2. Четвертичная система слоев и ледниковый период

Мы уже отмечали некоторое понижение температуры в северных странах к концу третичного периода. Позднее это понижение в связи с увеличением количества осадков (снег, дождь, роса и пр.) привело к сильному похолоданию в Европе, Сибири и Северной Америке, а также на высоких горах других стран и вызвало образование мощных скоплений льда, подобных тому, какое наблюдается теперь в Гренландии, которая почтя вся покрыта льдом, достигающим нескольких сот метров толщины.

Материки в это время уже приняли свои современные формы, и море лишь кое-где вторгалось в современную сушу, равно как и участки погибшей в данный период суши были невелики. Поэтому слои, богатые остатками растений, редки и не обильны. Они принадлежат пресноводным отложениям, особенно отложениям ручьев и речек, и состоят из слоев щебня, песка и глины. Кроме того, обильны отложения торфа, в которых хорошо сохраняются остатки растений и, наконец, отложения лёсса, или нанесенные ветром, осевшие из пыльных туманов, или отложенные в озерах или из потоков, вытекавших из-под нижнего края ледников.

Льды намерзали и образовывали большие массы, конечно, на горах и, только достигши большой мощности, начинали сползать оттуда в равнины. Двигаясь, они сглаживали и полировали стены тех долин и ущелий, по которым они ползли с гор. Часть отломанных ими камней распространялась затем по равнинам в виде валунов или дикого камня, часть измельчалась и в виде различных ледниковых наносов формировала правильные гряды — марены, особенно мощные у нижнего конца ледников, там, где последние временно или окончательно останавливали свое движение. Впоследствии ледниковые отложения нередко развеивались ветром и образовывали нагромождения песков, нередкие у нас на севере.

Рис. 19. Континентальный ледниковый покров начала четвертичного периода

Особенно большое для нас значение имел ледник, образовавшийся на севере Норвегии и Швеции. Он захватывал Кольский полуостров, Финляндию и Карелию и давал длинные языки к югу. В период особенно сильного своего развития ледник доходил до Киева и Воронежа. Другой ледник образовался на Новой Земле и на Северном Урале и оттуда также двигался на юг. В Швейцарии на Альпах развилось не менее семи грандиозных ледников. Были они и в других горных странах. Современные нам горные ледники везде являются лишь небольшим остатком тех, которые были в ледниковую эпоху.

Ледниковые образования нельзя считать местным явлением. Не только в Северной Америке, где ледники занимали почти всю Канаду и часть Штатов до Нью-Йорка и Чикаго, не только в Японии, но и в Южном полушарии, на Новой Зеландии, в Тасмании и Южном Уэльсе (гора Костюшко) сохранились морены, ясно указывающие на крупное оледенение этих далеких стран.

Ледники не были явлением постоянным, они несколько раз то сильно разрастались, то отодвигались. Различают до семи эпох оледенения и до пяти междуледниковых, когда температура значительно повышалась.

Ледниковая эпоха дала последний отпечаток современному миру. Она выработала холодостойкие организмы. Вероятно, и ранее на высоких горах существовала такая растительность из травянистых низкорослых форм, которая могла сопротивляться продолжительному действию мороза, но теперь она распространилась и на равнины и дала начало развитию растительности наших, лугов и степей.

Остатки растений, найденные вблизи ледников, явно указывают на холодный, почти полярный климат. Так, Натгорст нашел близ Цюриха карликовую полярную иву, подымающую свои листья и сережки всего на несколько сантиметров над почвою, карликовую берёзку, дриаду, или куропаточью траву, толокнянку и живородящий горец. Приблизительно та же группа растений найдена и в Дании, как обрамлявшая нижний конец ледника в период его отступания, и даже в Ленинграде, где С. Н. Яковлев, во время земляных работ на Большой Московской улице, обнаружил отложения, соответствующие устью ручья, впадавшего в море, и в этих отложениях нашел листья полярной ивы, дриады, или куропаточьей травы, и карликовой березки. Эти же листья с прибавкою листьев других полярных ив встречены в так называемых ленточных глинах почти всюду в окрестностях Ленинграда, ясно указывая на пережитый ими период сильного понижения температуры. В Толполовском болоте близ Пулкова Г. И. Ануфриев обнаружил остатки сетчатой ивы, карликовой березки и куропаточьей травы вместе с плодиками водного лютика и восемью различными видами мхов. Мхи эти принадлежат к таким видам, которые ныне встречаются только в полярных местностях: на острове Вайгач, на Таймыре и пр.

В стороне от ледников, на более прогреваемых горных склонах, могла, однако, и в то суровое время ютиться более мощная растительность. Так, Геер указывает для Швейцарии нахождение в отложениях ледникового времени ели, обыкновенной сосны, горной сосны, лиственницы, тисса, особого тополя, американских пород ореха (серый и черный орех), горного клена, белой березы, орешника, нескольких высокорослых кустарников ив, крушины и голубики.

За ледниковым периодом последовал послеледниковый. Под влиянием изменившегося к лучшему климата ледяные массы стали постепенно уменьшаться. Из-под них обнажались пустынные сначала толщи наносов. Ветер стал наносить семена трав и деревьев с горных склонов и из других обиталищ, которые не были покрыты льдом, и понемногу начала развиваться послеледниковая растительность. Вокруг Ленинграда был период, когда появились дубовые леса; позднее они были вытеснены еловыми, и растительность окончательно приняла современный характер.

Чрезвычайно важным источником для познания четвертичной флоры являются торфянники. Известно, что торфяные мхи (различные виды рода Sphagnum), выделяя кислоты, препятствуют процессам гниения, и остатки растений, попавших в торф, сохраняются очень долго. Тем не менее остатки эти не так уже обильны и не дают полной картины. Пост и другие шведские специалисты применили к исследованию торфяников новый метод — изучение под микроскопом пылинок цветени различных растений. Взявши серию проб торфа из скважины, доходящей до дна болота, изучают распределение пылинок цветени во всей толще и строят диаграмму, из которой выводят равномерность, развитие или угасание каждого вида в течение периода образования данного торфяника. Если совместить диаграмму распределения пыльцы и торфе с обычными находками остатков растений в нем же, то получается полная картина растительной жизни в ледниковое послеледниковое или межледниковое время.

В. С. Доктуровский (В. С. Доктуроский. Болота и торфяники. М., 1922) дает следующую картину четвертичных отложений. «Межледниковые эпохи, давшие отложения растительных остатков, указывают па более богатую по составу растительность». Во вторую межледниковую эпоху средиземноморские растения — грецкий орех, инжир, канаркий лавр, иудино дерево (Cercis siliquastrum) и понтийский рододендрон — заходили в средней Европе далеко на север. Кроме того, вместе с ними встречались и вымершие ныне: мамонтов дуб, геттингенский тисе и геттингенская крушина. Отголоски растительного мира Северной Америки находят своего представителя в лице бумажной березы Betula papyrifera, ныне сохранившейся только в Америке. У нас в РСФСР исследовались также весьма многие торфяники. На Смоленщине, у истоков Днепра, найдены остатки (плоды) граба, березы и клейкой ольхи, семена осок и фиалок, плоды и семена водных растений (роголистника, урути, рдеста, водного лютика и Najas marina). Очень интересна находка семян бразении, водного растения из семейства кувшинок. Растение это теперь сохранилось только на Дальнем Востоке и в Северной Америке. «Отложения, заключающие семена бразении и граба, лежат на моренных отложениях того же обширного скандинаво-русского оледенения, к которому относятся и осадки первого оледенения Германии».

Рис. 20. Куропаточья трава Dryas octopetala, характерное растение ледникового периода из сем. розоцветных

Все эти находки позволяют сказать, что во вторую межледниковую эпоху в средней части РСФСР климат был теплее и влажнее, а широколиственные леса дуба и граба распространялись гораздо восточнее их современных пределов.

По Натгорсту, в ледниковый период зимы были холодные, ясные, так как господствовали сухие юго-восточные ветры, ясных дней было больше, чем дождливых, ночные морозы были обычным явлением до середины лета, часты были бури. Сухой и холодный климат губил растительность даже и там, где никакого ледяного покрова не было. Хорошо сохранялись лишь те растения, которые, быстро развиваясь летом, зимой сохраняли лишь свои подземные органы.

Пост (1930), рисуя историю послеледниковых лесов Европы, говорит, что немедленно вслед за отступанием ледника наступил «бореальный период», когда всюду распространились рощи лещины и леса из бука и граба. Позднее условия ухудшились, ель и пихта стали вытеснять широколиственные породы.

Зильбердорф (W. Silberdorf. Pollen analytische und successionsbiologische Untersuchungen. 1931) указывает для Померании следующую последовательность послеледниковых отложений: 1) раннебореальный период с господством сосны; 2) бореальный период; 3) атлантический период — господство ольхи, образование верещатников; 4) субатлантический — ольха и сосна, появление влаголюбивых деревьев, ползучая ива и восковница. Верещатники стали окончательно господствовать в этой местности, что и продолжалось вплоть до нашего времени.

Скарс (Р. В. Scars. Pollen analysis of mud lake Bog in Ohio. Ecology, 1931) для Северной Америки устанавливает следующие периоды: 1) влажный и холодный, начало периода господства хвойных; 2) сухой и холодный, в конце периода господства хвойных; 3) влажный и теплый, начало периода широколиственных лесов; 4) сухой и теплый, дальнейшее развитие широколиственных лесов.

Доктуровский и Ануфриев (Труды Торфяного института в Москве, 1931) установили для Ленинградской области следующую смену периодов: 1) пребореальный — вначале арктическая флора с куропаточьей травой (Dryas octopeta la), карликовой березкой и приземистыми полярными ивами; позднее развитие лесов из ели, сосны, березы и ольхи; 2) бореальный — сосна исчезает, ель угнетена, много ольхи, развивается смешанно-дубовый лес; 3) атлантический — c преобладанием ольхи и дуба; 4) суббореальный — сухой период с преобладанием ели и сосны, 5) субатлантический — с развитием лесов из ели, сосны, березы и ольхи, причем широколиственные деревья понемногу исчезают.

Наконец, Рудольф (К. Rudolph. Nncheiszeitliche Waldgeschichte Mitteleuropas. Beih. Вot.-Centr. 1930, 11 Abt, 47, 111, 176) составил для всей Европы сводную карту на основании более 30 диаграмм пыльцевого анализа и установил последовательные фазы преобладания березы, сосны, лещины, смешанного дубового леса и, наконец, бука.

Сосна, ель и граб, по его выводам, распространялись, занимая постепенно опустошенные ледником площади, с юго-востока, а пихта и бук с юго-запада.

Все наши лесообразующие древесные породы уже не позднее периода лещины были в средней Европе постоянным ее населением; история лесов показывает, что их географическое распространение более зависит от климата, чем от способности деревьев к расселению.

Несмотря на некоторую сбивчивость показаний, диаграммы пыльцы дают ясную возможность установить правильное колебание климатов в послеледниковую эпоху, именно смену теплых и холодных, влажных и сухих, что и вызывало распространение лесов одного типа и угнетение остальных.

До сих пор в природе действовали одни только геологические и климатические силы. Как мы видели, они все время сильно влияли на растительность и способствовали все большему и большему ее разнообразию. Теперь явился совершенно новый фактор: человек.

Геологические периоды в развитие растительного и животного мира (В схему внесены уточнения и поправки на основе новейших данных. - Прим. ред.) (более древние системы осадочных пластов помещены ниже, более близкие к современным - выше).

Зародившись в третичный период, по разным подсчетам за 600000-1000000 лет до нашего времени, в обезьяноподобных формах, он встретил ледниковый период еще безоружным. Но во многих местностях бежать от ледника было невозможно; холод загнал человека в пещеры, которые стали его первым жилищем, и заставил изобрести приспособления для поддержания огня. С этого момента человек становится существом индустриальным и, все усиливая свою деятельность, начинает влиять на природу сильнее, чем какое бы то ни было живое существо. Он сводит леса, подымает целину, прорывает каналы, взрывает и раскапывает целые горы и вообще меняет лик Земли по своему усмотрению.

По отношению к растительности человек уничтожает лесную флору, уничтожает растения степей и многие другие и создает на их месте свой особый мир, мир культурных растений, которого никогда не было бы, если бы не человек. Современный нам период развития земной растительности именно и характеризуется заменой человеком унаследованной им от прежних времен флоры культурной растительностью.

Мы видели, что условия растительной жизни на Земле сначала выдвинули, как пионеров первичного заселения земной коры, группу бактерий, известных под общим названием хемотрофных, т. е. таких, питание которых сводится к небольшому числу ясно выраженных химических реакций и не нуждается в ранее образованном органическом веществе.

Век бактерий сменился впоследствии веком водорослей, достигших в водах древних океанов значительного разнообразия форм и окрасок.

Век водорослей сменился на первичных материках веком псилофитов, давших растительность, напоминающую по своему общему виду и размеру современные нам заросли крупных: мхов.

Век псилофитов сменился веком папоротникообразных растений, образовавших уже обширные леса на болотистых почвах. Эта растительность немало способствовала тому, чтобы и состав воздуха, и накопление массы пищевых веществ сделало возможным возникновение первых сухопутных позвоночных животных. Тогда же накопились и главные массы каменного угля.

Век папоротникообразных сменился веком шишконосных растений. Впервые поверхность материков приобрела кое-где современный облик и еще приблизилась возможность существования высших животных.

Век шишконосных сменился понемногу веком цветковых растений, когда образовались одни за другими все существующие ныне растения.

Рис. 21. Возникновение, расцвет и угасание важнейших групп растений в различные периоды геологической истории (по Готану)

Надо сказать, что наступление нового века или периода никогда не губило нацело прежний растительный мир. Всегда часть прошлого населения Земли сохранялась и продолжала существовать наряду с новым миром. Так, бактерии при появлении высшей растительности не только не исчезли, но и в почве и в органическом веществе, так щедро создаваемом высшими растениями, нашли для себя новые источники существования. Водоросли, раз выработавшись, продолжают разрастаться и совершенствоваться наряду с высшими растениями. Они к тому же им и не конкуренты, поскольку одни населяют прибрежные морские области, другие же преимущественно сушу.

Грибы, появившиеся одновременно с другими растениями суши, питаясь остатками растений или паразитируя на листьях и ветвях, также только выигрывают от появления высшей растительности.

Наконец, хвойные леса нашего времени продолжают существовать наряду с лиственными, а тень их дает приют папоротникообразным растениям, так как это наследие туманного и влажного каменноугольного периода боится открытых местообитаний, где ему вредят солнечные лучи, и ищет тени.

Так история земной коры привела к созданию богатого и разнообразного мира растений, начав свою работу из материалов, предоставляемых неорганическим миром, и окончив ее созданием того, что окружает нас и дает нам все необходимое для жизни.