Геологи подозревали, что Арктический бассейн в меловой период был... теплым. Но доказать это им до сих пор не удавалось.

Это удалось — с цифрами в руках! — сделать палеоботаникам, ученикам и последователям Сергея Мейена.

Работой руководил Алексей Борисович Герман, нынешний глава лаборатории, которую некогда возглавлял С. Мейен. Новую карту Северного полушария мелового периода можно посылать в школы.

Картина мира опять несколько изменилась.

Шесть недель темной полярной ночи. Еще несколько недель на пару- тройку часов ночной мрак сменяется серыми сумерками. И вот наступает долгожданный момент: над краем горизонта вспыхивает солнце! Вечные льды, белое безмолвие зимой и летнее буйство карликовой растительности, успевающей за три-пять недель расцвести, дать потомство и отмереть.

А если вам сказать, что под низким полярным небом раскинулся просто сад Эдем? И зимние температуры не опускаются ниже ноля? Вы поверите? Не знаю. Но, тем не менее, это было.

В середине мелового периода Арктический бассейн был теплым. Об этом говорят многие геологические и палеонтологические данные: отсутствие ледниковых отложений, крупные угленосные пласты, теплолюбивая морская фауна. А самое главное об этом расскажут обычные листья листопадных растений, росших некогда по берегам этого бассейна. Как и у современных, у тех древних цикадовых деревьев сезонный цикл заканчивался сбросом листвы. Слой опавших листьев накапливался, постепенно перекрывался грунтовыми наносами, и, в конце концов, становился ископаемым.

Можно ли получить по ним не только качественные, но и количественные характеристики древнего климата? Этот вопрос через много миллионов лет задали себе ученики и продолжатели исследований Мейена.

Гипотетическая реконструкция основных морских течений в Северном полушарии в позднем мелу

Давно установлено, что самые чувствительные индикаторы климатических условий — растения. Они непосредственно взаимодействуют с окружающей средой — атмосферой и почвой. Чтобы выжить в изменяющихся условиях, не способные убежать в поисках лучших мест, они вынуждены приспосабливаться, меняя свое морфологическое строение.

Как качественные, так и количественные характеристики климата можно получить, изучая систематический состав древних флор (этот профессиональный термин объединяет всю растительность данной местности; слово может непривычно принимать форму множественного числа): жизненные формы растений, форму и текстуру листьев, строение корневой системы и ископаемой древесины.

Отдельные морфологические признаки древних растений однозначно или с большой степенью вероятности свидетельствуют об особенностях климата, в котором растение существовало. Однородность древесины характерна для растений тропического безморозного климата, а годичные кольца говорят о его сезонности. Современные мангры встречаются лишь по берегам тропических морей, поэтому признаки, говорящие о принадлежности растений к манграм, свидетельствуют о тропическом климате их произрастания. Мелкие кожистые листья растений обычно характерны для сухого климата, а оттянутые верхушки листа ("капельное острие") часто встречаются у деревьев муссонного или влажного тропического леса. Толстая кожица, опушение, мелколистность. подвернутость края листа обычно рассматриваются как свидетельства водного дефицита, однако ксероморфные признаки могут отражать не засушливый климат, а физиологическую сухость, избыток прямого солнечного света и недостаток азотистого питания, приспособление к арктическим и альпийским условиям.

О параметрах климата можно судить и по разнообразию флоры: оно тем выше, чем более теплым и влажным является климат. Так есть сейчас и, очевидно, так было в прошлом. Для реконструкции климата недалекого геологического прошлого палеоботаники обычно сравнивают ископаемые растения с ближайшими или сходными из ныне живущих, и, зная условия произрастания современных, делают выводы о климате прошлых эпох. Но большинство современных видов растений имеет возраст не более 10-12 миллионов лет, а родов — 20-25 миллионов лет, поэтому такой метод используется в палеоклиматологии только для последних нескольких миллионов лет. Для более древних времен он обычно не годится: слишком мало растения того времени похожи на современные, слишком неопределенны и гипотетичны их "климатические приоритеты".

Гораздо более надежны, по всей видимости, методы, в которых учитывается строение листьев ископаемых растений.

Еще в начале прошлого века ботаники заметили, что среди древесных цветковых растений тропиков больше, чем в умеренных широтах, видов с цельным краем листа. Крупные листья характерны для растений влажных и теплых мест, мелкие — для растений жарких или холодных сухих. Сходные типы климата налагают на растения сходные физические ограничения. Поэтому различные виды, произрастающие в одинаковых, но разделенных в пространстве и во времени климатах, вырабатывают сходные морфологические признаки. Говоря "дождевой тропический лес", "тайга" или "тундра", мы подразумеваем растительность вполне определенного облика и вполне определенной климатической приуроченности, вне зависимости от состава слагающих ее растений.

Листья платанообразных из позднего мела Анадырско-Корякского субрегиона

Российский ученый Алексей Герман изучал растительный мир прошлого самыми современными методами, позволяющими сопоставлять морфологические особенности листьев с количественными параметрами климата: средняя температура самого теплого и холодного месяца, количество осадков, продолжительность вегетативного периода и так далее. Ему удалось реконструировать климатические условия позднемеловой эпохи (74-107 миллионов лет назад) на территории Евразии и Аляски. Материалом для исследования послужили многочисленные коллекции растительных остатков (несколько тысяч экземпляров) из меловых отложений тех мест.

Среди прочего выяснилось, что Арктический бассейн в середине мела был теплым и, по-видимому, если в нем и образовывался лед, то лишь в весьма незначительном количестве: нигде не было найдено следов ледниковых отложений этого возраста. О теплом и влажном климате меловой Арктики свидетельствуют и крупный пояс угленакоплений в северных высоких широтах.

Влажный климат Арктики в меловом периоде, видимо, свидетельствует о существенно иной структуре атмосферной циркуляции и ином распределении атмосферных осадков.

Средняя температура наиболее теплого месяца 20,4 градусов и наиболее холодного месяца 5,8 для арктических флор кажутся невероятными. Однако если предположить, что основной контроль температурного режима в этой части Арктики принадлежал влиянию теплого Арктического бассейна, это уже начинает восприниматься по-другому. Как отмечает в своей работе А. Герман, Арктический бассейн, по-видимому, смягчал сезонные температурные колебания вблизи побережья, "добавляя" в атмосферу некоторое количество тепла в летний сезон и существенно повышая зимние температуры, не давая им в темный зимний период опускаться ниже нулевой отметки и местами меняя экваториально-полярный температурный градиент на противоположный.

Наклон земной оси в то время, скорее всего, не отличался от современного — значит, в высоких широтах солнце зимой, как и сейчас, скрывалось за горизонтом на широте 85° на целых четыре месяца. Высокое испарение с поверхности теплого Арктического бассейна должно было порождать сильную облачность, прибрежные туманы и обильные дожди в прилегающих к нему районах.

Чем объяснить все эти чудеса? Ученые предположили, что Арктический бассейн в тот период "подогревался" теплыми водами из низких широт, поступавших, очевидно, по Западному Внутреннему проливу на Северо-Американском континенте. Российский ученый Д.П. Найдин, изучавший меридиональные связи морской биоты в Северном полушарии в позднем мелу, показал, что Западный Внутренний пролив, вместе с системой Тургайский пролив — Западно-Сибирское море. "... регулировали характер водных масс низких и высоких широт. Они были активными меридиональными терморегуляторами. При их посредстве тепло доставлялось в полярные широты, что существенным образом влияло на климатические условия Палеоарктики".

Приблизительно 90 миллионов лет назад существовала Берингийская суша (Берингийский мост), Арктический бассейн был изолирован от Прото-Пацифики, зато открыт меридиональный Западный Внутренний пролив, по которому, вероятно, тепло и переносилось морскими течениями из экваториальной области в Арктический бассейн. По мнению А. Германа, мощное теплое морское течение могло возникнуть благодаря Северо-Пассатному течению, пересекавшему с востока на запад в низких широтах океан Тетис и Центральную Атлантику. Все это и определило основные черты палеогеографии арктического региона.

Примерно так же современный Гольфстрим определяет умеренно теплый климат, не свойственный для высоких широт, на территориях Северного полушария, подверженных его влиянию.

Отток вод из Арктического бассейна мог, по-видимому, происходить по Атлантическому проливу (между Фенноскандией и Гренландией) и проливам, соединявшим бореальное Западно-Сибирское море с Тетисом.

В познании прошлого нет отдельных обособленных дисциплин — в этом был убежден Сергей Мейен, память о котором нежно хранят в его лаборатории его ученики и последователи. В 1967 году ученый рассказал читателям нашего журнала о загадке ископаемой тропической зоны: "На пермско-каменноугольной карте на долготе Америки и Западной Европы ширина ископаемой тропической зоны — 6-8 тысяч километров. На долготе Памира зона сужается до тысячи километров. К тому же почти вся эта зона располагается в северном полушарии! Зато южное полушарие ПОЧТИ ПОЛНОСТЬЮ занято единой южной внетропической, возможно холоднолюбивой, "глоссоптериевой" флорой... Растения ясно говорят: южная граница тропических флор за эти миллионы лет последовательно уходила (относительно Индии) все на юг и на юг..." Объяснение этому парадоксу он нашел в теории плитотектоники.

Через много лет ученые его школы перекроили карту Северного полушария древности, окончательно, с цифрами в руках, доказав существование в нем огромного теплого морского бассейна.

МЫ БЫЛИ ПЕРВЫМИ

Вячеслав Шупер