Распределение моря и суши в прежние геологические эпохи. Концепция глобальной тектоники плит

Широтно-зональные и провинциальные особенности, определяющие распространение современных организмов, действовали и в прежние геологические времена (при чтении этой главы, пожалуйста, руководствуйтесь табл. 1 и 2). Вместе с тем распределение площадей суши и моря разительно отличалось от современного (рис. 75), и каждый достаточно продолжительный этап геологической истории характеризовался своими отличительными биогеографическими чертами (рис. 76). Раздел биогеографии, изучающий особенности распределения жизни и живого на определенных этапах геологической истории Земли, называют палеобиогеографией (от грен, pal a ins — древний и биогеография) и соответственно палеофито- и палеозоогеографией.

Рис. 75. Распределение суши (зачернено) и моря на территориях современных континентов в различные периоды фанерозоя

Распределение суши (зачернено) и моря на территориях современных континентов в различные периоды фанерозоя

Периоды: 1 — средний и поздний кембрий, 2 – ордовик, 3 — поздний девон, 4 — ранний карбон, 5 — поздний карбон, 6 — поздняя пермь, 7 — поздний триас, 8 — поздняя юра, 9 — ранний мел, 10 — поздний мел, 11 — палеоген, 12 — поздний плиоцен

   Распространение современных организмов нельзя объяснить действием только ныне существующих физико-географических (экологических) факторов, этим определяется специфика геологического аспекта биогеографии. Раздел флоро-фаунистической биогеографии, изучающий особенности формирования и последующего географического расселения таксонов, фаун, флор и биот, называют исторической биогеографией.

Рис. 76. Схема палеозоогеографического районирования позднемеловых (сенонских) шельфовых морей Земного шара по брахиоподам и биполярный ареал подсемейства Magasinae

Схема палеозоогеографического районирования позднемеловых (сенонских) шельфовых морей Земного шара по брахиоподам и биполярный ареал подсемейства Magasinae

1 — суша, 2 — Бореальная область, 3 — Среднеевропейская область, 4 — Индо-Тихоокеанская область, 5 — Средиземноморская область, 6 — Австральная область, 7-9 — представители подсемейства Magasinae: 7 — Magadina, 8 — Rhynchorina, 9 – Magas

   Необходимость привлечения геологических факторов для объяснения географического распространения современных и вымерших организмов в немалой степени определяется существованием так называемых прерывистых, или дизъюнктивных (от лат. disjunctivus — разделенный) ареалов, разорванных широкими пространствами моря и(или) суши. Пример таких ареалов дают биполярные, или антитропические ареалы, охватывающие умеренные широты Северного и Южного полушарий и разделенные тропическими водами (рис. 77, см. рис. 76).

Рис. 77. Географическое распространение ракообразных-эвфаузиид Thysanopoda acutifrons и Thysanoessa gregaria как пример биполярных (антитропических) ареалов

Географическое распространение ракообразных-эвфаузиид Thysanopoda acutifrons и Thysanoessa gregaria как пример биполярных (антитропических) ареалов

   Некоторые типы дизъюнктивных ареалов (см., например, рис. 78), охватывающих окраины материков Южного полушария (Южной Америки, Южной Африки, Южной Австралии, а для мезозойской биоты еще и Антарктиды), дают основания интригующим предположениям о том, что в прежние геологические времена все материки были объединены в единый суперконтинент — Пангею (от греч. pan- приставка, соответствующая русскому «все…», Gaia — Земля). Такое предположение становится еще более убедительным, если попытаться мысленно совместить границы приатлантических континентов (рис. 79). На неслучайность такого совпадения указывал еще английский философ Фрэнсис Бэкон в своем знаменитом «Новом Органоне» (1620). Однако лишь в 1912 г. стройную научную концепцию о движении (дрейфе) материков сформулировал немецкий геофизик Альфред Вегенер (A. Wegener, 1880-1930). Он же реконструировал процесс распада Пангеи на определенных этапах геологической истории (рис. 80). К сожалению, гипотеза А. Вегенера не получила должного геофизического обоснования и, несмотря на блестящие биогеографические подтверждения, возродилась только в 60-е годы XX столетия под давлением новых данных о строении океанического дна.

Рис. 78. Географическое распространение галаксиевых рыб рода Galaxias

Географическое распространение галаксиевых рыб рода Galaxias

Рис. 79. Совмещение границ приатлантических континентов, реализованное на ЭВМ Показанные черным цветом зоны несовпадения материковых склонов в среднем не превышают 100 км.

Совмещение границ приатлантических континентов, реализованное на ЭВМ Показанные черным цветом зоны несовпадения материковых склонов в среднем не превышают 100 км.

Рис. 80. Реконструкция Пангеи и процесса ее распада по теории движения материков А. Вегенера

Реконструкция Пангеи и процесса ее распада по теории движения материков А. Вегенера

Заштрихованы окраины материков, покрытые мелкими морями

   Решающую роль в возрождении представлений А. Вегенера сыграло открытие глобальной системы срединно-океанических, или рифтовых (от англ. rift — трещина, расщелина) хребтов, общая протяженность которых составляет около 75 тыс. км, что сопоставимо с общей протяженностью основных горных массивов суши (рис. 81). Система срединно-океанических хребтов, областей современного горообразования, опоясывает весь земной шар. Хребты полностью сложены вулканическими породами — базальтами, поднявшимися из земных недр. Вдоль гребней хребтов проходят похожие на трещины глубокие продольные рифтовые долины (рис. 82). Согласно пришедшей на смену представлениям А. Вегенера концепции новой глобальной тектоники или тектоники плит предполагается, что именно здесь в настоящее время формируются новые участки океанического дна. Изучение землетрясений вдоль рифтов показывает, что обе их стороны раздвигаются, а сами рифты заполняются материалом, поступающим из глубины Земли. Таким образом, породы на обоих склонах рифтов перемещаются в противоположные по отношению друг к другу стороны, а в рифтах застывают новые породы, намагничиваясь в направлении существующего (и существовавшего в прошлые геологические эпохи) магнитного поля Земли. «Чтобы уяснить описанное явление, проведем хотя и отдаленную, но все же аналогию. Представим себе большую льдину в водоеме. В ней образовалась трещина, в которой выступила и поднялась вода. Части льдины раздвигаются, и полоса воды расширяется; но вот усилился мороз, и на воде образуется корка нового льда, которая постепенно утолщается, аналогично новой океанической коре; края льдины, прижимаемые к берегам, дробятся, а если бы они были плотнее и тяжелее берегового припая, то погружались бы под него» (Гембель, 1979. С. 30).

Рис. 81. Планетарная система срединноокеанических хребтов

Планетарная система срединноокеанических хребтов

1 — современные хребты, 2 — их предполагаемые продолжения. 3 — древние хребты

Рис. 82. Поперечный профиль срединно-океанического Атлантического хребта по 23°с.ш.

Поперечный профиль срединно-океанического Атлантического хребта по 23°с.ш.

1 — рифтовая долина, 2 — рифтовые хребты, 3 — раздробленные плато, 4 — зона склонов

Аналогичным образом вся земная кора подразделена рифтовыми хребтами на крупные блоки — литосферные плиты (рис. 83) (литосфера (от греч. lithos — камень и sphaira — шар) — внешняя оболочка «твердой» Земли, включающая верхнюю часть мантии и земную кору), отодвигающиеся от рифтовых хребтов в разные стороны как жесткие тела. При этом более «легкие» океанические плиты как бы «ныряют» под более «тяжелые» континентальные, и в этих местах формируются океанические впадины и вдольматериковые горные хребты. Современные геофизические методы, в первую очередь палеомагнитные, позволили с достаточной точностью реконструировать положение материков в разные этапы геологической истории Земли (рис. 84-86).

Рис. 83. Литосфера Земли разбита на крупные жесткие плиты, каждая из которых движется как единое целое. Движение плит показано в предположении, что Африканская плита неподвижна. Плиты расходятся от осей срединно-океанических хребтов, проскальзывают одна около другой вдоль трансформных разломов и сталкиваются между собой в зонах субдукции (погружения и «поглощения» мантией)

Литосфера Земли разбита на крупные жесткие плиты, каждая из которых движется как единое целое. Движение плит показано в предположении, что Африканская плита неподвижна. Плиты расходятся от осей срединно-океанических хребтов, проскальзывают одна около другой вдоль трансформных разломов и сталкиваются между собой в зонах субдукции (погружения и

1 — зоны субдукции; 2 — границы плит, проводимые неуверенно; 3 — трансформные разломы; 4 — оси срединно-океанических хребтов; 5 — направление движения литосферных плит; 6 — области глубокофокусных землетрясений

   В триасе продолжала существовать возникшая еще в перми Пангея, в пределах которой различают северную (современные Северная Америка и Евразия) и южную (Южная Америка, Африка, Индия, Австралия и Антарктида) части (рис. 84). Первую называют Лавразией (от названия Лаврентьевский, по названию реки и залива Св. Лаврентия, ныне Канадский, щит и Азия), вторую — Гондваной (от названия исторической области в центральной Индии).

Рис. 84. Реконструкция положения материков в триасе

Реконструкция положения материков в триасе

   В поздней юре начинается распад Пангеи. Относительно мелководные шельфовые (эпиконтинентальные) моря отделяют Австралию и Новую Гвинею от Антарктики и Европу от Азии. Индия вместе с Мадагаскаром отделяются от Африки, Еврамерика (Европа вместе с Северной Америкой) относительно узким мостом суши еще соединяется с Африкой, а последняя — с Южной Америкой. Начинается формирование Атлантического океана.

Рис. 85. Реконструкция положения материков в раннем мелу

Реконструкция положения материков в раннем мелу

   В раннем мелу северные континенты полностью отделяются от южных (рис. 85). Части бывших Лавразии и Гондваны разделены циркумтропическим, эпиконтинентального характера морем («океаном») Тетис (по имени древнегреческой богини моря Фетиды — фр. Thetis, англ. Tethys). Эпиконтинентальными морскими бассейнами Австралия и Новая Гвинея подразделяются на три участка суши. Мадагаскар обособляется от Индии.

В среднем мелу части бывшей Лавразии подразделяются эпиконтинентальными морями на три континента — Западную Америку, Еврамерику и Азию. Южная Европа представлена в виде нескольких островов, Африка — в виде четырех массивов суши, Австралия и Новая Гвинея разделены. В позднем мелу Западная Америка соединяется с Азией Берингийским мостом суши. Индия вместе с Индийской литосферной плитой начинает движение — рафтинг (от англ. raft — плот, паром) в северном направлении, на короткое время соединяясь с северной Африкой.

В палеоцене уменьшается площадь эпиконтинентальных морей (рис. 86). Все северные материки опять представляют единое целое. Северный полярный бассейн соединен с морем Тети с широким Тургайским проливом, располагавшимся севернее современного Аральского моря. Большая часть Центральной Америки покрыта морем.

Рис. 86. Реконструкция положения материков в палеоцене

Реконструкция положения материков в палеоцене

   В эоцене Европа и восток Северной Америки разделены между Гренландией и Скандинавским полуостровом. Индия соприкасается с Азией, вызывая подъем Гималаев. Австралия вместе с Новой Гвинеей испытывают рафтинг в северном направлении. Заметно уменьшается площадь моря Тетис.

В миоцене Африка соединяется с Азией, что приводит к закрытию моря Тетис. Исчезает Тургайский пролив. Большая часть Атлантического океана приближается к современным очертаниям. В позднем миоцене, возможно, открывается Берингов пролив. Южная Америка отделена проливом от Северной Америки. Австралия и Новая Гвинея занимают свое теперешнее положение.

В плиоцене общие очертания материков весьма напоминают современные. Несколько раз открывается и закрывается Берингов пролив. Северная и Южная Америка соединяются перешейком. В области современных Каспийского и Черного морей существуют неполносоленые эпиконтинентальные моря, в которых формируется высокоэндемичная фауна беспозвоночных и рыб.

Теория новой глобальной тектоники, в значительной мере опирающаяся на биогеографические доказательства, является основной концепцией, на которой строится большинство заключений современной исторической биогеографии.