Подобное явление нередко наблюдается в средних широтах, где длительные и сильные похолодания приводят к значительному сокращению численности многих видов животных и иногда даже к полному исчезновению некоторых видов. Особенно сильные похолодания вызывают сокращение ареалов наименее морозостойких растений.
Не всем известно, что необычно жаркая погода также может приводить к массовой гибели животных. Так, например, в 1932 г. в Южной и Центральной Австралии, где в течение более двух месяцев температура воздуха была выше 38 °C, погибло множество птиц.
Еще один пример сравнительно часто возникающей локальной климатической катастрофы связан с аномальным развитием атмосферных процессов при проникновении теплых тропических вод к югу вдоль западного побережья Южной Америки — так называемое явление Эль-Ниньо. В этом случае холодные воды Перуанского течения, богатые питательными веществами и содержащие значительное количество растворенного в них кислорода, на большом пространстве перекрываются теплыми водами, что разрушает цепи питания, поддерживающие в этой области существование громадных популяций рыб. Исчезновение рыб приводит к массовой гибели птиц, питающихся рыбой, и создает угрозу голода для значительной части населения прибрежных районов, существование которого поддерживается промыслом рыбы.
Общей чертой всех локальных климатических катастроф является то, что, хотя в ряде случаев эти катастрофы и приводят к тяжелым последствиям, они редко являются причиной полного вымирания тех или иных видов животных и растений. Это объясняется, во-первых, способностью большинства живых организмов быстро восстанавливать численность своих популяций даже после ее многократного сокращения и, во-вторых, возможностью сохранения этих организмов в районах с более благоприятными условиями окружающей среды. Исключением из этого правила могут быть организмы, которые до возникновения климатической катастрофы уже были малочисленными и занимали небольшое пространство, т. е., по существу, находились на грани вымирания.
Переходя к глобальным климатическим катастрофам, отметим, что они соответствуют случаю вымирания многих видов организмов в результате быстрого изменения климата или на всем земном шаре, или на столь большой его части, которая охватывает ареалы многих представителей животного и растительного царств. Следует особенно подчеркнуть значение фактора времени в возникновении глобальных климатических катастроф.
Даже сравнительно крупные изменения климата, которые развивались на протяжении многих тысяч и тем более миллионов лет, не приводили, как показывают данные палеонтологии, к массовому вымиранию организмов. Наиболее яркие примеры таких изменений климата относятся к случаям развития обширных оледенений, в частности хорошо изученных оледенений плейстоцена.
В ледниковые эпохи этого времени (которое продолжалось около 1 млн лет) резко изменялись климатические условия в тех областях средних и высоких широт, где возникали оледенения. Одновременно с этим изменялся климат на всех широтах, включая тропики, где наряду с некоторым похолоданием существенно менялись условия увлажнения.
Эти значительные изменения климата, оказавшие очень большое влияние на живую природу, не приводили к массовым вымираниям организмов. Причина этого была проста — при медленных изменениях климата не происходило разрушения экологических систем. Эти системы сохранялись в определенных географических зонах, которые перемещались по мере изменения климата. В средних широтах северного полушария при похолоданиях такое перемещение происходило в основном с севера на юг.
При этом и в структуре географических зон, и в экологических системах развивались постепенные изменения, способствующие эволюции организмов, входящих в эти системы. Однако массового вымирания организмов в таких случаях не возникало.
Легко представить себе, что случилось бы с животными и растениями, если бы аналогичные изменения климата произошли не за тысячи лет, а за один-два года. Не подлежит сомнению, что в таком случае имела бы место грандиозная экологическая катастрофа, связанная с вымиранием множества видов животных и растений.
В первом очерке этого сборника говорится, что такая катастрофа может возникнуть при значительном увеличении массы твердых и жидких частиц (аэрозоля) на высотах в 10–20 км, т. е. в нижней стратосфере. Частицы размером в 0,1–1,0 мкм, попавшие в стратосферу, задерживаются там в течение десятков месяцев. Аэрозольные частицы указанного размера ослабляют приток солнечной радиации, поступающей в нижние слои воздуха, что приводит к изменению климата в сторону похолодания.
Сравнительно часто масса аэрозоля в стратосфере возрастает после взрывных вулканических извержений, когда взрыв выбрасывает в высокие слои воздуха твердые частицы и содержащие серу газы, из которых формируются маленькие капли концентрированной серной кислоты.
Первым, кто обратил внимание на возможное влияние на климат газов и пыли от извержений вулканов, был Б. Франклин. Он высказал мнение, что именно крупное извержение вулкана в 1783 г. вызвало «сухой туман», т. е. мглу, сопровождавшуюся холодным летом и низкими урожаями в Европе и Северной Америке. В дальнейшем другие авторы установили, что после вулканического извержения взрывного характера происходит резкое уменьшение солнечной радиация, достигающей земной поверхности. В таких случаях среднее для больших территорий значение прямой радиации в течение нескольких месяцев или лет может уменьшиться на 10–20 %.
За время существования мировой сети метеорологических станций (которое, как можно условно считать, начинается с 1880 г.) было несколько крупных извержений взрывного типа, из которых одно произошло совсем недавно (в 1982 г. вулкан Эль-Чичон в Мексике). Наиболее сильным из взрывных извержений, происшедших в это время, было извержение вулкана Кракатау (1883 г. в Индонезии). После этого извержения в атмосферу было выброшено примерно 20 км3 пемзы и пепла, причем в результате взрыва возникли морские волны, пересекшие весь Тихий океан и проникшие в Атлантический. Во всем мире после извержения наблюдались необычайно яркие закаты, которые объяснялись влиянием на рассеянную солнечную радиацию резкого увеличения массы стратосферного аэрозоля.
Точно определить понижение температуры нижнего слоя атмосферы после извержения Кракатау трудно, поскольку в начале 80-х годов прошлого века мировая сеть метеорологических наблюдений была еще очень редка и несовершенна. Можно предполагать, что понижение средней температуры в северном полушарии составляло примерно 0,5 °C.
Гораздо большие по сравнению с Кракатау взрывные извержения происходили в более раннее время. Самым значительным за последние два столетия было извержение вулкана Тамбора (1815 г., Индонезия), в результате которого в атмосферу поступили 150–180 км3 пемзы и пепла.
Из ограниченных данных метеорологических наблюдений, имевшихся для этого времени, нельзя сколько-нибудь точно оцепить среднее понижение температуры воздуха после извержения вулкана Тамбора. Ясно, однако, что это понижение было довольно неравномерным и в ряде областей достигало нескольких градусов. В частности, летом 1816 г. в Европе и Северной Америке была столь низкая температура, что этот год получил название «года без лета» (причина такого явления в то время была неизвестна). Извержение вулкана Тамбора заслуживает внимания как ближайшее к нам по времени извержение, вызвавшее изменение климата, которое при его сравнительной непродолжительности нанесло заметный ущерб живой природе. В частности, из-за резкого снижения урожаев в ряде районов, очень далеких от вулканов, погибли от голода многие тысячи людей.
Для всего исторического периода (т. е. нескольких последних тысячелетий) данные о сильных извержениях взрывного типа можно получить путем химического анализа слоев льда крупных ледников, сформированных за длительные интервалы времени. В этих слоях сохраняются соединения серы, осажденные на поверхности льда из атмосферы после взрывных вулканических извержений.
