Четвертичный период: плейстоцен и голоцен

Четвертичный период начался 2,58 миллиона лет назад и продолжается сейчас. Это самый короткий период фанерозоя, но именно в его отложениях особенно подробно записаны колебания климата, наступления ледников, перемещения береговых линий, эволюция людей и исчезновение многих крупных животных. Плейстоцен занимает почти всю его продолжительность, а последние 11 700 лет относятся к голоцену.

Четвертичный период нередко называют ледниковым. Такое упрощение передаёт важную черту времени, но скрывает главное: ледяные щиты неоднократно увеличивались и сокращались, между холодными фазами наступали тёплые межледниковья, а тропики и значительная часть Южного полушария не покрывались сплошным льдом. Это был мир повторяющихся перестроек, а не одна долгая зима.

Четвертичный период отличается не самим существованием льда, а частыми крупными колебаниями его объёма. Изменения орбиты задавали ритм, а ледяные щиты, океан, углекислый газ, растительность и пыль усиливали или ослабляли климатический ответ.

Четвертичный период в цифрах

Границы приведены по Международной хроностратиграфической шкале версии 2026/06. На шкале возраст 2,58 Ma означает 2,58 миллиона лет до современности, а 0,0117 Ma – 11 700 лет. Как соотносятся эон, эра, период, эпоха и век, объясняет обзор геологических эр.

Почему период называется четвертичным

Название сохранилось от ранней истории геологии. В XVIII веке породы делили на первичные, вторичные, третичные и четвертичные. Первые два термина давно исчезли из официальной шкалы, а «третичный» сохранился лишь как историческое обозначение палеогена и неогена. Отдельная страница о третичном периоде показывает, почему это слово ещё встречается в старых книгах.

С четвертичным получилось иначе: название закрепилось как официальное, хотя исходная схема устарела. Сегодня это не «четвёртый слой» и не условное время появления человека, а точно определённая часть кайнозойской шкалы. Она начинается у основания гелазского яруса 2,58 миллиона лет назад.

До 2009 года нижнюю границу четвертичного периода часто проводили выше, около 1,8 миллиона лет назад, а в более старых популярных книгах встречается дата 1,6 миллиона лет. Международное решение включило гелазский ярус в плейстоцен и сдвинуло основание периода к 2,58 миллиона лет. Поэтому старое число на исторической версии этой страницы было не опечаткой, но теперь оно не соответствует действующей шкале.

Где начинается четвертичный период

Эталон нижней границы расположен в разрезе Монте-Сан-Никола на Сицилии. Геологи узнают её не по одному крупному животному и не по первому леднику. Важны совокупность сигналов: положение относительно смены магнитной полярности Гаусс–Матуяма, морские микрофоссилии и астрономически настроенная последовательность осадков.

Граница с неогеновым периодом совпадает с основанием плейстоцена и гелазского яруса. К этому времени оледенение Северного полушария уже усиливалось. Следовательно, дата 2,58 миллиона лет не обозначает мгновенное замерзание планеты. Она даёт международный ориентир внутри процесса, начавшегося раньше и продолжившегося позже.

Две эпохи, но не две равные половины

Плейстоцен продолжался около 2,568 миллиона лет. Его название означает «наиболее новый», а границы внутри эпохи уточнялись особенно долго. Основание чибанского века утверждено по разрезу в префектуре Тиба в Японии. Нижняя граница позднего плейстоцена установлена на 129 тысячах лет, но международное название соответствующего яруса и его эталонный разрез ещё не утверждены. Поэтому в таблице стоит описательное название, а не выдуманный формальный термин.

Голоцен – короткая современная эпоха. Его начало привязано к резкому потеплению, зафиксированному в гренландском ледяном керне. Границы 8,2 и 4,2 тысячи лет назад также основаны на климатических сигналах, но это не означает, что каждое событие одинаково проявилось во всех частях планеты.

Климат работал как система связанных усилителей

Земная орбита меняется по нескольким ритмам. Эксцентриситет описывает форму орбиты, наклон оси влияет на сезонный контраст, а прецессия меняет положение сезонов относительно орбиты. Эти циклы перераспределяют солнечную энергию по широтам и сезонам. Особенно важным для северных ледяных щитов было летнее таяние: прохладное лето позволяло зимнему снегу сохраняться и накапливаться.

Одних орбитальных изменений недостаточно, чтобы объяснить весь размах температур и объёма льда. Белая поверхность снега отражает больше света, расширяющийся ледяной щит меняет циркуляцию атмосферы, океан перераспределяет тепло, а концентрации углекислого газа и метана усиливают климатический ответ. Пыль могла влиять на радиационный баланс и снабжение океана железом. Поэтому корректнее говорить об орбитальном ритме и внутренних обратных связях, а не об одной причине каждого оледенения.

Почему циклы стали длиннее

В раннем плейстоцене заметный ритм ледниковых циклов был близок к 41 тысяче лет и соответствовал изменениям наклона земной оси. Между приблизительно 1,2 и 0,8 миллиона лет назад произошёл среднеплейстоценовый переход. После него стали особенно выражены циклы примерно по 100 тысяч лет, а ледниковые максимумы сделались глубже.

Переход не объясняется появлением нового орбитального ритма: параметры орбиты менялись и раньше. Исследователи обсуждают постепенное истончение рыхлых пород под ледниками, изменение устойчивости ледяных щитов, перестройку океанической циркуляции и углеродного цикла. Вероятно, климатическая система перешла в другой режим из-за сочетания факторов. Это пример научного вопроса, где наблюдаемый результат установлен лучше, чем единственный механизм.

Ледниковье не было ледяным шаром

Во время максимальных оледенений гигантские щиты лежали на Северной Америке и севере Европы. Горные ледники расширялись в Альпах, на Кавказе, в Андах, Новой Зеландии и других регионах. Антарктида и Гренландия сохраняли собственные ледяные покровы. Но Сибирь восточнее крупных европейских щитов, значительная часть Аляски и сухая Берингия оставались без сплошного материкового льда.

Последний ледниковый максимум пришёлся примерно на 26,5–19 тысяч лет назад. Средняя температура планеты была примерно на 6 °C ниже доиндустриальной, однако региональные различия были огромны. В тропиках похолодание было слабее, чем у границ ледяных щитов, а сухость меняла экосистемы не меньше температуры.

Вода, запертая на суше в виде льда, понизила уровень Мирового океана примерно на 120 метров. Шельфы обнажились, Британия соединялась с материковой Европой, между Азией и Северной Америкой существовала Берингия, а Австралия и Новая Гвинея входили в единый массив Сахул. Такие мосты не были постоянными: при потеплении море возвращалось и снова разделяло популяции.

Межледниковья были самостоятельными мирами

Тёплые интервалы нельзя считать короткими паузами без собственной истории. Во время последнего межледниковья, примерно 129–116 тысяч лет назад, леса в Европе продвигались далеко к северу. В умеренных широтах жили прямобивневые слоны, а бегемоты распространялись севернее современного ареала. Уровень моря был выше нынешнего, хотя точная величина и время пиков зависят от реконструкции ледяных щитов.

Эта реконструкция передаёт сочетание животных, подтверждённое ископаемыми, но не изображает конкретный найденный эпизод. Цвет шерсти, расположение особей и погода являются художественными решениями. Присутствие бегемота на севере Европы говорит о более тёплых условиях, однако не позволяет одним фактом вычислить среднюю температуру всего континента.

Современный голоцен тоже является межледниковьем. Он отличается не полным климатическим покоем, а сравнительно устойчивыми границами ледяных щитов и меньшим размахом изменений, чем при переходе от ледникового максимума к межледниковью.

Мамонтовая степь: холодная, но продуктивная

Один из самых характерных биомов позднего плейстоцена называют мамонтовой степью или тундростепью. Она простиралась от Западной Европы через север Евразии до Берингии. Сухой климат, ветры и деятельность крупных травоядных поддерживали мозаику злаков, осок, разнотравья и кустарников. Это была не современная тундра и не бескрайняя однообразная степь.

Здесь жили мамонты, лошади, бизоны, северные олени, сайгаки и шерстистые носороги. Среди хищников встречались львы, волки, гиены и росомахи. Животные перемещались вслед за кормом, снегом и сезонными водоёмами, поэтому карта ареала одного вида менялась вместе с климатом.

Не все знаменитые гиганты были обитателями холода. Мегатерий населял Южную Америку, дипротодонт – Австралию, а смилодоны жили в Америках. Объединять их на одной «ледниковой» картинке удобно для массовой культуры, но биогеографически неверно. Публичный каталог животных ледникового периода позволяет сравнить эти региональные фауны без смешения материков.

Ла-Бреа и ловушка сохранности

Асфальтовые выходы Ранчо-Ла-Бреа в Калифорнии сохранили десятки тысяч костей позднеплейстоценовых животных. Вязкая поверхность задерживала травоядное, его туша привлекала хищников и падальщиков, а новые животные попадали в ту же ловушку. Так возникло необычное скопление, где хищники представлены непропорционально часто.

Количество костей в местонахождении нельзя напрямую превращать в перепись живой экосистемы. Тафономический фильтр усилил долю тех животных, которых особенно привлекала добыча. Это один из наглядных примеров того, почему палеонтологи изучают не только список видов, но и путь остатков от гибели до раскопок.

Люди стали глобальным фактором

В начале четвертичного периода род Homo уже существовал в Африке. Находки из Дманиси в Грузии показывают, что ранние люди покинули Африку не позднее примерно 1,85–1,77 миллиона лет назад. У них сочетались сравнительно небольшой мозг, человеческие пропорции конечностей и простые каменные орудия. Это опровергает старую идею, будто далёкое расселение стало возможным только после появления большого мозга и сложной техники.

Позднее представители Homo erectus расселились по значительной части Старого Света. В среднем и позднем плейстоцене существовало несколько человеческих линий. Неандертальцы жили в Европе и Западной Азии, денисовцы известны по небольшому числу костей и обширному генетическому наследию, а человек разумный возник в Африке и затем распространился по миру.

Древняя ДНК показала, что эти линии не были полностью изолированы. Предки многих современных людей получили часть генов от неандертальцев, а некоторые популяции Азии и Океании – от денисовцев. Поэтому история человечества напоминает сеть расселений, разделений и повторных встреч, а не прямую лестницу, где один вид последовательно заменял другой.

Материальная культура тоже сохраняется неравномерно. Камень переживает сотни тысяч лет, дерево и волокна обычно исчезают. Пещерные рисунки относятся лишь к поздней части этой истории и не обозначают внезапное возникновение мышления.

Почему исчезла мегафауна

В конце плейстоцена и в голоцене многие крупные животные исчезли. Время потерь различалось: Австралия лишилась значительной части гигантов раньше Америк, на материковой Евразии часть видов пережила последний ледниковый максимум, а на островах некоторые популяции сохранялись тысячелетиями.

Единственной причины для всей планеты не найдено. Исследователи проверяют несколько типов свидетельств.

Климат и местообитания

Быстрые потепления и похолодания меняли растительность, снежный покров и доступность воды. Когда мамонтовая степь сокращалась, холодолюбивые животные теряли привычную мозаику кормов. Однако климатические колебания происходили и раньше, а виды реагировали неодинаково. Одни меняли ареал, другие сокращались, третьи сохранялись.

Охота и освоение материков

На некоторых континентах сокращение крупных животных совпало с распространением людей и охотничьих технологий. Есть археологические места разделки туш и кости с повреждениями от орудий. Но отсутствие таких следов не доказывает отсутствие человеческого влияния: редкая охота на медленно размножающихся животных могла быть демографически важной и оставлять мало находок.

Сочетание нагрузок

Наиболее реалистичная картина часто видоспецифична. Малочисленная популяция, уже сжатая изменением климата, могла хуже выдерживать охоту, пожары или конкуренцию. В другой области главной могла быть утрата растительности. Подробный разбор этой дискуссии дан в материале о загадке исчезновения мегафауны.

Особенно ценны поздние островные убежища. Мамонты пережили материковые популяции на острове Врангеля и исчезли примерно четыре тысячи лет назад. Этот случай показывает, что «вымирание мамонтов» не было одним мгновенным событием.

Другие поздние потери происходили уже в хорошо освоенных людьми островных экосистемах. Так исчезли новозеландские моа и крупный гусь Cnemiornis. Их нельзя механически объединять с плейстоценовым исчезновением эласмотерия или южноамериканской хищной птицы титаниса: время, среда и доказательства различаются.

Голоцен: короткая эпоха больших последствий

Голоцен начался 11 700 лет назад после резкого завершения холодной фазы позднего плейстоцена. Ледяные щиты отступали, уровень моря повышался, леса возвращались в умеренные широты. Береговая линия менялась настолько быстро, что многие ранние прибрежные поселения сегодня находятся под водой.

Около 8,2 тысячи лет назад произошло заметное похолодание, особенно хорошо записанное в Северной Атлантике и Европе. Его связывают с поступлением пресной воды после прорыва приледниковых озёр и ослаблением океанической циркуляции. Событие было коротким по геологическим меркам и не одинаковым повсюду.

Граница 4,2 тысячи лет назад отделяет мегхалайский век. В отдельных регионах к этому времени относятся засухи и культурные кризисы, но современные обзоры не подтверждают единый синхронный глобальный катаклизм. Формальная граница удобна для корреляции, а не служит доказательством одинаковой причины всех исторических изменений.

Земледелие и скотоводство возникали независимо в нескольких регионах и преобразовывали ландшафты. Вырубка, огонь, выпас, орошение и перемещение видов усиливали человеческое влияние. По мере роста населения оно стало заметно в осадках, пыльце, угле, химическом составе атмосферы и темпах вымирания.

Антропоцен пока не официальная эпоха

Слово «антропоцен» широко используется для обозначения времени сильного воздействия человека на планету. Предлагалось сделать его официальной эпохой и провести начало в середине XX века по глобальному распространению техногенных радионуклидов.

В 2024 году Международный союз геологических наук и Международная комиссия по стратиграфии отклонили предложение о формальной эпохе антропоцена. Следовательно, по действующей шкале мы живём в четвертичном периоде, голоценовой эпохе и мегхалайском веке. Это решение не отрицает масштаб человеческого воздействия. Оно означает, что конкретный вариант новой хроностратиграфической единицы не прошёл процедуру утверждения. Термин продолжает использоваться как неформальное понятие и как название процесса.

Как читают четвертичную летопись

Четвертичные события восстанавливают по независимым архивам, каждый из которых отвечает на свои вопросы.

• Ледяные керны сохраняют пузырьки древнего воздуха, изотопный состав снега, пыль и вулканический пепел.
• Морские керны содержат раковины микрофоссилий и химические сигналы температуры, объёма льда и продуктивности океана.
• Озёрные отложения и торфяники записывают пыльцу, уголь, водоросли и местные изменения растительности.
• Лёссовые толщи отражают периоды пыленакопления и развития почв.
• Радиоуглеродное датирование работает на сравнительно молодом органическом материале, но требует калибровки и имеет предел применимости.
• Калий-аргоновые методы, палеомагнетизм и слои вулканического пепла помогают датировать более древние участки.
• Древняя ДНК раскрывает родство, смешение популяций и присутствие организмов даже там, где не найден полный скелет.

Ни один архив не является идеальной записью всей планеты. Ледяной керн подробно описывает атмосферу и конкретный ледяной щит, пыльца – растительность вокруг бассейна, а кости – лишь животных, чьи остатки сохранились и были найдены. Надёжная реконструкция появляется при совпадении нескольких линий данных.

В обширном каталоге древних млекопитающих представлены линии, существовавшие задолго до четвертичного периода и пережившие его начало. Это помогает увидеть, что плейстоценовая фауна возникла не внезапно: она унаследовала результат миллионов лет неогеновой эволюции.

Что делает четвертичный период особенным

Четвертичная летопись ближе к настоящему, поэтому в ней сохраняются кости, ДНК, пыльца, следы, орудия и климатические сигналы с недоступной для более древних периодов подробностью. Но богатство данных не устраняет неопределённость. Точная дата последней найденной кости не всегда равна дате исчезновения вида, локальный климатический сигнал не обязательно глобален, а художественная реконструкция не заменяет ископаемое свидетельство.

Этот период связывает геологическую и человеческую историю. Ледяные щиты перестраивали материки, низкий уровень моря открывал пути расселения, экологические кризисы меняли фауны, а люди из одного из участников экосистем превратились в силу планетарного масштаба. Другие страницы этого длинного рассказа собраны в каталоге кайнозойской эры. Четвертичный период не закончился: его последняя глава пишется сейчас.