Введение

Третья эпоха палеогенного периода

Олигоцен (/ipa/'/ɒ//l//ᵻ//ɡ//ə//s//iː//n//, // //ɡ//oʊ// / OLəgəseen, goh) — геологическая эпоха палеогенного периода, охватывающая период примерно от 33,9 до 23 миллионов лет назад (33,9–23,03 млн лет). Как и в случае с другими более ранними геологическими периодами, горные породы, определяющие эту эпоху, хорошо изучены, однако точные даты её начала и окончания остаются несколько неопределенными. Название «Олигоцен» было предложено в 1854 году немецким палеонтологом Генрихом Эрнстом Бейрихом на основе его исследований морских отложений в Бельгии и Германии. Название происходит от древнегреческих слов ὀλίγος (olígos, «мало») и καινός (kainós, «новый») и отражает скудность сохранившихся видов моллюсков. Олигоцену предшествует эоценовая эпоха, а следует миоценовая эпоха. Олигоцен является третьей и заключительной эпохой палеогенного периода. Олигоцен часто рассматривается как важный переходный период, связующее звено между архаичным миром тропического эоцена и более современными экосистемами миоцена. Ключевые изменения в олигоцене включали глобальное распространение степей и сокращение ареала тропических широколиственных лесов до экваториальной зоны. Начало олигоцена отмечено значительным вымиранием, известным как Гранде-Купюр, которое характеризовалось заменой европейской фауны азиатской, за исключением эндемичных семей грызунов и сумчатых. В отличие от этого, граница олигоцена и миоцена не определяется каким-либо легко идентифицируемым глобальным событием, а устанавливается по региональным границам между более теплым поздним олигоценом и относительно более холодным миоценом.

Тектоника и палеогеография

В эпоху олигоцена континенты продолжали дрейфовать к своим нынешним позициям. Антарктида стала более изолированной по мере образования глубоководных каналов между Антарктидой и Австралией, а также Южной Америкой. Австралия очень медленно отделялась от Западной Антарктиды со времён юрского периода, однако точное время формирования океанических каналов между двумя континентами остаётся неясным. Тем не менее, по одной из оценок, глубокий канал существовал между ними к концу раннего олигоцена. Время образования прохода Дрейка между Южной Америкой и Антарктидой также неопределённо, оценки варьируются от 49 до 17 млн лет назад (ранний эоцен – миоцен), но океаническая циркуляция через проход Дрейка могла установиться и к концу раннего олигоцена. Это могло быть прервано временным сужением прохода Дрейка в период с середины до конца олигоцена (29–22 млн лет назад) до середины миоцена (15 млн лет назад). Реорганизация океанических тектонических плит северо-восточной части Тихого океана, начавшаяся в палеоцене, завершилась в олигоцене с прибытием зон разломов Мюррея и Мендосино в североамериканскую зону субдукции. Это вызвало сдвиговые движения вдоль разлома Сан-Андреас и тектонику растяжения в провинции Бассейн и Хребет, прекращение вулканизма к югу от Каскадных гор и вращение многих западных терранов Северной Америки по часовой стрелке. Скалистые горы достигли своего максимального развития. В западной части Северной Америки сформировалась новая вулканическая дуга, расположенная вдали от побережья и простирающаяся от центральной Мексики через вулканическое поле Могольон-Датил до вулканического поля Сан-Хуан, затем через Юту и Неваду к предкам Северных Каскадов. Огромные отложения пепла из этих вулканов образовали группы Уайт-Ривер и Арикари на Высоких равнинах, известные своими богатыми ископаемыми. Между 31 и 26 млн лет назад базальты континентального наводнения Эфиопии и Йемена были внедрены крупной магматической провинцией Восточной Африки, которая также инициировала рифтогенез вдоль Красного моря и Аденского залива. Альпы быстро поднимались в Европе, поскольку Африканская плита продолжала надвигаться на север на Евразийскую плиту, изолируя остатки Тетиса. Уровень моря в олигоцене был ниже, чем в раннем эоцене, что привело к обнажению обширных прибрежных равнин в Европе, а также на побережьях Мексиканского залива и Атлантического океана в Северной Америке. Море Обик, отделявшее Европу от Азии, отступило в начале олигоцена, образовав постоянную сухопутную связь между континентами. Море Паратетис простиралось от нынешнего Балканского полуострова через Центральную Азию до района Тянь-Шаня в современном Синьцзяне. По-видимому, в начале олигоцена существовал сухопутный мост между Северной Америкой и Европой, поскольку фауны этих двух регионов очень похожи. Однако к концу олигоцена в Европе произошло кратковременное морское вторжение. Механизм поднятия Гималаев в олигоцене остаётся недостаточно изученным. Одна из последних гипотез предполагает, что отдельный микроконтинент столкнулся с Южной Азией в начале эоцена, а сама Индия столкнулась с Южной Азией лишь к концу олигоцена. Тибетское плато, возможно, достигло почти своей нынешней высоты к концу олигоцена. Анды впервые стали крупной горной цепью в олигоцене, когда субдукция стала более прямой в прибрежной зоне.

Климат

Климат в олигоцене отражал общую тенденцию к охлаждению после климатического оптимума раннего эоцена. Это трансформировало климат Земли из парникового в ледниковый.

Переход эоцено-олигоценовый и событие Oi1

Переход эоцена-олигоцена был крупным событием охлаждения и реорганизации биосферы, являясь частью более широкой тенденции глобального охлаждения, продолжавшейся от бартоновского до рупелианского возраста. Переход отмечен событием Oi1 – экскурсией изотопов кислорода, произошедшей приблизительно 33,55 миллиона лет назад, во время которой соотношение изотопов кислорода уменьшилось на 1,3‰. Около 0,3–0,4 этой величины, по оценкам, связано с крупным расширением антарктических ледяных щитов. Остальные 0,9–1,0‰ были обусловлены глобальным похолоданием. Переход, вероятно, произошел в три тесно расположенных этапа в период с 33,8 до 33,5 млн лет назад. К концу перехода уровень моря снизился на [значение отсутствует в оригинале], а площадь ледяных щитов увеличилась на 25% по сравнению с современным уровнем. Последствия перехода можно увидеть в геологической летописи во многих точках мира. Объемы льда росли по мере снижения температуры и уровня моря. Пляжные озера Тибетского плато исчезли в период перехода, что свидетельствует об охлаждении и аридизации центральной Азии. Подсчеты пыльцы и спор в морских отложениях Норвежско-Гренландского моря указывают на снижение зимних температур на высоких широтах примерно на [значение отсутствует в оригинале] непосредственно перед событием Oi1. Данные бурения в районе Юго-Восточных Фарерских островов свидетельствуют о том, что глубоководное течение из Северного Ледовитого океана в Северную Атлантику началось в раннем олигоцене. Наиболее полные наземные данные о климате олигоцена поступают из Северной Америки, где температура снизилась на [значение отсутствует в оригинале] в самом раннем олигоцене. Это изменение прослеживается от Аляски до побережья Мексиканского залива. Палеопочвы верхнего эоцена отражают годовое количество осадков более 1 метра, но в раннем олигоцене количество осадков составляло менее половины этой величины. В центральной части Северной Америки охлаждение составило 8,2 ± 3,1 °C за период в 400 000 лет, хотя признаков значительного увеличения засушливости в этот интервал немного. Наличие обломков льда в Норвежско-Гренландском море указывает на появление ледников в Гренландии к началу олигоцена. Континентальные ледяные щиты Антарктиды достигли уровня моря в период перехода. Обломки льда раннеолигоценового возраста в море Уэдделла и на плато Кергелен в сочетании со сдвигом изотопа Oi1 предоставляют однозначные доказательства существования континентального ледяного щита в Антарктиде в раннем олигоцене. Причины перехода эоцена-олигоцена еще не полностью выяснены. Время не соответствует воздействию известных ударных событий или вулканической активности на Эфиопском нагорье. Были предложены два других возможных фактора изменения климата, не исключающих друг друга. Первый – теплоизоляция континента Антарктиды в результате развития Антарктического циркумполярного течения. Другая возможность, для которой имеется значительное количество доказательств, – снижение уровня углекислого газа в атмосфере (pCO2) в период перехода. Климатическое моделирование показывает, что оледенение Антарктиды произошло только при снижении pCO2 ниже критического порогового значения. Соотношения изотопов кислорода брахиопод из Новой Зеландии указывают на развитие прото-субтропической конвергенции в раннем олигоцене, при этом северная часть Новой Зеландии имела субтропический климат, а южная и восточная части охлаждались холодной субантарктической водой.

Климат среднего олигоцена и событие Oi2

Климат олигоцена после эоцен-олигоценового события изучен недостаточно хорошо. В среднем олигоцене наблюдалось несколько импульсов оледенения, примерно в период сдвига изотопов кислорода Oi2. Это привело к самому значительному падению уровня моря за последние 100 миллионов лет – примерно на [значение опущено в оригинале]. Это отражается в среднем олигоцене в врезах континентальных шельфов и несоответствиях в морских отложениях по всему миру. Некоторые данные указывают на то, что климат оставался теплым на высоких широтах, даже когда ледяные щиты циклически росли и отступали в ответ на орбитальные воздействия и другие факторы, влияющие на климат. Другие данные свидетельствуют о значительном похолодании на высоких широтах. Трудность может быть связана с сильными региональными различиями в реакции на изменения климата. Свидетельства относительно теплого олигоцена указывают на загадочное климатическое состояние, не являющееся ни "тепличным", ни "ледниковым".

Потепление позднего олигоцена

В позднем олигоцене (26,5 - 24 млн лет назад) вероятно наблюдалась тенденция к потеплению, несмотря на низкие уровни pCO2, хотя это, по-видимому, различается в зависимости от региона. Однако Антарктида оставалась сильно оледеневшей в течение этого периода потепления. Потепление позднего олигоцена прослеживается по данным анализа пыльцы с Тибетского плато, которые также свидетельствуют о том, что южноазиатский муссон уже сформировался к концу олигоцена. Около 25,8 млн лет назад южноазиатский муссон пережил эпизод значительного усиления, вызванный поднятием Тибетского плато. В проливе МакМурдо и на острове Короля Джорджа зарегистрировано длительное, 400 000-летнее оледенение на границе олигоцена и миоцена.

Биосфера

Климат раннего эоцена был очень теплым, и крокодилы с умеренными растениями процветали к северу от Полярного круга. Тенденция к охлаждению, начавшаяся в середине эоцена, продолжалась в олигоцене, впервые за фанерозой приведя оба полюса к температурам ниже нуля. Охлаждение климата, наряду с образованием одних и закрытием других сухопутных мостов, привело к глубокой реорганизации биосферы и утрате таксономического разнообразия. К концу олигоцена разнообразие наземных животных и морских организмов достигло фанерозойского минимума, а умеренные леса и джунгли эоцена сменились лесами и кустарниковой растительностью. Закрытие Тетисского океана привело к уничтожению его тропической биоты.

Флора

Oi1 событие перехода эоцена-олигоцена покрыло континент Антарктиды ледяными щитами, оставив Нотофагус, а также мхи и папоротники, сохранившиеся на периферии Антарктиды в условиях тундры. Цветковые растения продолжали распространяться по всему миру, по мере того как тропические и субтропические леса сменялись умеренными лиственными лесами. Открытые равнины и пустыни становились все более распространенными, а травы расширяли свой ареал из прибрежных местообитаний эоцена, распространяясь на открытые пространства. Снижение pCO2 благоприятствовало фотосинтезу C4, который встречается только у цветковых растений и особенно характерен для трав. Однако даже к концу периода травы еще не были достаточно распространены для формирования современных саванн. В Северной Америке значительная часть густых лесов была заменена пятнистой кустарниковой растительностью с прибрежными лесными массивами, а также здесь встречались личи и типичные умеренные древесные растения, такие как розы, буки и сосны. Бобовые распространились, в то время как осоки и папоротники продолжали расширять свой ареал. В Европе на растительные сообщества все сильнее влияла усиливающаяся сезонность, связанная с активностью лесных пожаров. Мегафоссильная флора Ха Лонга из формации Донг Хо олигоценового возраста свидетельствует о том, что олигоценовая флора территории современного Вьетнама была очень похожа на его современную флору.

Фауна

Большинство современных семейств млекопитающих сформировались к концу олигоцена. Среди них были примитивные трехпалые лошади, носороги, верблюды, олени и пекари. Хищники, такие как собаки, нимравиды, медведи, ласки и еноты, начали вытеснять креодонтов, доминировавших в палеоцене в Старом Свете. Грызуны и кролики претерпели значительную диверсификацию благодаря увеличению подходящих мест обитания для наземных семяедов, в то время как места обитания белок, питающихся орехами и плодами, сокращались. Приматы, ранее обитавшие в Евразии, сократили свой ареал до Африки и Южной Америки. Многие группы, такие как лошадиные, энтелодонты, носороги, мерикоидодонты и верблюдовые, стали более приспособлены к бегу, адаптируясь к распространяющимся равнинам по мере отступления эоценовых тропических лесов. Бронтотерии вымерли в раннем олигоцене, а креодонты – за пределами Африки и Ближнего Востока в конце периода. Мультитуберкуляты, древняя линия примитивных млекопитающих, возникшая еще в юрском периоде, также вымерли в олигоцене, за исключением гондванатересов. Переход эоцена-олигоцена в Европе и Азии известен как Гранде-Копюр. Снижение уровня моря закрыло Тургайский пролив через Обикское море, ранее отделявший Азию от Европы. Это позволило азиатским млекопитающим, таким как носороги и жвачные, проникнуть в Европу и привести к вымиранию эндемичных видов. Незначительные смены фауны происходили одновременно с событием Oi2 и к концу олигоцена. В Евразии наблюдалась значительная диверсификация млекопитающих, включая гигантских индрикотериев, достигавших в холке и весивших до 20 тонн. Парацератерий был одним из крупнейших наземных млекопитающих, когда-либо существовавших на Земле. Однако индрикотерии были исключением из общей тенденции к тому, что олигоценовые млекопитающие были значительно меньше, чем их эоценовые предки. Самые ранние олени, жирафы, свиньи и крупный рогатый скот появились в середине олигоцена в Евразии. Первый представитель семейства кошачьих, Proailurus, возник в Азии в конце олигоцена и распространился в Европу. Миграция между Азией и Северной Америкой была ограничена. Охлаждение центральной части Северной Америки в переходный период эоцена-олигоцена привело к значительной смене гастроподов, амфибий и рептилий. Млекопитающие пострадали в меньшей степени. Мерикоидодонты, эндемичная американская группа, были очень разнообразны в это время. Австралия и Южная Америка оказались географически изолированными и развили свою собственную уникальную эндемичную фауну, включая обезьян Нового и Старого Света. Южноамериканский континент был домом для таких животных, как пиротерии и астрапотерии, а также литоптерны и нотоунгуляты. Себекозухии, птицы-терроры и плотоядные метатерии, такие как борхьяениды, оставались доминирующими хищниками. Африка также была относительно изолирована и сохранила свою эндемичную фауну, включая мастодонтов, гираксов, арсиноитериев и другие архаичные формы. Египет в олигоцене представлял собой среду пышных лесистых дельт. Тем не менее, в раннем олигоцене произошло значительное сокращение разнообразия многих клад афроарабских млекопитающих, включая гиенодонтов, приматов, гистикогнатов и аномалуроидных грызунов. В течение олигоцена тетийская горячая точка морского биоразнообразия рухнула по мере сокращения Тетисского океана. Моря вокруг Юго-Восточной Азии и Австралии стали новой доминирующей точкой морского биоразнообразия. В море 97% видов морских улиток, 89% моллюсков и 50% иглокожих из прибрежных районов Мексиканского залива не пережили ранний олигоцен. Появились новые виды, но общее разнообразие уменьшилось. Холодноводные моллюски мигрировали по Тихоокеанскому побережью из Аляски и Сибири. Морские животные олигоценовых океанов напоминали современную фауну, такую как двустворчатые моллюски. Известняковые циратулиды появились в олигоцене. В олигоцене появились рыбы-попугаи, поскольку центр морского биоразнообразия переместился с Центральной Тетиды на восток в Индо-Тихоокеанский регион. Ископаемые останки морских млекопитающих в этот период немного фрагментарны и менее известны, чем в эоцене или миоцене, но некоторые окаменелости были найдены. Киты-балены и зубатые киты только что появились, а их предки, археоцетовые киты, начали сокращать свое разнообразие из-за отсутствия эхолокации, которая была очень полезна по мере того, как вода становилась холоднее и мутнее. Другие факторы их упадка могли включать изменения климата и конкуренцию с современными китами и требуховыми акулами, которые также появились в эту эпоху. Ранние десмостилии, такие как Behemotops, известны по олигоцену. Ластоногие появились к концу эпохи от предка, похожего на выдру.

Океаны

В олигоцене начинается формирование современной океанической циркуляции, вызванное тектоническими сдвигами, приводящими к открытию и закрытию океанических проходов. Охлаждение океанов началось еще до границы эоцена и олигоцена.

Открытие Тасманских ворот

Другим крупным океаническим проходом, открывшимся в этот период, был Тасманов пролив, или Тасманские ворота, в зависимости от источника, между Австралией и Антарктидой. Временные рамки его открытия вызывают меньше споров, чем в случае прохода Дрейка, и общепринято считать, что это произошло около 34 миллионов лет назад. По мере расширения пролива усиливалось Антарктическое циркумполярное течение.

Закрытие морского пути Тефида

Тефисский океан был не проливом, а полноценным морем. Его закрытие в олигоцене оказало значительное влияние как на океаническую циркуляцию, так и на климат. Столкновения Африканской плиты с Европейской плитой и Индийского субконтинента с Азиатской плитой прервали существование Тефисского океана, который обеспечивал океаническую циркуляцию в низких широтах.