Перейти к содержимому

 

Смотреть другой контент



Поиск статей



Последние коментарии


- - - - -

Доклад на XIX междисциплинарном семинаре «Система «Планета Земля»


Доклад посвящён связи двух естественнонаучных дисциплин - четвертичной геологии и ДНК-геналогии. Был сделан на XIX заседании семинара "Система планета Земля" на Геологическом факультете МГУ в феврале 2011 года.
КЛИМАТИЧЕСКИЕ КОРРЕЛЯЦИИ
Доклад на XIX междисциплинарном семинаре
«Система «Планета Земля»
Геологический факультет МГУ им. М.В.Ломоносова

В.П.Юрковец

Необходимое пояснение. Попытки найти систему в климатических событиях верхнего Плейстоцена-Голоцена, чему посвящен данный доклад, связаны с интересом к новой, развивающейся буквально на наших глазах науке ДНК-генеалогии, временные рамки которой как раз и охватывают этот период – верхний Плейстоцен - Голоцен. Поэтому ей тоже будет уделено внимание. Собственно, из материала двух статей, опубликованных в «Вестнике Академии ДНК-генеалогии» и акцентированных на их геологической составляющей, и состоит этот доклад.
Итак, доклад посвящен климатическим корреляциям – т.е. сопоставлению изменений климата нашей планеты с некоторыми известными закономерностями во взаимном движении Земли и Луны относительно Солнца, а также влиянию климатического фактора на ход человеческой истории. Как оказалось, эта история записана не только в преданиях, материале археологических культур или геологической летописи антропогена, но также и в структуре ДНК, которую изучает недавно появившаяся отрасль науки - ДНК-генеалогия. Её удивительные достижения позволяют утверждать, что в ядерной ДНК человека опосредованно – через историю гаплогрупп - записана климатическая история всего верхнего Плейстоцена и Голоцена.
ДНК-генеалогия основана на анализе мутаций в т.н. «некодирующей» части Y-хромосомы, анализ которых статистическими методами позволяет построить Филогенетическое древо всех человеческих родов на Земле и установить их степень родства вплоть до условного Первопредка, называемого ещё Y-хромосомным Адамом.
Первопредок, к которому сходятся все ветви, жил в начале верхнего Плейстоцена – 70-80 тысяч лет назад. Т.о. Филогенетическое древо Y-хромосомы охватывает время, в котором в такой дисциплине, как Четвертичная геология, накоплен огромный материал, и который неизбежно требует сопоставления с новыми данными, и, в первую очередь, с чередованием оледенений и межледниковий.
Почему эти события – филогения и климат – должны быть связаны? Главная причина такой связи – миграции. Изменения климата заставляют людей мигрировать. А каждая мигрировавшая часть рода или племени образуют новую ветвь на Филогенетическом древе из-за того, что мутации, набежавшие со времени отделения, во-первых, уникальны и, во-вторых, передаются в неизменном виде от отца к сыну и далее всем потомкам по мужской линии. Что, собственно, и даёт возможность выделения ветвей на Филогенетическом древе Y-хромосомы.
За последние 70 - 80 тысяч лет в северном полушарии прошло несколько волн оледенений и межледниковий, периодизация и ранг которых в разных частях света зачастую плохо стыкуются друг с другом.
Кроме того, внутри как оледенений, так и межледниковий геологи и археологи выделяют климатические циклы меньшего хронологического порядка. Так, в пределах финального Плейстоцена – Голоцена в Европе выделяется несколько волн похолоданий – ранний Дриас, средний Дриас, поздний Дриас, и далее пять т.н. «Увлажнений Голоцена», выделяемых археологами в Средней Азии и на юге Европы. Которые, в свою очередь, чередуются с потеплениями Бёллинг, Аллерёд, Бореал, Пребореал, Атлантик, Суббореал, Субатлантик по известной схеме Блитта-Сернандера. Эти похолодания и потепления зачастую друг с другом никак не связаны и их хронология в разных регионах может перекрывать друг друга.
Как известно, вычислить причину смены оледенений межледниковьями пробовал ещё Миланкович, позднее эту работу продолжил Ван Верком. Анализ условий этой задачи можно найти у Ферхугена в его фундаментальном труде «Земля. Введение в физическую геологию», в результате чего он пришёл к осторожному выводу: «… изменения климата разного направления, сопровождающиеся сменой оледенений и межледниковых периодов, вероятно, всё-таки контролировались преимущественно движениями самой Земли» (Verhoogen, et al, 1970). Прежде чем сделать этот вывод, Ферхугеном были рассмотрены эти движения. В них входят прецессия равноденствия (период 26 тысяч лет), вариации наклона земной оси (период 40 тысяч лет) и изменения эксцентричности земной орбиты (период 92 тысячи лет).
В последнее время появился целый ряд обобщающих работ, часть из которых оперирует тем, что можно отнести к более-менее объективной информации, позволяющей надёжнее сопоставлять стратиграфию интересующего нас периода и уйти, таким образом, от субъективного фактора в оценке климатических перемен. К таким объективным свидетельствам относятся возрасты ископаемых почв Русской равнины, коррелирующие с тёплыми интервалами (Сычева и др., 2007), а также реконструкции растительного покрова Русской равнины в позднем плейстоцене – среднем голоцене (Симакова, 2008), отражающие климатические изменения в целом – как потепления, так и похолодания, а также их датировки. В последней работе, кроме того, имеется часть дат финального периода плейстоцена на Русской равнине, соответствующих климатическим изменениям более низкого порядка, речь о которых шла выше. Кроме того, для сопоставления могут быть использованы данные возраста, полученные недавно для палеопочв и литологических горизонтов палеолитических стоянок в Костёнках (Anikovich et al, 2007). Название и возраст почв и литологического горизонта Костёнок (т.н. «CI-тефра») из этих источников следующиее:
- брянская почва – 24-25 тысяч лет,
- монастырская почва – 29 тысяч лет,
- CI-тефра (Костёнки) – 40 тысяч лет,
- «нижняя почва» (Костёнки) – 45-52 тысячи лет,
- александровская почва – 50-60 тысяч лет,
- стрелецкая почва – 70-80 тысяч лет.
Ископаемые почвы в разрезе ледниковых районов Русской равнины разделены лёссовыми слоями, образовавшимися в периоды оледенений и похолоданий. Вместе они образуют т.н. «педолитогенную» (почвенно-лёссовую) запись прошлых климатических эпох в осадочном «дневнике» природы. Такая запись свободна от субъективизма в оценке времени и характера климатических эпох. Согласно этим данным, кроме Молого-Шекснинского межледниковья, в Валдайском оледенении имело место ещё одно межледниковье и, соответственно, ещё одно оледенение, которые, вероятно, и путали все карты с хронологией и стратиграфией Плейстоцена-Палеолита как геологам, так и археологам-палеолитчикам.
И не только им. Из-за этой путаницы возникло «глобальное» заблуждение в отношении т.н. «мегафауны», которая, как считается, обитала на территории северной Евразии в самый разгар оледенения.
На самом деле мегафауна в период Вадлайского оледенения осваивала высокие широты в его промежутках – межледниковьях. И гибла всякий раз с началом очередного максимума. Такой вывод подтверждает работа петербургского археолога А.А.Чубура, посвящённая изучению времени существования на Русской равнине трёх видов мамонта: хозарского – в Микулинское межледниковье, и двух последующих (т.н. «раннего» и «позднего» типов) – в Валдайское время (Чубур, 1997), как раз соответствующих по времени этим двум межледниковьям. Разумеется, в 1997 году такой вывод сделать было нельзя, поскольку значительной частью палеолитчиков даже не признавалось существование Молого-Шекснинского межледниковья, не говоря уже о ещё одном, дополнительном.
Далее. Полная летопись оледенений-межледниковий, зафиксирована также в морских террасах разного уровня, поскольку оледенение всегда сопровождается регрессиями, а межледниковья, соответственно, трансгрессиями, причина которых - в эвстатических колебаний уровня Мирового океана. Определённости здесь ещё меньше, но некоторые реперные точки найти можно. К таким относятся: Онежская трансгрессия имевшая место в период Молого-Шекснинского межледниковья (которой соответствует Каргинская трансгрессия в Сибири и Монастырская трансгрессия в Средиземном море); и Позднемосковская трансгрессия в Микулинское межледниковье (которой соответсвует Тирренская трансгрессия в Средиземном море) (БСЭ под ред. Введенского, 1957). Онежская трансгрессия датирована 25 тысячами лет назад, что совпадает со временем образования Брянской почвы. Уровень Мирового океана тогда поднялся на 25 метров. Позднемосковская - примерно 100 тысячами лет назад.
В итоге получается - в первую очередь, из картины чередования ископаемых почв, что каждый ледниковый период (который включает, как известно, как оледенение, так и межледниковье) примерно равен 26 тысячам лет, что практически равно циклу прецессии, находящемуся в списке возможных астрономических причин наступления оледенений.
Осталось только найти точку отсчёта. Что сейчас сделать совсем не трудно – существуют специальная программа, позволяющая выполнить археоастрономические реконструкции любому пользователю ПК. Не вдаваясь в детали, сразу скажу результат – точка отсчёта отстоит от нашего времени на 12500 лет. Тогда Земля в перигелии была обращена к Солнцу южным своим полушарием (в принципе, подойдёт и точка афелия, это неважно). Начиная с этой точки отсчёта – 12500 лет назад, Земля входила в новый прецессионный цикл. Суть и смысл его состоит в том, что движущаяся вокруг Солнца по эллиптической орбите Земля в «перигелии» - ближней к Солнцу точки орбиты – обращена к светилу то южным своим полушарием (первый полупериод прецессии), то северным (второй полупериод прецессии).
Полный прецессионный цикл, называемый «большим годом», Земля завершает, как сказано выше, почти за 26 тысяч лет. При этом, когда Земля в перигелии обращена к Солнцу своей северной стороной – в северном полушарии наблюдается максимум оледенения, когда южной – в южном, как это имеет место в наше время (Бастриков, 2007).
Далее. Климатические изменения более низкого порядка имеют значительно меньшую продолжительность, и их хронология детально разработана для финального плейстоцена и голоцена – периода, который начался примерно 12 тысяч лет назад и продолжается ныне. Как оказалось, теория этих циклов предложена ещё в начале прошлого века Петтерсоном, который связывал их с констелляциями орбит Земли, Луны и Солнца, в результате чего на 12% возрастает величина приливообразующей силы, воздействующей на Землю. Это приводит к возникновению в океанах внутренних волн, поднимающих к поверхности огромные массы холодной воды, которая охлаждает и насыщает влагой атмосферные потоки, охлаждая и увлажняя, в конечном счёте, климат Земли. Тоже не вдаваясь в подробности, сразу скажу результат - их период примерно равен двум тысячам лет (Юрковец, 2010).
Все эти данные объединены в Таблицу 1.
Справа в таблице расположена климато-литологическая колонка, включающая данные о возрасте ископаемых почв и тефры CI Костёнок. Левая часть таблицы включает в себя временную шкалу (тысяч лет назад), пространственную координату (зодиакальное созвездие, в котором наблюдается восход Солнца в каждый из 2-х тысячелетних периодов), а также кривую прецессии за период более 80 тысяч лет с наложенными на неё циклами Петтерсона-Шнитникова (Юрковец, 2010).
И, наконец, в центре то, ради чего изначально были объединены эти сведения - данные Т. Карафет о возрасте основных кладов (Karafet et al, 2008). Эти данные идеально подходят для сопоставления с основными климатическими событиями в верхнем плейстоцене и голоцене, поскольку охватывают период в 70 тысячелетий и отражают только то, что здесь и требуется - ключевые события филогенеза. Филогенетические события – т.н. «времена жизни общих предков» объединённых гаплогрупп по результатам этого исследования составляют:
- СТ – 70,000
- CF – 68,900 (64,600 – 69,900)
- DE – 65,000 (59,100 – 68,300)
- E - 52,500 (44,600 – 58,900)
- E1b1 – 47,500 (39,300 – 54,700)
- F – 48,000 (38,700 – 55,700)
- IJ – 38,500 (30,500 – 46,200)
- I – 22,200 (15,300 – 30,000)
- K – 47,400 (40,000 – 53,900)
- P – 34,000 (26,600 – 41,400)
- R – 26,800 (19,900 – 34,300)
- R1 – 18,500 (12,500 – 25,700)

Таблица 1. Корреляции климатических событий.

Размещенное изображение

Как видно из таблицы, основные события филогенеза отчётливо коррелируют с пиковыми событиями на кривой прецессии, отражающей глобальные климатические потрясения, происходившие в далёком прошлом.
Так, общий предок кладов DE, IJ и R1a1 проживал в эпохи максимумов последних трёх оледенений, имевших место в северном полушарии. После окончания оледенений, являвшихся «бутылочными горлышками» для большинства ветвей Филогенетического дерева, эти объединённые гаплогруппы образовали клады, которые в первом приближении можно разделить на западные - Е и I, и восточные D и J. Что касается R1a1, то эта молодая гаплогруппа после окончания последнего оледенения широко распространилась по всей Европе и Азии, и выделение её территориально обособленных ветвей – вопрос изученности.
В промежутках между оледенениями, как следует из схемы, происходит интенсивное кладообразование в связи с расширением пригодного для обитания пространства. В приэкваториальной зоне климат в целом дрейфует в сторону оптимума, в средних широтах – к потеплению. В эти промежутки образуется много новых, географически обусловленных ветвей, составляющих крону современного дерева Y-хромосомы. Всего сейчас определено более трёхсот гаплогрупп (включая субклады) (Karafet et al, 2008).
Как следует из таблицы, в настоящее время Земля входит в свой самый жаркий период, поскольку происходит сложение максимума потепления, обусловленного прецессионным циклом и потепления, обусловленного циклом Петтерсона. Это и есть причина надвигающегося глобального потепления, в результате чего в ближайшем будущем возможен дальнейший подъём уровня моря, связанный с таянием ледников в северном полушарии, в первую очередь гренландского.
Сложение и «вычитание» большого и малого циклов разнонаправлено воздействуют уровень материковых водоёмов и уровень Мирового океана. Так, при сложении большого и малого максимумов в предыдущую эпоху – Молого-Шекснинское межледниковье, уровень Мирового океана поднялся на 25 метров (Онежская трансгрессия). В то же время уровень Каспия упал более, чем не 100 метров – Ахтубинско-ательская регрессия (Янина, 2009). Резкое падение уровня наблюдалось также и на всех озёрах Евразии. При сложении минимумов в периоды оледенений обратная картина - уровень Мирового океана подает более чем на сто метров, а на огромных просторах Евразии образуется система подпрудных водоёмов, вода из которых разгружается через систему спиллвеев в Атлантику, Тихий океан и Средиземное море.
Циклы более низкого порядка оказались применимы не только для уточнения филогенеза и истории распространения гаплогрупп. Ниже представлена Таблица 2 Корреляций климата и археологических культур для всего периода существования Гомо сапиенса. Как видно из данного сопоставления, смена археологических культур и эпох не просто обнаруживает корреляцию с климатическими циклами – она подчинена им. Столь выразительная связь климатических колебаний – больших и малых, с историей Гомо сапиенса подтверждает предложенную схему климатических корреляций.

Таблица 2 Корреляции климата и археологических культур

Размещенное изображение

Продолжение.

Размещенное изображение



Литература.

1. Verhoogen, J., Turner, F.J., Weiss, L.E., Wahrhaftig, C., Fyfe, W.S. The Earth. An Introduction to Physical Geology. Holt, Rinehart and Winston, Inc. New York – Chicago – San Francisco – Atlanta – Dallas – Montreal – Toronto – London – Sydny, 1970.
2. Сычева С.А., Гунова В.С., Симакова А.С. Два варианта строения позднеплейстоценовой покровной толщи перигляциальной области Русской равнины. – V Всероссийское совещание по изучению Четвертичного периода. М.: ГИН РАН, 2007.
3. Симакова А.Н. Развитие растительного покрова Русской равнины. М.: ГИН РАН, 2008.
4. Anikovich, M. V., et al. Early Upper Paleolithic in Eastern Europe and Implications for the Dispersal of Modern Humans. Science 12 January 2007.
5. Чубур А.А. Мамонты Верхнего Поочья: особенности популяции и связь с палеолитическим человеком. Археологические памятники среднего Поочья, вып. 6. Сборник научных трудов. Рязань, 1997.
6. БСЭ под ред. Введенского Б.А. ст. Четвертичный период (система). Том 47,М. 1957, 240-241.4.
7. Бастриков Ю.Л. Лихолетье. М.: 2007.
8. Юрковец В.П. Климатические корреляции. Вестник Российской Академии ДНК-генеалогии (ISSN 1942-7484), т.3, №2, 2010, 301-325.
9. Karafet, Tatiana M., et al, New Binary Polymorphisms Reshape and Increase Resolution of the Human Y Chromosomal Haplogroup Tree. www.genome.org on April 2, 2008.
10. Янина Т.А. Палеогеография бассейнов Понто-Каспия в плейстоцене по результатам малакофаунистического анализа. Атореферат диссертации на соискание ученой степени доктора географических наук. М.: МГУ, Географический факультет, 2009.


0 Комментарии

Copyright © 2018 Академия ДНК-генеалогии. Климатический филиал