Общие особенности палеозойской эры. Палеозойская эра (570-235 млн. лет) включает два тектонических и геохимических цикла: каледонский (кембрий, ордовик, силур) и герцинский (девон, карбон, пермь). Циклы начинались расколами материков и раскрытием океанов (что фиксируется офиолитовыми ассоциациями), а завершались столкновениями литосферных плит, складкообразованием и объединением материков (что фиксируется поясами складчатости). Но это происходило в Северном полушарии.
тогда как в Южном полушарии на протяжении всего палеозоя материки были объединены в суперматерик Гондвану. Ее общая площадь составляла примерно 100 млн. км2, причем все материки в ее составе были развернуты по сравнению с современным положением примерно на 180°.
Состав атмосферы в начале палеозоя был еще далек от современного: при преобладании азота, содержание кислорода было невысоким (20-30% от современного). Содержание углекислого газа на порядок больше современного, оно медленно сокращалось от кембрия к раннему девону - с 0,3 до 0, 15%. Дегазация недр с опережением компенсировалась связыванием углерода в карбонатных породах и горючих ископаемых. Палеозой был беспрецедентной эпохой карбонатонакопления, проявившейся на всех материках. На палеозой приходится также ряд эпох угленакопления.
В результате процесса фотосинтеза происходили постепенное обогащение атмосферы кислородом и формирование озонового экрана. Это создало предпосылки для заселения суши разнообразными формами жизни. На суше жизнь вышла из-под воздействия «бромного тормоза» - влияния на нервную систему избыточного содержания брома, что характерно для морской среды. Поэтому (массовый выход жизни на сушу, происшедший в девоне, повлек за собой значительное ускорение эволюции как органического мира, так и (через влияние на газовый состав атмосферы и соответственно на климат) планеты в целом.
Но все эти процессы шли очень неравномерно tвследствие продолжавшейся активной дегазации недр - выделения азота, углекислого газа, сернистых соединений. Максимумы концентрации кислорода отмечены в позднем ордовике (несколько меньше, чем ныне) и раннем карбоне (примерно на 10-15% больше современного). Между максимумами были минимумы в позднем кембрии, раннем девоне, перми, когда количество кислорода не превышало 20-30% от современного уровня.
Палеозой,..в отличие от более ранних этапов развития Земли, входит в фанерозой - время явной жизни и, значит, более изучен. Основная причина и критерий здесь - формирование организмов с наружными и/или внутренними скелетами, значительно лучше сохраняющимися в ископаемом состоянии.
Кембрийский период (570-490 млн. лет). Южные материки были объединены в Гондвану, причем Южный полюс располагался в районе северо-запада Африки. Северные материки были разобщены и располагались в тропических и субтропических пшротах. Климат был значительно теплее, чем в венде (глобальные температуры оцениваются в +20 - +28°). Преобладали климаты, сравнимые с современными экваториальными, влажными или сухими тропическими, и лишь вблизи полюсов условия были субтропические. Дифференциация климатических условий была выражена слабо и проявлялась не столько в зональных различиях температур, сколько в секторных различиях увлажнения.
Кембрийский период был временем радикального изменения живой природы, крупнейшего за всю историю биосферы. В течение сравнительно короткого (по геологическим масштабам) времени (появились многие группы скелетных организмов: археоциаты, губки, радиолярии, гастроподы, брахиоподы, трилобиты, кишечнополостные. В конце кембрия появились и первые позвоночные - панцирные бесчелюстные. Представители фауны кембрия не отличались крупными размерами (до 20 см): — *
В кембрийском периоде начался и выход жизни на сушу: во влажных местах появились псилофиты, бактерии и грибы, черви и многоножки. Но огромные размер],! Гондванского материка не создавали предпосылок для его заселения. В то же время па северных материках (Сибирском, Северо-Американском, частично Восточно-
Европейском) происходили трансгрессии; в неглубоких шельфовых морях формировались толши карбонатных и глинистых пород.
Ордовикский период (490-435 млн. лет) характеризуется постепенным сближением северных материков и смещением южных материков в направлении полюса. Сибирский континент сместился на юг, присоединив ряд островных дуг своего южного и западного обрамления (байкальская и салаирская складчатости). Северо-Американский континент начинал сближаться с Восточно-Европейским, и разделяющий их Палеоатлантический океан превращался в систему окраинных морей и островных дуг. В то же время сохранялся и развивался Индо-Уральский срединно-океаничсский хребет, т. е. между Восточно-Европейской и Сибирской платформами продолжалось растяжение.
Климаты ордовика отличались от климатов кембрия большей дифференцйрованностью как в пространственном, так и во временном отношении. Средняя глобальная температура по сравнению с кембрием понизилась незначительно, но в конце ордовика произошло значительное похолодание, приведшее к оледенению. Южный полюс тогда располагался среди Гондваны (современный северо-запад Африки, северо-восток современной Южной Америки). Соответственно испытали оледенение тогдашние полярные области Африки и Южной Америки. Но на большей части материков имел место тропический аридный климат, вблизи морей - тропический гумидный. Между тропическим поясом и зоной оледенения, в пределах современных Африки и Южной Америки, располагался умеренный пояс.
Значительная часть древних платформ в ордовике подверглась трансгрессиям. В неглубоких шельфовых морях на большей части Сибирской и Северо-Американской платформ, на периферии Восточно-Европейской платформы сформировались мощные толщи известняков и доломитов.
Органический мир ордовика отличался от кембрийского большим разнообразием, большей численностью, большими размерами морских животных (головоногие моллюски с раковинами до 3 м, трилобиты до 1,5 м). В этом периоде уже существовали представители большинства известных сейчас классов морских беспозвоночных животных. Получили распространение коралловые рифы.
В конце ордовика имело место одно из наиболее массовых вымираний, в результате которого исчез ряд групп трилобитов, кораллов, граптолитов. В общей сложности количество семейств морской фауны сократилось примерно на 10-15% (по некоторым оценкам до 75%). Это событие совпало по времени с похолоданием и оледенением и, возможно, было им обусловлено.
Силурийский период (435-400 млн. лет) характеризуется постепенным <х , повышением температурного режима (до +18 - +22°) с понижением содержания кислорода в атмосфере. Продолжали сближаться материки Северного полушария, что сопровождалось активизацией тектонических движений и связанного с ними процесса дегазации недр. В конце силура началось закрытие Протоатлантического океана в результате столкновения Восточно-Европейской и Северо-Американской платформ. Это событие запечатлелось в виде области каледонской складчатости современной Скандинавии и Гренландии. Как предполагают некоторые авторы, в конце силура произошло и столкновение Северо-Американской платформы с Гондваной. В свою очередь, Гондвана сместилась к северу и покинула Южную полярную область. В результате этого завершилось оледенение, наступило общее потепление.
Органический мир после вымирания в конце ордовика восстановил и превысил уровень биоразнообразия. Получили широкое распространение раковинные и коралловые формы. Продолжалось рифообразование, появились первые рыбы: (панцирные бесчелюстные). К концу силура относится появление первых сухопутных растений - псилофитов, сосудистых травянистых растений, способных существовать в
наиболее увлажненных местах. Но в целом жизнь была по-прежнему сосредоточена в море.и на побережье; суша оставалась преимущественно пустынной. Значительная часть платформ по-прежнему была занята шельфовыми морями, в которых происходило карбонатонакопление.
Девонский период (400-345 млн. лет). Важнейшим тектоническим событием было завершение каледонской складчатости и образование единого материка Еврамерики. Он включал Восточно-Европейскую и Северо-Американскую платформы, а также области каледонской складчатости Гренландии и севера Европы. По некоторым реконструкциям, в раннем и среднем девоне на некоторое время Евроамерика смыкалась с Гондваной, образуя Пангею. В ее состав не входил только Сибирский материк. В связи со складкообразовательными и горообразовательными процессами при столкновении материков образовались многочисленные разломы, что привело к активизации вулканизма. Резко усилилась дегазация недр и, как следствие этого, произошел рост содержания углекислого газа до 0,4% (максимальный для всего фанерозоя уровень). Это повлекло за собой усиление парникового эффекта и повышение глобальной температуры (до +28 -+30°; наибольшее значение за фанерозой). В океанах и на побережье уже существовала достаточно развитая глобальная экосистема, и она отреагировала активизацией органогенного карбонатонакопления. В результате произошел резкий рост содержания кислорода в атмосфере (от 30% современного количества в раннем девоне до 100% современного уровня в конце позднего девона). Сформировался озоновый экран, резко снизивший уровень ультрафиолетового облучения на суше. В то же время массовое связывание углекислого газа повлекло за собой некоторое снижение глобальной температуры в позднем девоне.
Биота отреагировала на благоприятные изменения среды резким повышением биопродуктивности и биоразнообразия, заселением новых экологических ниш. В теплом и влажном климате девона имел место «взрыв видообразования» в море, в связи с чем девон получил название «век рыб». Получили распространение многочисленные формы панцирных, хрящевых и костных рыб, многочисленные аммоноидеи, фораминиферы. брахиоподы, кораллы. 7