатых моллюсков. Значительный прогресс произошел в эволюции позвоночных. Хотя стегоцефалы были еще довольно обычны, преобладать стали пресмыкающиеся, среди которых появилось множество необычных групп (например, фитозавры, форма тела которых была, как у современных крокодилов, а челюсти узкие и длинные с острыми коническими зубами). В триасе впервые появились настоящие динозавры, эволюционно более развитые, чем их примитивные предки. Конечности у них были направлены вниз, а не в стороны (как у крокодилов), что позволяло им передвигаться подобно млекопитающим и поддерживать тело над землей. Динозавры передвигались на задних ногах, удерживая равновесие при помощи длинного хвоста (как кенгуру), и отличались небольшим ростом — от 30 см до 2,5 м. Некоторые пресмыкающиеся приспособились к жизни в морской среде, например ихтиозавры, туловище которых походило на акулье, а конечности трансформировались в нечто среднее между ластами и плавниками, и плезиозавры, туловище которых стало уплощенным, шея вытянулась, а конечности превратились в ласты. Обе эти группы животных стали более многочисленными в последующие этапы мезозойской эры.

Юрский период получил свое название от гор Юра (в северо-западной Швейцарии), сложенных многослойной толщей известняков, глинистых сланцев и песчаников. В юре произошла одна из крупнейших морских трансгрессий в Западной Европе. Огромное эпиконтинентальное море распространялось на большей части Англии, Франции, Германии и проникало в некоторые западные районы европейской России. В Германии известны многочисленные выходы верхнеюрских лагунных мелкозернистых известняков, в которых были обнаружены необычные ископаемые. В Баварии, в знаменитом местечке Золенхофен, найдены остатки крылатых пресмыкающихся и оба из известных видов первых птиц.

Море Тетис простиралось от Атлантики через южную часть Пиренейского п-ова вдоль Средиземного моря и через Южную и Юго-Восточную Азию выходило к Тихому океану. Бoльшая часть северной Азии в этот период располагалась выше уровня моря, хотя эпиконтинентальные моря с севера проникали в Сибирь. Континентальные отложения юрского возраста известны в южной Сибири и северном Китае.

Небольшие эпиконтинентальные моря занимали ограниченные площади вдоль побережья западной Австралии. Во внутренних районах Австралии имеются выходы юрских континентальных отложений. Бoльшая часть Африки в юрский период располагалась выше уровня моря. Исключение составляла ее северная окраина, заливавшаяся морем Тетис. В Южной Америке вытянутое узкое море заполняло геосинклиналь, размещавшуюся примерно на месте современных Анд.

В Северной Америке юрские моря занимали весьма ограниченные территории на западе материка. Мощные толщи континентальных песчаников и кроющих глинистых сланцев накопились в районе плато Колорадо, особенно к северу и востоку от Большого каньона. Песчаники образовались из песков, слагавших пустынные дюнные ландшафты котловин. В результате процессов выветривания песчаники приобрели необычные формы (как, например, живописные остроконечные пики в национальном парке Зайон или национальный памятник Рейнбоу-Бридж, представляющий собой возвышающуюся на 94 м над дном каньона арку с пролетом 85 м; эти достопримечательности находятся в штате Юта). Отложения глинистых сланцев формации моррисон знамениты находками 69 видов ископаемых динозавров. Тонкодисперсные осадки в этом районе, вероятно, накапливались в условиях заболоченной низины.

Растительный мир юрского периода в общих чертах был сходен с существовавшим в триасе. Во флоре доминировали саговниковые и хвойные древесные породы. Впервые появились гинкговые — голосеменные широколиственные древесные растения с опадающей осенью листвой (вероятно, это связующее звено между голосеменными и покрытосеменными растениями). Единственный вид этого семейства — гинкго двулопастный — сохранился до настоящего времени и считается самым древним представителем древесных, поистине живым ископаемым.

Юрская фауна беспозвоночных весьма сходна с триасовой. Однако более многочисленными стали кораллы-рифостроители, широко распространились морские ежи и моллюски. Появились многие двустворчатые моллюски, родственные современным устрицам. Все еще были многочисленны аммониты.

Позвоночные были представлены преимущественно пресмыкающимися, поскольку стегоцефалы вымерли в конце триаса. Динозавры достигли кульминации своего развития. Такие травоядные формы, как апатозавры и диплодоки, стали передвигаться на четырех конечностях; многие имели длинные шею и хвост. Эти животные приобрели гигантские размеры (до 27 м в длину), а некоторые весили до 40 т. У отдельных представителей травоядных динозавров меньших размеров, например стегозавров, развился защитный панцирь, состоявший из пластин и шипов. У плотоядных динозавров, в частности аллозавров, сформировались крупные головы с мощными челюстями и острыми зубами, в длину они достигали 11 м и передвигались на двух конечностях. Другие группы пресмыкающихся тоже были весьма многочисленны. В юрских морях обитали плезиозавры и ихтиозавры. Впервые появились летающие пресмыкающиеся — птерозавры, у которых развились перепончатые крылья, как у летучих мышей, а масса уменьшилась за счет трубчатых костей.

Появление птиц в юре — важный этап в развитии животного мира. В лагунных известняках Золенхофена были обнаружены два птичьих скелета и отпечатки перьев. Однако эти примитивные птицы еще имели много черт, общих с пресмыкающимися, включая острые зубы конической формы и длинные хвосты.

Юрский период завершился интенсивной складчатостью, в результате которой на западе США сформировались горы Сьерра-Невада, которые простирались дальше на север в пределы современной западной Канады. Впоследствии южная часть этого складчатого пояса снова испытала поднятие, которое предопределило строение современных гор. На других материках проявления орогенеза в юре были незначительны.

Меловой период . В это время накапливались мощные слоистые толщи мягкого слабо уплотненного белого известняка — мела, от которого произошло название периода. Впервые такие слои были изучены в обнажениях по берегам пролива Па-де-Кале близ Дувра (Великобритания) и Кале (Франция). В других частях света отложения соответствующего возраста тоже называют меловыми, хотя там встречаются и другие типы пород.

В меловой период морские трансгрессии охватывали значительные части Европы и Азии. В центральной Европе моря заливали два субширотных геосинклинальных прогиба. Один из них располагался в пределах юго-восточной Англии, северной Германии, Польши и западных районов России и на крайнем востоке достигал субмеридионального Уральского прогиба. Другая геосинклиналь, Тетис, сохраняла свое прежнее простирание в южной Европе и северной Африке и соединялась с южной оконечностью Уральского прогиба. Далее море Тетис продолжалось в Южной Азии и восточнее Индийского щита соединялось с Индийским океаном. За исключением северной и восточной окраин, территория Азии на протяжении всего мелового периода не заливалась морем, поэтому там широко распространены континентальные отложения этого времени. Мощные слои меловых известняков представлены во многих районах Западной Европы. В северных районах Африки, куда заходило море Тетис, накопились большие толщи песчаников. Пески пустыни Сахара образовались в основном за счет продуктов их разрушения. Австралия покрывалась меловыми эпиконтинентальными морями. В Южной Америке на протяжении большей части мелового периода Андский прогиб заливался морем. Восточнее его на значительной территории Бразилии отложились терригенные алевриты и пески с многочисленными остатками динозавров.

В Северной Америке окраинные моря занимали береговые равнины Атлантического океана и Мексиканского залива, где накапливались пески, глины и меловые известняки. Другое окраинное море располагалось на западном побережье материка в пределах Калифорнии и доходило до южных подножий возрожденных гор Сьерра-Невада. Однако последняя самая крупная морская трансгрессия охватила западные районы центральной части Северной Америки. В это время сформировался обширный геосинклинальный прогиб Скалистых гор, и огромное море распространялось от Мексиканского залива через современные Великие равнины и Скалистые горы на север (западнее Канадского щита) вплоть до Северного Ледовитого океана. Во время этой трансгрессии была отложена мощная многослойная толща песчаников, известняков и глинистых сланцев.

В конце мелового периода происходил интенсивный орогенез в Южной и Северной Америке и Восточной Азии. В Южной Америке осадочные породы, накопившиеся в Андской геосинклинали за несколько периодов, были уплотнены и смяты в складки, что привело к образованию Анд. Аналогичным образом в Северной Америке на месте геосинклинали сформировались Скалистые горы. Во многих районах мира усилилась вулканическая деятельность. Лавовые потоки покрыли всю южную часть п-ова Индостан (таким образом сформировалось обширное плато Декан), а небольшие излияния лавы имели место в Аравии и Восточной Африке. Все материки испытали значительные поднятия, и произошла регрессия всех геосинклинальных, эпиконтинентальных и окраинных морей.

Меловой период ознаменовался несколькими крупными событиями в развитии органического мира. Появились первые цветковые растения. Их ископаемые остатки представлены листьями и древесиной пород, многие из которых растут и в настоящее время (например, ива, дуб, клен и вяз). Меловая фауна беспозвоночных в целом аналогична юрской. Среди позвоночных животных наступила кульминация видового разнообразия пресмыкающихся. Существовали три основные группы динозавров. Хищные с хорошо развитыми массивными задними конечностями были представлены тираннозаврами, которые в длину достигали 14 м, а в высоту — 5 м. Получила развитие группа двуногих травоядных динозавров (или траходонтов) с широкими уплощенными челюстями, напоминающими утиный клюв. Многочисленные скелеты этих животных встречаются в меловых континентальных отложениях Северной Америки. К третьей группе относятся рогатые динозавры с развитым костяным щитом, защищавшим голову и шею. Типичный представитель этой группы — трицератопс с коротким носовым и двумя длинными надглазными рогами.

В меловых морях обитали плезиозавры и ихтиозавры, появились морские ящерицы мозазавры с вытянутым туловищем и сравнительно небольшими ластовидными конечностями. Птерозавры (летающие ящеры) утратили зубы и лучше передвигались в воздушном пространстве, чем их юрские предки. У одного из видов птерозавров — птеранодона — размах крыльев достигал 8 м.

Известны два вида птиц мелового периода, сохранившие некоторые морфологические особенности рептилий, например размещенные в альвеолах зубы конической формы. Один из них — гесперорнис (ныряющая птица) — приспособился к жизни в море.

Хотя переходные формы, больше похожие на рептилий, чем на млекопитающих, известны с триаса и юры, впервые многочисленные остатки настоящих млекопитающих были обнаружены в континентальных верхнемеловых отложениях. Примитивные млекопитающие мелового периода отличались небольшими размерами и чем-то напоминали современных землероек.

Широко развитые на Земле процессы горообразования и тектонические поднятия материков в конце мелового периода привели к столь значительным изменениям природы и климата, что многие растения и животные вымерли. Из беспозвоночных исчезли господствовавшие в мезозойских морях аммониты, а из позвоночных — все динозавры, ихтиозавры, плезиозавры, мозазавры и птерозавры.

Кайнозойская эра, охватывавшая последние 65 млн. лет, подразделяется на третичный (в России принято выделять два периода — палеогеновый и неогеновый) и четвертичный периоды. Хотя последний отличался малой продолжительностью (возрастные оценки его нижней границы колеблются от 1 до 2,8 млн. лет), он сыграл большое значение в истории Земли, поскольку с ним связаны неоднократные материковые оледенения и появление человека.

Третичный период . В это время многие районы Европы, Азии и Северной Африки были покрыты мелководными эпиконтинентальными и глубоководными геосинклинальными морями. В начале этого периода (в неогене) море занимало юго-восточную Англию, северо-западную Францию и Бельгию и там накопилась мощная толща песков и глин. Все еще продолжало существовать море Тетис, простиравшееся от Атлантического до Индийского океана. Его воды заливали Пиренейский и Апеннинский полуострова, северные районы Африки, юго-западную Азию и север Индостана. В этом бассейне отлагались мощные горизонты известняков. Бoльшая часть северного Египта сложена нуммулитовыми известняками, которые использовались в качестве строительного материала при возведении пирамид.

В это время почти вся юго-восточная Азия была занята морскими бассейнами и небольшое эпиконтинентальное море распространялось на юго-востоке Австралии. Третичные морские бассейны покрывали северную и южную оконечности Южной Америки, а эпиконтинентальное море проникало на территорию восточной Колумбии, северной Венесуэлы и южной Патагонии. Мощные толщи континентальных песков и алевритов накапливались в бассейне Амазонки.

Окраинные моря располагались на месте современных Береговых равнин, прилегающих к Атлантическому океану и Мексиканскому заливу, а также вдоль западного побережья Северной Америки. Мощные толщи континентальных осадочных пород, образовавшихся в результате денудации возрожденных Скалистых гор, накапливались на Великих равнинах и в межгорных впадинах.

Во многих районах земного шара в середине третичного периода происходил активный орогенез. В Европе образовались Альпы, Карпаты и Кавказ. В Северной Америке на заключительных этапах третичного периода сформировались Береговые хребты (в пределах современных штатов Калифорния и Орегон) и Каскадные горы (в пределах Орегона и Вашингтона).

Третичный период ознаменовался существенным прогрессом в развитии органического мира. Современные растения возникли еще в меловом периоде. Большинство третичных беспозвоночных были непосредственно унаследованы от меловых форм. Многочисленнее стали современные костистые рыбы, уменьшились численность и видовое разнообразие земноводных и пресмыкающихся. Произошел скачок в развитии млекопитающих. От примитивных форм, похожих на землероек и впервые появившихся в меловом периоде, берут начало многие формы, относящиеся уже к началу третичного периода. Самые древние ископаемые остатки лошадей и слонов обнаружены в нижнетретичных породах. Появились плотоядные и парнокопытные животные.

Видовое разнообразие животных сильно возросло, однако многие из них вымерли уже к концу третичного периода, а другие (подобно некоторым мезозойским пресмыкающимся) вернулись к морскому образу жизни, как, например, китообразные и морские свиньи, у которых плавники представляют собой трансформированные конечности. Летучие мыши смогли летать благодаря перепонке, соединяющей их длинные пальцы. Динозавры, вымершие в конце мезозоя, уступили место млекопитающим, которые стали доминирующим классом животных на суше в начале третичного периода.

Четвертичный период подразделяется на эоплейстоцен, плейстоцен и голоцен. Последний начался всего 10 000 лет назад. Современный рельеф и ландшафты Земли в основном оформились в четвертичный период.

Горообразование, которое происходило в конце третичного периода, предопределило значительное поднятие материков и регрессию морей. Четвертичный период ознаменовался существенным похолоданием климата и широким развитием покровного оледенения в Антарктиде, Гренландии, Европе и Северной Америке. В Европе центром оледенения был Балтийский щит, откуда ледниковый покров распространялся до южной Англии, средней Германии и центральных районов Восточной Европы. В Сибири покровное оледенение имело меньшие размеры, в основном ограничиваясь предгорными районами. В Северной Америке ледниковые покровы занимали громадную территорию, включая бoльшую часть Канады и северные районы США вплоть до южного Иллинойса. В Южном полушарии четвертичный ледниковый покров характерен не только для Антарктиды, но и для Патагонии. Кроме того, на всех материках было широко распространено горное оледенение.

В плейстоцене выделяют четыре основных этапа активизации оледенения, чередовавшиеся с межледниковьями, во время которых природные условия были близки современным или даже более теплыми. Последний ледниковый покров на территории Европы и Северной Америки достигал наибольших размеров 18-20 тыс. лет назад и окончательно растаял в начале голоцена.

В четвертичный период вымерли многие третичные формы животных и появились новые, приспособившиеся к более холодным условиям. Особо следует отметить мамонта и шерстистого носорога, которые населяли северные области в плейстоцене. В более южных районах Северного полушария встречались мастодонты, саблезубые тигры и др. Когда ледниковые покровы растаяли, представители плейстоценовой фауны вымерли и их место заняли современные животные. Первобытные люди, в частности неандертальцы, вероятно, существовали уже во время последнего межледниковья, но человек современного типа — человек разумный (Homo sapiens) — появился лишь в последнюю ледниковую эпоху плейстоцена, а в голоцене расселился по всему земному шару.

Архейская эра . Началом этой древнейшей эры считают не момент образования Земли, а время после формирования твердой земной коры, когда уже существовали горы и горные породы и вступили в действие процессы эрозии и осадконакопления. Длительность этой эры равна приблизительно 2 млрд. лет, т. е. она соответствует всем другим эрам, вместе взятым. Архейская эра, по-видимому, характеризовалась катастрофической и широко распространенной вулканической деятельностью, а также глубинными поднятиями, завершившимися образованием гор. Высокая температура, давление и перемещения масс, сопровождавшие эти движения, видимо, уничтожили большую часть ископаемых, но некоторые данные о жизни тех времен все же сохранились. В археозойских породах повсюду встречаются в рассеянном виде графит или чистый углерод, которые, вероятно, представляют собой измененные остатки животных п растений. Если мы примем, что количество графита в этих породах отражает количество живой материи (а это, по-видимому, так и есть), то в архее этой живой материи существовало, вероятно, очень много, поскольку в породах этого возраста углерода больше, чем в угольных пластах Аппалачского бассейна.

Протерозойская эра . Вторая эра длительностью около 1 млрд. лет характеризовалась отложением большого количества осадков и по крайней мере одним значительным оледенением, в течение которого ледниковые покровы распространились до широт менее 20° от экватора. В протерозойских породах было найдено очень небольшое количество ископаемых, которые, однако, свидетельствуют не только о существовании жизни в эту эру, но и о том, что эволюционное развитие к концу протерозоя продвинулось далеко вперед. В протерозойских отложениях найдены спикулы губок, остатки медуз, грибов, водорослей, плеченогих, членистоногих и т. п.

Палеозойская эра . Между отложениями верхнего протерозоя и начальными слоями третьей, палеозойской эры наблюдается значительный перерыв, вызванный горообразовательными движениями. За 370 млн. лет палеозойской эры появились представители всех типов и классов животных, за исключением птиц и млекопитающих. Так как разные виды животных существовали лишь в течение определенных промежутков времени, их ископаемые остатки позволяют геологам сопоставлять отложения одинакового возраста, встречающиеся в разных местах.

• Кембрийский период [показать] .

  Кембрийский период - cамый древний отдел палеозойской эры; представлен породами, изобилующими ископаемыми, так что облик Земли в это время можно реконструировать достаточно точно. Формы, жившие в этот период, были так разнообразны и сложно устроены, что должны были произойти от предков, существовавших по крайней мере в протерозое, а возможно, и в архее.

  Все современные типы животных, за исключением хордовых, уже существовали и все растения и животные обитали в море (материки, по-видимому, были безжизненными пустынями вплоть до позднего ордовика или силура, когда растения перешли на сушу). Здесь были примитивные, похожие на креветок ракообразные и формы, напоминающие паукообразных; некоторые из их потомков сохранились, почти не изменившись, до наших дней (мечехвосты). Морское дно было покрыто одиночными губками, кораллами, стебельчатыми иглокожими, брюхоногими и двустворчатыми моллюсками, примитивными головоногими, плеченогими и трилобитами.

  Плеченогие - сидячие животные, имеющие двустворчатую раковину и питающиеся планктоном, процветали в кембрии и во всех остальных системах палеозоя.

  Трилобиты - это примитивные членистоногие с удлиненным плоским телом, покрытым на спинной стороне твердым панцирем. Вдоль панциря тянутся две бороздки, разделяющие тело на три части, или лопасти. Каждый сегмент тела, за исключением самого последнего, несет по паре двуветвистых конечностей; одна из них служила для ходьбы или плавания и на ней располагалась жабра. Большинство трилобитов имели 5-7,5 см в длину, но некоторые достигали 60 см.

  В кембрии существовали как одноклеточные, так и многоклеточные водоросли. Одна из лучших по сохранности коллекций кембрийских ископаемых была собрана в горах Британской Колумбии. Она включает червей, ракообразных и переходную форму между червями н членистоногими, похожую на ныне живущего перипатуса.

  После кембрия эволюция характеризовалась главным образом не возникновением совершенно новых типов строения, а разветвлением уже имевшихся линий развития и заменой первоначальных примитивных форм более высокоорганизованными. Вероятно, уже существовавшие формы достигли такой степени приспособленности к окружающим условиям, что приобрели значительный перевес над любыми новыми, неприспособленными типами.

• Ордовикский период [показать] .

  В течение кембрийского периода материки начали постепенно погружаться в воду, а в ордовикском периоде это погружение достигло своего максимума, так что значительная часть нынешней суши была покрыта мелководными морями. В этих морях обитали огромные головоногие - животные, сходные с кальмарами и наутилусом,- с прямой раковиной длиной от 4,5 до 6 м и диаметром в 30 см.

  Ордовикские моря, по-видимому, были очень теплыми, так как кораллы, обитающие только в теплых водах, распространились в это время вплоть до озера Онтарио и Гренландии.

  Первые остатки позвоночных были найдены в ордовикских отложениях. Эти небольшие животные, называемые щитковыми, были донными формами, лишенными челюстей и парных плавников (рис. 1.). Их панцирь состоял из тяжелых костных пластин на голове и толстой чешуи на туловище и хвосте. В остальном они были сходны с современными миногами. Жили они, по-видимому, в пресных водах, и их панцирь служил для защиты от гигантских хищных водных скорпионов, называемых эвриптеридами, которые тоже обитали в пресной воде.

• Силурийский период [показать] .

  В силурийском периоде произошли два события большого биологического значения: развились наземные растения и появились животные, дышащие воздухом.

  Первые наземные растения были, по-видимому, больше сходны с папоротниками, чем со мхами; папоротники были господствующими растениями также в последующем девонском периоде и нижней части каменноугольного.

  Первыми дышащими воздухом наземными животными были паукообразные, напоминающие в известной степени современных скорпионов.

  Материки, бывшие низменными в кембрийское и ордовикское время, поднялись, особенно в Шотландии и на северо-востоке Северной Америки, и климат стал значительно более прохладным.

• Девонский период [показать] .

  

  

  

  В течение девона первые панцирные рыбы дали начало множеству различных рыб, так что этот период нередко называют "временем рыб".

  Челюсти и парные плавники впервые развились у панцирных акул (Placodermi), которые представляли собой мелкие, покрытые панцирем пресноводные формы. Для этих животных было характерно непостоянное число парных плавников. У некоторых было две пары плавников, соответствующих передним и задним конечностям высших животных, у других между этими двумя парами располагалось до пяти пар дополнительных плавников.

  В течение девона в пресных водах появились настоящие акулы, которые проявляли тенденцию к переселению в океан и к утрате громоздкого костного панциря.

  Предки костистых рыб также возникли в пресноводных потоках девона; к середине этого периода у них наметилось разделение на три основных типа: двоякодышащих, кистеперых и лучеперых. Все эти рыбы обладали легкими и панцирем из костных чешуи. Лишь очень немногие двоякодышащие дожили до наших дней, а лучеперые, пройдя период медленной эволюции на протяжении оставшейся части палеозойской эры и начала мезозойской, позднее, в мезозое, испытали значительную дивергенцию и дали начало современным костистым рыбам (Teleostei).

  Кистеперые рыбы, которые были предками наземных позвоночных, почти вымерли к концу палеозоя и, как полагали раньше, совершенно исчезли в конце мезозоя. Однако в 1939 и 1952 гг. у восточного побережья Южной Африки были пойманы живые представители кистеперых длиной около 1,5 м.

  Верхняя часть девона была отмечена появлением первых наземных позвоночных - земноводных, называемых стегоцефалами (что означает "покрытоголовые"). Эти животные, черепа которых были одеты костным панцирем, во многих отношениях похожи на кистеперых рыб, отличаясь от них главным образом наличием конечностей, а не плавников.

  Девон - это первый период, для которого характерны настоящие леса. В этот период процветали папоротники, плауны, папоротникообразные и примитивные голосеменные - так называемые "семенные папоротники". Считают, что в позднедевонское время возникли насекомые и многоножки.

• Каменноугольный период [показать] .

  В это время были широко распространены большие заболоченные леса, остатки которых дали начало основным угольным залежам мира. Материки были покрыты низменными болотами, заросшими папоротникообразными, обычными папоротниками, семенными папоротниками и широколиственными вечнозелеными растениями.

  

  

  Первые пресмыкающиеся, называемые цельночерепными и сходные с предшествующими им амфибиями, появились во второй половине каменноугольного периода, достигли расцвета в перми - последнем периоде палеозоя - и вымерли в начале мезозойской эры. Не ясно, что представляло собой самое примитивное из известных нам пресмыкающихся Seymouria (названная так по городу в Техасе, вблизи которого были найдены ее ископаемые остатки) - земноводное, готовое превратиться в пресмыкающееся, или же пресмыкающееся, только что перешагнувшее границу, отделяющую его от земноводных.

  Одним из главных различий между земноводными и пресмыкающимися является строение откладываемых ими яиц. Земноводные откладывают свои яйца, покрытые студенистой оболочкой, в воду, а пресмыкающиеся откладывают яйца, покрытые прочной оболочкой, на землю. Поскольку яйца Seymouria не сохранились, мы, может быть, никогда не сможем решить, к какому классу следует относить это животное.

  Seymouria была крупной медлительной формой, похожей на ящерицу. Ее короткие, напоминающие обрубки ноги отходили от тела в горизонтальном направлении, как у саламандры, вместо того чтобы сдвинуться тесней и идти прямо вниз, образуя колонноподобные подпорки для тела.

  В течение каменноугольного периода появились две важные группы крылатых насекомых - предки тараканов, достигавшие 10 см в длину, и предки стрекоз, некоторые из которых имели размах крыльев 75 см.

• Пермский период [показать] .

  

  

  Последний период палеозоя характеризовался крупными изменениями климата и рельефа. Материки поднялись на всем земном шаре, так что мелкие моря, покрывавшие область от Небраски до Техаса, высохли, оставив за собой засоленную пустыню. В конце перми произошло повсеместное складкообразование, известное под названием герцинского горообразования, во время которого поднялась большая горная цепь от Новой Шотландии до Алабамы. Этот хребет первоначально был выше, чем современные Скалистые горы. В то же самое время в Европе формировались другие горные кряжи.

  Огромные ледниковые покровы, распространявшиеся со стороны Антарктики, закрыли большую часть южного полушария, простираясь в Африке и в Бразилии почти до экватора.

  Северная Америка была одной из немногих областей, не подвергшихся в это время оледенению, но даже здесь климат стал значительно более холодным и сухим, чем был в течение большей части палеозойской эры. Многие палеозойские организмы, по-видимому, не могли приспособиться к изменениям климата и во время герцинского горообразования вымерли. Из-за охлаждения воды и уменьшения пригодного для жизни пространства в результате усыхания мелких морей вымерли даже многие морские формы.

  Из примитивных цельночерепных в течение позднекаменноугольного и раннепермского времени развилась та группа пресмыкающихся, от которой, как полагают, по прямой линии произошли млекопитающие. Это были пеликозавры - хищные рептилии с более стройным и ящерицеподобным телом, чем у цельночерепных.

  В позднепермское время развилась, вероятно от пеликозавров, другая группа пресмыкающихся - терапсиды, обладавшая еще несколькими признаками млекопитающих. Один из представителей этой группы - Cynognathus (пресмыкающееся с "собачьей челюстью") был стройным, легким животным длиной около 1,5 м, с черепом, промежуточным по характеру между черепом пресмыкающегося и млекопитающего. Его зубы, вместо того чтобы быть коническими и одинаковыми, как это свойственно пресмыкающимся, дифференцировались на резцы, клыки и коренные зубы. Поскольку у нас нет сведений о мягких частях животного, о том, было ли оно покрыто чешуей или шерстью, было ли оно теплокровным или холоднокровным и не вскармливало ли оно своих детенышей молоком, мы называем его пресмыкающимся. Однако, если бы мы располагали более полными данными, его, возможно, следовало бы считать очень ранним млекопитающим. Терапсиды, широко распространенные в поздней перми, в начале мезозоя были вытеснены множеством других рептилий.

Мезозойская эра (время пресмыкающихся) . Мезозойская эра, которая началась примерно 230 млн. лет назад и продолжалась около 167 млн. лет, делится на три периода:

1. триасовый
2. юрский
3. меловой

В течение триасового и юрского периодов большая часть материковых областей была поднята выше уровня моря. В триасе климат был сухой, но более теплый, чем в перми, а в юре - более теплый и более влажный, чем в триасе. Деревья знаменитого Каменного леса в Аризоне существуют с триасового периода.

В течение мелового периода Мексиканский залив, расширившись, залил Техас и Нью-Мексико, и вообще море постепенно надвигалось на материки. Кроме того, на территории, простирающейся от штата Колорадо до Британской Колумбии, развились обширные болота. В конце мелового периода внутренняя часть североамериканского материка испытала дальнейшее погружение, так что воды бассейна Мексиканского залива соединились с водами арктического бассейна и разделили этот материк на две части. Меловой период завершился большим поднятием, называемым альпийским горообразованием, во время которого возникли Скалистые горы, Альпы, Гималаи и Анды и которое вызвало активную деятельность вулканов на западе Северной Америки.

Эволюция пресмыкающихся . Возникновение, дифференциация и, наконец, вымирание великого множества пресмыкающихся, принадлежащих к шести основным ветвям, являются самой характерной чертой мезозойской эры [показать] .

К самой примитивной ветви относятся, помимо древних цельночерепных, черепахи, возникшие в перми. У черепах сформировался самый сложный (среди наземных животных) панцирь; он состоит из пластин эпидермального происхождения, сросшихся с лежащими под ними ребрами и грудной костью. С этим защитным приспособлением как морские, так и сухопутные черепахи сохранились со времен, предшествовавших времени динозавров, претерпев лишь некоторые изменения структуры. Ноги черепах, отходящие от тела в горизонтальном направлении, что затрудняет и замедляет движение, и их черепа, не имеющие отверстий позади глазных впадин, без изменений перешли к ним по наследству от древних цельночерепных.

Вторая группа пресмыкающихся, идущая со сравнительно немногими изменениями от предковых цельночерепных,- это ящерицы, наиболее многочисленные среди ныне живущих рептилий, а также змеи. Ящерицы по большей части сохранили примитивный тип передвижения при помощи горизонтально расходящихся ног, хотя многие из них могут быстро бегать. В большинстве случаев они невелики, но индийский варан достигает 3,6 м длины, а некоторые ископаемые формы имеют в длину 7,5 м. Мозазавры мелового периода представляли собой морских ящериц, достигавших 12 м в длину; они имели длинный хвост, использовавшийся при плавании.

В течение мелового периода от предков-ящериц произошли змеи. Существенным отличием змей от ящериц является не утрата ног (у некоторых ящериц также нет ног), а определенные изменения в строении черепа и челюстей, которые позволяют змеям открывать рот достаточно широко, чтобы проглатывать животных, более крупных, чем, они сами.

Представителем древней ветви, как-то ухитрившимся дожить до наших дней в Новой Зеландии, является гаттерия (Shpenodon punctatum). Она имеет несколько признаков, общих со своими предками-котилозаврами; один из таких признаков - это наличие третьего глаза на верхушке черепа.

Основной группой мезозойских пресмыкающихся были архозавры, единственными ныне живущими представителями которых являются аллигаторы и крокодилы. В какой-то ранний момент своей эволюции архозавры, достигавшие тогда 1,5 м длины, приспособились к хождению на двух ногах. Их передние ноги укоротились, а задние удлинились, укрепились и сильно изменили свою форму. Эти животные отдыхали и ходили на всех четырех ногах, но в критических обстоятельствах становились на дыбы и бежали на двух задних ногах, используя свой довольно длинный хвост в качестве балансира.

От ранних архозавров произошло много различных специализированных форм, причем некоторые из них продолжали передвигаться на двух ногах, а другие возвратились к хождению на всех четырех. В число этих потомков входят фитозавры - водные, аллигатороподобные пресмыкающиеся, распространенные в триасе; крокодилы, которые сформировались в юре и заменили фитозавров в качестве водных форм, и, наконец, птерозавры, или летающие рептилии, к которым принадлежали животные размером с малиновку, равно как и самое крупное из когда-либо летавших животных - Pteranodon, с размахом крыльев в 8 м.

Существовало два типа летающих рептилий; одни имели длинный хвост, снабженный на конце рулевой лопастью, другие - короткий хвост. Представители обоих типов, по-видимому, питались рыбой и, вероятно, пролетали большие расстояния над водой в поисках пищи. Их ноги не были приспособлены для стояния, и поэтому предполагается, что они, подобно летучим мышам, отдыхали в подвешенном состоянии, прицепившись к какой-нибудь опоре.

Из всех ветвей пресмыкающихся наиболее знамениты динозавры, что в переводе означает "ужасные ящеры". Они делились на два основных типа: птицетазых и ящеротазых.

Saurischia (ящеротазые) впервые появились в триасе и продолжали существовать вплоть до мела. Ранние ящеротазые были быстрыми, хищными, двуногими формами размером с петуха, добычей которым, вероятно, служили ящерицы и уже появившиеся тогда примитивные млекопитающие. В течение юрского и мелового периодов эта группа проявляла тенденцию к увеличению размеров, достигшую своего наивысшего выражения в гигантском меловом хищнике тираннозавре. Другие Saurischia, появившиеся в позднетриасовое время, перешли на растительную пищу, снова начали ходить на четырех ногах и в течение юры и мела дали ряд гигантских форм, ведших земноводный образ жизни. К этим самым крупным из когда-либо живших четвероногих животных принадлежат бронтозавры длиной до 20 м, диплодок, достигавший длины свыше 25 м, и брахиозавр, самый огромный из всех, вес которого оценивается в 50 т.

Другая группа динозавров, Ornitischia (птицетазые), была травоядной, вероятно, с самого начала своей эволюции. Хотя некоторые из них ходили на задних ногах, большинство передвигалось на всех четырех ногах. Вместо отсутствующих передних зубов у них выработался крепкий роговой чехол, похожий на птичий клюв, который у некоторых форм был широким и плоским, как у уток (отсюда название "уткоклювые" динозавры). Для этого типа характерны перепончатые лапы. У других видов развились крупные панцирные пластины, защищавшие их от хищных ящеротазых. Анкилозавр, которого называют "пресмыкающимся-танком", имел широкое плоское тело, покрытое костными пластинами и крупными, выступающими на боках шипами.

Наконец, у некоторых птицетазых мелового периода сформировались костные пластины вокруг головы и шеи. Один из них, Triceratops, имел два рога над глазами и третий над носовой областью - все длиной почти до 1 м.

К двум другим группам мезозойских рептилий, отличающимся как друг от друга, так и от динозавров, принадлежат морские плезиозавры и ихтиозавры. Первые характеризовались чрезвычайно длинной шеей, составлявшей более половины длины животного. Туловище у них было широким, плоским, напоминающим туловище черепахи, а хвост коротким. Плезиозавры плавали при помощи ластообразных конечностей. Зачастую они достигали 13-14 м в длину.

Ихтиозавры (рыбоящеры) внешне походили на рыб или китов, с короткой шеей, большим спинным плавником и хвостом такого типа, как у акулы. Они плавали при помощи быстрых движений хвоста, используя конечности только как органы управления. Предполагают, что детеныши ихтиозавров появлялись на свет живыми, вылупившись из яйца в теле матери, так как взрослые особи были слишком специализированы и не могли выходить на сушу для откладки яиц, а в воде яйца пресмыкающихся тонут. Нахождение скелетов детенышей внутри брюшной полости взрослых ископаемых подтверждает эту теорию.

В конце мела вымерло множество пресмыкающихся. Они, очевидно, не смогли приспособиться к значительным изменениям условий среды, вызванным альпийским горообразованием. По мере того как климат становился холодней и суше, исчезли многие растения, служившие пищей травоядным пресмыкающимся. Некоторые травоядные пресмыкающиеся были слишком громоздки, чтобы передвигаться по суше, когда высохли болота. Более мелкие, теплокровные млекопитающие, которые уже появились, имели преимущество в борьбе за пищу, а многие из них даже питались яйцами пресмыкающихся. Вымирание многих пресмыкающихся, вероятно, явилось результатом совместного воздействия целого ряда факторов или какого-нибудь одного фактора.

Другие направления эволюции в мезозое . Хотя пресмыкающиеся были в мезозое господствующими животными, в это время развивались и многие другие важные организмы [показать] .

В мезозое возросло число и разнообразие брюхоногих и двустворчатых моллюсков. Морские ежи достигли высшей точки своего развития.

В триасе возникли млекопитающие, а в юре - костистые рыбы и птицы.

Большая часть современных отрядов насекомых появилась в раннем мезозое.

В течение раннетриасового времени наиболее распространенными растениями были семенные папоротники, цикадовые и хвойные, но к меловому периоду появилось много других форм, напоминающих современные виды,- смоковницы, магнолии, пальмы, клены и дубы.

От юрского времени сохранились великолепные отпечатки самого древнего вида птиц, на которых видны даже очертания перьев. Это существо, называемое археоптериксом, было величиной приблизительно с ворону и имело довольно слабые крылья, вооруженные зубами челюсти и длинный рептильный хвост, покрытый перьями.

В меловых отложениях были найдены ископаемые остатки двух других птиц - Hesperornis и Ichthyornis. Первая - водяная ныряющая птица, утратившая способность летать, а вторая - сильная летающая птица с рептильными зубами, величиной примерно с голубя.

Современные беззубые птицы сформировались в начале следующей эры.

Кайнозойская эра (время млекопитающих) . Кайнозойская эра с равным правом может быть названа временем птиц, временем насекомых или временем цветковых растений, так как развитие всех этих организмов не менее характерно для нее, чем развитие млекопитающих. Она охватывает промежуток от альпийского горообразования (примерно 63 млн. лет назад) до наших дней и делится на два периода - третичный, продолжавшийся около 62 млн. лет, и четвертичный, к которому относятся последние 1-1,5 млн. лет.

• Третичный период. Этот период подразделяется на пять эпох: палеоцен, эоцен, олигоцен, миоцен и плиоцен. Скалистые горы, сформировавшиеся в начале третичного периода, к олигоценовому времени были уже сильно эрозированы, вследствие чего североамериканский материк приобрел полого-волнистый рельеф.

  В миоцене в результате другой серии поднятий возникли горы Сьерра-Невада и новые хребты в Скалистых горах, которые обусловили образование пустынь на западе. Климат в олигоцене был мягче, чем в настоящее время, так что пальмы распространялись к северу вплоть до Вайоминга.

  Поднятие, начавшееся в миоцене, продолжалось в плиоцене и в сочетании с оледенениями плейстоценового времени привело к вымиранию многих ранее существовавших млекопитающих и других животных. Заключительное поднятие Колорадского плато, в результате которого образовался Большой Каньон, почти закончилось за короткое время плейстоценовой и современной эпох.

  Самые древние ископаемые остатки настоящих млекопитающих относятся к позднему триасу, а в юрское время существовало уже четыре отряда млекопитающих, причем все они были величиной с крысу или маленькую собаку.

  Древнейшие млекопитающие (однопроходные) были яйцекладущими животными, и их единственными представителями, дожившими до наших дней, являются обитающие в Австралии утконос и покрытая иглами ехидна. У обеих этих форм имеется шерстный покров, и они вскармливают своих детенышей молоком, но при этом они откладывают яйца, подобно черепахам. Предковые яйцекладущие млекопитающие, конечно, должны были отличаться от специализированных утконоса и ехидны, но палеонтологическая летопись этих древних форм страдает неполнотой. Ныне живущие однопроходные могли просуществовать так долго только потому, что они жили в Австралии, где до недавнего времени не было плацентарных млекопитающих, так что им не с кем было конкурировать.

  В юре и в мелу большая часть млекопитающих была уже достаточно высоко организована, чтобы производить живых детенышей, хотя у самых примитивных из них - сумчатых - детеныши появляются на свет недоразвитыми и должны несколько месяцев оставаться в сумке на животе матери, где находятся сосцы. Австралийские сумчатые, так же как и однопроходные, не встречали конкуренции со стороны более приспособленных плацентарных млекопитающих, тогда как на других материках эта конкуренция привела к вымиранию сумчатых и однопроходных; поэтому в Австралии сумчатые в результате дивергентного развития дали начало множеству различных форм, внешне напоминающих некоторых плацентарных. Существуют сумчатые мыши, землеройки, кошки, кроты, медведи и один вид волка, а также целый ряд форм, не имеющих параллелей среди плацентарных, таких, как кенгуру, вомбаты и кенгуру-валлаби.

  В течение плейстоцена в Австралии жили гигантские кенгуру и вомбаты размером с носорога. Опоссумы более сходны с примитивными предковыми сумчатыми, чем любая из этих более специализированных форм; они являются единственными сумчатыми животными, встречающимися за пределами Австралии и Южной Америки.

  Современные высокоорганизованные плацентарные млекопитающие, к которым относится и человек, характеризующиеся рождением живых детенышей, способных к самостоятельному существованию, произошли от насекомоядных древесных предков. Ископаемые остатки такой предковой формы, найденные в меловых отложениях, показывают, что это было очень маленькое животное, вроде ныне живущей землеройки. Некоторые из этих предковых млекопитающих сохранили древесный образ жизни и через ряд промежуточных форм дали начало приматам - обезьянам и человеку. Другие жили на земле или под землей, и в течение палеоцена от них произошли все другие млекопитающие, живущие в наши дни.

  У примитивных палеоценовых млекопитающих были конические рептильные зубы, пятипалые конечности и небольшой мозг. Кроме того, они были стопоходящими, а не пальцеходящими.

  В течение третичного периода эволюция травянистых растений, служивших пищей, и лесов, укрывавших животных, являлась важнейшим фактором, влиявшим на изменение строения тела млекопитающих. Наряду с тенденцией к увеличению размеров в развитии всех млекопитающих проявлялся уклон в сторону возрастания относительной величины мозга и изменения зубов и ног. Когда появились новые, более приспособленные формы, примитивные млекопитающие вымерли.

  Хотя в меловых отложениях были найдены ископаемые остатки как сумчатых, так и плацентарных, все же обнаружение в раннетретичных отложениях высокоразвитых млекопитающих было довольно неожиданным. Действительно ли они возникли в это время или же существовали и раньше в горных местностях и просто не сохранились в виде ископаемых, не известно.

  В палеоцене и эоцене от примитивных насекомоядных плацентарных произошли первые хищники, называемые креодонтами. В эоцене и олигоцене им на смену пришли более современные формы, которые с течением времени дали начало ныне живущим хищникам, таким, как кошки, собаки, медведи, ласки, а также ластоногим морским хищникам - тюленям и моржам.

  

  Один из наиболее известных ископаемых хищников - это саблезубый тигр, который вымер лишь недавно, в плейстоцене. У него были чрезвычайно длинные и острые верхние клыки, а нижняя челюсть могла откидываться вниз и в сторону, так что клыки вонзались в жертву, как сабли.

  Крупных травоядных млекопитающих, в большинстве случаев обладающих копытами, иногда объединяют в одну группу под названием копытных. Однако они не являются единой естественной группой, а состоят из нескольких независимых ветвей, так что корова и лошадь, несмотря на наличие у той и у другой копыт, не более родственны друг другу, чем каждая из них - тигру. Коренные зубы копытных уплощены и увеличены, что облегчает перетирание листьев и травы. Их ноги стали длинными и приспособленными к быстрому бегу, необходимому для спасения от хищников.

  Древнейшие копытные, называемые Condylarthra, появились в палеоцене. У них было длинное тело и длинный хвост, плоские перемалывающие коренные зубы и короткие ноги, кончающиеся пятью пальцами с копытом на каждом. Группой, аналогичной примитивным хищникам - креодонтам, были примитивные копытные, называемые уинтатериями. В палеоцене и эоцене некоторые из них достигали размеров слона, а у других было по три больших рога, отходящих от верхней части головы.

  Палеонтологическая летопись нескольких эволюционных линий копытных - лошадей, верблюдов и слонов - настолько полна, что можно проследить все развитие этих животных из небольших примитивных пятипалых форм. Основное направление эволюции у копытных шло в сторону увеличения общих размеров тела и уменьшения числа пальцев. Копытные рано распались на две группы, одна из которых характеризуется четным числом пальцев и включает коров, овец, верблюдов, оленей, жираф, свиней и гиппопотамов. Другая группа характеризуется нечетным числом пальцев, и к ней относятся лошади, зебры, тапиры и носороги.

  Развитие слонов и их недавно вымерших родичей - мамонтов и мастодонтов - можно проследить в глубь веков вплоть до эоценового предка, который был размером со свинью и не имел хобота. Эта примитивная форма, называемая Moeritherium, была близка к стволу, от которого ответвились, кроме того, такие несходные формы, как даманы (маленькое животное, похожее на сурка, встречающееся в Африке и Азии) и морская корова.

  Киты и дельфины произошли от эоценовых китообразных форм, называемых зейглодонтами, а эти последние в свою очередь, как полагают, произошли от креодонтов.

  Эволюцию летучих мышей можно проследить до крылатых животных, живших в эоцене и являвшихся потомками примитивных насекомоядных.

  Эволюция некоторых других млекопитающих - грызунов, кроликов и неполнозубых (муравьедов, ленивцзв и броненосцев) - известна хуже.

• Четвертичный период (время человека). Четвертичный период, который охватывает последние 1-1,5 млн. лет, обычно делят на две эпохи - плейстоценовую и современную. Последняя началась приблизительно 11000 лет назад, с момента отступления последнего ледника. Для плейстоцена характерны четыре ледниковых периода, разделенных промежутками, когда ледники отступали. В момент максимального распространения ледниковые покровы занимали в Северной Америке почти 10 млн. кв. км, простираясь к югу вплоть до рек Огайо и Миссури. Великие озера, которые были выпаханы движущимися ледниками, много раз коренным образом меняли свои очертания и время от времени соединялись с Миссисипи. Было подсчитано, что в прошлом, когда Миссисипи собирала воду с озер, до Дулута на западе и до Буффало на востоке, ее сток в 60 с лишним раз превышал современный. Во время плейстоценовых оледенений из моря было удалено и Превращено в лед такое количество воды, что уровень моря понизился на 60-90 м. Это вызвало образование сухопутных соединений, служивших путями расселения для многих наземных организмов, между Сибирью и Аляской в области Берингова пролива и между Англией и европейским материком.

  Растения и животные плейстоценовой эпохи были сходны с современными нам. Иногда бывает трудно отличить плейстоценовые отложения также и от плиоценовых, так как содержащиеся в них организмы сходны как друг с другом, так и с современными формами. В течение плейстоцена, после появления примитивного человека, вымерли многие млекопитающие, в том числе саблезубый тигр, мамонт и гигантский наземный ленивец. В плейстоцене отмечается также вымирание многих видов растений, особенно лесных, и появление многочисленных травянистых форм.

  Палеонтологическая летопись не оставляет сомнений в том, что ныне живущие виды произошли от существовавших ранее других видов. Эта летопись не для всех линий эволюции одинаково ясна. Растительные ткани в большинстве случаев слишком мягкие, чтобы давать хорошие ископаемые остатки, а промежуточные формы, служащие связующими звеньями между разными типами животных, представляли собой, очевидно, формы, лишенные скелета, и от них не осталось никаких следов. Для многих эволюционных линий, в частности для позвоночных, последовательные этапы развития хорошо известны. В других линиях имеются пробелы, которые предстоит заполнить будущим палеонтологам.

Кости динозавров и удивительных вымерших животных находили в разные эпохи человеческой истории. В отсутствии науки по найденным костям складывали легенды о великанах или драконах. Изучить по палеонтологическим находкам основные этапы развития жизни на Земле смогли только современные люди с развитием науки.

Образование Земли

Наша планета сформировалась около 4,5 млрд. лет назад из звёздной пыли и твёрдых частиц. С увеличением гравитации Земля стала притягивать обломки и камни из космоса, которые падали на поверхность, постепенно разогревая планету. Со временем верхний слой уплотнился и стал остывать. Горячая мантия поддерживает тепло до сих пор, не давая Земле превратиться в глыбу льда.

Долгое время планета находилась в безжизненном состоянии. Атмосфера была наполнена различными газами и не содержала кислорода. Благодаря выбросу большого количества пара из недр Земли и гравитации стали образовываться плотные облака. Интенсивные дожди способствовали возникновению Мирового океана, в котором зародилась жизнь.

Рис. 1. Формирование Земли.

Кислород появился в атмосфере с появлением первых фотосинтезирующих растений.

Этапы развития

Жизнь на Земле связана с геологическими эонам и эрами. Эон - это крупный отрезок геологической истории, объединяющий несколько эр. В свою очередь эры подразделяются на периоды. Для каждой эры характерно индивидуальное развитие животного и растительного мира, которое часто зависело от климата, состояния земной коры, подземной деятельности.

Рис. 2. Эры геологической истории Земли.

Более детальное описание эонов представлено в таблице основных этапов развития жизни на Земле.

ТОП-1 статья которые читают вместе с этой