Контрольная работа: Природа и климат четвертичного периода
3. Развитие органического мира
Периодически наступавшие оледенения вызывали колебания уровня Мирового океана, эпиконтинентальных морей и озёр, влияли на эрозионную деятельность рек и наложили отпечаток на состав и размещение органического мира. В межледниковые эпохи природные условия напоминали современные. Особенностями этих эпох являлись миграция в сторону полюсов и сильное расширение поясов тёплого климата.
Конец плиоцена и начало плейстоцена – один из величайших рубежей в истории органического мира. Около 3-4 млн. лет назад появились первые предки человека. На фоне этого грандиозного события все остальные видоизменения в составе органического мира кажутся не столь существенными, хотя сами по себе они очень важны. В течение четвертичного периода окончательно оформился современный облик растительного и животного мира. Многие представители теплолюбивой флоры и фауны вымерли. Однако нельзя не отметить, что исчезновение ряда крупных млекопитающих во второй половине плейстоцена, очевидно, было связано с деятельностью первобытного человека. Необыкновенно широкое распространение в растительном царстве получили травы.
Очень сильно в четвертичном периоде были выражены миграции различных групп организмов под непосредственным влиянием климатических условий. Растительный покров субтропического и тропического поясов по существу оставался прежним. Лишь изменение влажности в межледниковые и ледниковые эпохи (во время межледниковый в низких широтах увеличивалась засушливость и наступала ксеротермическая эпоха, а в первой половине ледниковой эпохи влажность возрастала и наступала плювиальная эпоха) приводило к смене ландшафтных обстановок: саванны сменялись пустынями, и наоборот.
В умеренных и высоких широтах особенно сильно менялся состав растительности, появились новые природные обстановки. Возникли и оформились тундровые и лесотундровые ландшафты, которые по мере развития покровного оледенения продвигались в сторону низких широт. В это время в значительной степени обеднялись таёжные ландшафты, главным образом за счёт исчезновения теплолюбивых элементов. В межледниковые эпохи изменения в растительном покрове осуществлялись за счёт расширения ареала теплолюбивых флор.
Значительную эволюцию в четвертичном периоде претерпела фауна, особенно наземные позвоночные. Под влиянием оледенений происходили далёкие миграции животных, и осуществлялся активный обмен между отдельными континентами, которые временами соединялись перемычками. Интенсивно происходил обмен фауной между Африкой и Евразией, Евразией Северной Америкой и Южной Америкой. Перемычки между континентами в периоды оледенений сильно расширялись ввиду значительного понижения уровня воды в океанах.
В течение четвертичного периода некоторые млекопитающие приобрели ряд черт несвойственных их предкам. В частности, следствием похолодания климата явилось значительное увеличение размеров млекопитающих, появление у них мощного волосяного покрова, жировой прослойки и т. д. Те формы, которые не смогли приспособиться к холодному климату, вымерли.
В течение плейстоцена в субарктическом поясе северного полушария обитала довольно разнообразная фауна млекопитающих, многие из которых в голоцене вымерли. В тундре, лесотундре и в так называемых холодных степях паслись мамонты, шерстистые носороги, гигантский и северный олень, мускусный бык, песец, лемминг и различные грызуну.
Фауна умеренного пояса состояла из настоящего слона, носорога Мерка, бизона, гиппопотама, медведя, волка, саблезубой кошки, рыси, а в Северной Америке кроме перечисленных обитал мастодонт. В лесостепной и степной зонах состав фауны существенно менялся, здесь широким распространением пользовались лошади, бизоны, антилопы, лоси и многочисленные грызуны.
Большое разнообразие имели млекопитающие тропического и экваториального поясов. В зависимости от ландшафтных условий сложился саванный и лесной тип фауны.
В плейстоцене обитали животные, которые были известны в плиоцене в более северных областях, - это гиппопотамы, мастодонты, саблезубые тигры, носороги, олени, антилопы. Зебры и т. д.
Довольно интересна эволюция хоботных в течение плиоцена и плейстоцена. Настоящие слоны появились в конце неогена. Их остатки обнаружены в ряде районе Евразии, Северной Америки и Африки. Столь обширный ареал объясняется высокой миграционной способностью слонов. Например, в поисках пищи и при наступлении неблагоприятных условий африканские слоны совершают суточные переходы в 100 км, при этом для них не служат преградой глубокие реки, озёра или высокие горы. В плейстоцене слоны расселились на обширных территориях и приспособились к обитанию в самых различных климатических условиях от тропических саванн до субарктической тундры. Это привело к возникновению различных экологических типов – от мамонтов до настоящих слонов.
В течение четвертичного периода происходила интенсивная эволюция высших представителей обезьян и человека. Вплоть до позднего плейстоцена остатки древних людей (гоминид) были представлены немногочисленными находками, сделанными в Африке, Азии и Европе.
Наиболее древними представителями семейства гоминид, к которому относится и вид современного человека, являются австралопитеки. Обнаруженные остатки австралопитека (зубы, нижние челюсти) в районе озера Рудольф в Южной Эфиопии имеют возраст от 4 до 3 млн. лет. Внешне череп австралопитека сходен с черепом крупной обезьяны, но ёмкость его мозговой коробки была около 600 см кубических, а это меньше, чем у современных людей (средний объём равен 1200 см кубических). Эти существа, тем не менее, по осанке и даже походке мало отличались от нынешних людей. Жили австралопитеки на открытых пространствах тропического пояса, в лесных саваннах. Каков же был уровень их развития? По-видимому, примитивный, так как до настоящего времени отсутствуют факты о возможности изготовления ими орудий и использования огня.
На некоторых древнейших стоянках в Южной Африке (Кромдрай, Сварткрапс) были обнаружены черепа обезьяноподобных людей. Череп у них был массивный, чем у австралопитеков. Эти существа имели плоское лицо и низкий лоб. Судя по строению зубов, они были вегетарианцами. Эти гоминиды получили название парантропов, и их возраст отнесен к началу плейстоцена.
На рубеже плиоцена и плейстоцена австралопитеки и близкие к ним формы вымерли и на смену пришли "древнейшие люди", известные под названием архантропы. К ним относятся питекантропы, гейдельбергский человек, синантропы. Череп питекантропа был уплощен вверх, отличался низким лбом, выступающими челюстями и надбровными дугами. Средняя емкость мозговой коробки, составляла 860 см кубических, а максимальная – не более 1000 см кубических. Слои, вмещающие остатки питекантропов, были определены как среднеплейстоценовые.
Архантропы изготовляли из песчаников, кварца и вулканических пород разнообразные орудия, применяли огонь, основным их занятием была охота. Так, например, в местах их стоянок обнаружены многочисленные кости оленей, пещерных медведей, буйволов, слонов и т. д.
После архантропов вплоть до середины последнего оледенения существовали палеоантропы. Они были представлены неандертальцами и близкими к ним формами. С верхнего палеолита получили распространение живущие ныне неоантропы – Homo sapiens.
Жизнь древнейших людей тесно переплеталась с окружающей их природой. Основная масса людей обитала в условиях с благоприятным климатом. При наступлении похолодания, по мере наступания в низкие широты ледников, они мигрировали в области с субтропическим и тропическим климатом в поисках пищи и тепла.
4. Минералы горных пород
Бурый железняк – минеральное образование, считавшееся до последнего времени самостоятельным минералом (лимонит) химического состава 2Fe2 O3 . 3H2 O с определенными физическими свойствами (твердость 5-5,5; удельный вес 3,5-3,96; окраска от тёмно-коричневой до светло-желтой). После применения тонких методов исследования (рентгеноструктурного, термического, оптического и др.) установлено, Б.ж. представляет тонкодисперсную смесь нескольких минералов: гетита (FeOOH), гидрогетита (FeOOH+H2 O), лепидокрокита (FeOOH), гидрогематита(Fe2 O3 +H2 O), гематита (Fe2 O3 ) и др. Большая часть Б. ж. не имеет яснокристаллического строения, обнаруживая только зачаточную кристаллизацию твердых коллоидных смесей.
По структуре различают несколько разновидностей Б.ж.: сплошные массы, состоящие из мелко и скрытокристаллического агрегата гетита и гидрогетита и др.; черные и темно-коричневые натечные сферические и сталактитовые формы с радиальнолучистым строением, т.н. бурая стекляная голова; разнообразной формы размеров конкреции и желваки, обычно заключенные в глинистых мергелистых породах; оолитовые бобовые и почковидные; жеоды с концентрически зональным строением, псевдоморфозы по пириту, марказиту, сидериту (гидрогетит), магнетиту (гидрогематит) и ископаемым органическим остаткам (преимущественно гидрогетит). Б.ж. является одной из самых распространенных железных руд. Образование его связано с процессами гипергенеза и окисления в поверхностной зоне земной коры. Большие количества Б.ж. накапливаются в результате процессов выветривания многочисленных серноколчеданных, медноколчеданных, золотопирито-кварцевых, сидеритовых и других месторождений, за счет окисления и растворения пирита, халькопирита и других железосодержащих сульфидов, а также сидерита. Образующиеся при этом железные шляпы, преимущественно состоящие из Б.ж. иногда разрабатываются в качестве железных руд. Наиболее крупные скопления Б.ж. известны в осадочных месторождениях (морских, озерных и болотных), где отложения окислов и гидроокислов железа происходило гл. обр. химическим путем, но, по видимому, также и с помощью микроорганизмов - железных бактерий - биохимическим путем. К этому типу относятся крупнейшие промышленные месторождения железных руд, как в России, так и за рубежом.
Обычно руды Б.ж. считаются промышленными при содержании железа свыше 30 . При определение ценности месторождений Б.ж. имеют большое значение мощность, условия залегания и наличие вредных или полезных примесей (глинистые и силикатные частицы, фосфор, марганец, кремний, мышьяк, ванадий и др.).
Значение Б.ж. для металлургической промышленности очень велико. Большой промышленный интерес представляют Б.ж. с примесями никеля и хрома, служащие сырьем для выплавки природно-легированного металла (Халиловское, Елизаветинское, Малкинское, Маяри-Куба и др. месторождения), а также отличающиеся особой чистотой от вредных примесей (напр. байкальские Б.ж.).
Для Б.ж. обычно требуется применение процессов подготовки к плавке в доменных печах - промывки для освобождения от глинистых и землистых примесей, обжига для удаления влаги и серы, грохочения для разделения на классы по крупности кусков, окускования, а иногда и сложных процессов обогащения (напр. обжиго-магнитное обогащение).
Опал (драгоценный камень) – аморфный минерал, твердый природный гидрогель состава SiO2 . nH2 O. Содержание воды в большинстве О. составляет 3-9 , иногда доходит до 34 . обычные примеси: MgO, CaO, Al2 O3 , Fe2 O3 и др. Образует натечные, слоистые, пористые агрегаты. Твердость 5-5,5; уд. вес 1,9-2,5. Окраска, благодаря различным примесям, особенно содержащим железо и другие окрашивающие элементы (хромофоры), бывает различной – белой, желтой, бурой и др.; нередко бесцветен. Для полупрозрачных разновидностей характерна опалесценция. Разновидности: гиалит (бесцветный и прозрачный), благородный О. (с красивой игрой цветов), гидрофан (пористый, мутный О.) и др. Некоторые горные породы целиком состоят из О. –гейзерит, диатомит, трепел. Образование О. происходит путем выпадения из термальных и поверхностных вод. В зоне выветривания образование О. связано с разложением силикатов, в первую очередь полевых шпатов, под действием воды и углекислоты. О., отлагающийся из горячих водных растворов, встречается в рудных жилах, в пустотах вулканических пород и в отложениях гейзеров. Из О. состоят скорлупки диатомовых водорослей, слагающие диатомит, скелеты радиолярий и спикулы некоторых губок.
В природной обстановке О. различного происхождения с течением времени дегидратируются и подвергаются кристаллизации с образованием халцедона или кварца. Цветные иризирующие О. употребляются в качестве поделочных камней; благородный О. является драгоценным камнем. Из опаловых пород наибольшее практическое значение имеют диатомиты и трепелы.
Кварц- минерал, одна из кристаллических модификаций кремнезема- двуокиси кремния (SiO2 ). В зависимости от температуры, давления и состава среды кремнезём кристаллизуется в виде кристобалита, тридимита или К. Существует две модификации К.: гексагональный, устойчивый в пределах 8700 -5750 , и тригональный, устойчивый ниже 5750 . При обыкновенной температуре всегда имеют дело с тригональным К., к которому и относится дальнейшее описание.
К. кристаллизуется в классе тригонального трапецоэдра (L3 3L2 ). Удельный вес 2,65. Твёрдость 7. Хрупок. Излом раковистый. Блеск стеклянный. Плавится в стекло при 17000 . Оптически одноосный, положительный. Неокрашенный К. прозрачен для ультрафиолетовых лучей до длины волны 180-200. Оптически активен. В направление оптической оси левые К. вращают плоскость поляризации влево, правые - вправо. Обладает пьезоэлектрическими свойствами. Чистый К. - бесцветен. Ничтожные посторонние примеси вызывают разнообразную окраску К. Известны: дымчатая разновидность К.- морион, раухтопаз, фиолетовая - аметист, жёлтая - цитрин. Скрытокристаллические волокнистые разновидности кремнезёма – агат и халцедон, построены из тончайших волоконец К., удлиненных в направлении, перпендикулярном главной оси. Кристаллы К. удлинённо призматические или дипирамидальные с гранями гексагональной призмы и двумя ромбоэдрами. Кристаллы левого и правого различаются по расположению граней трапецоэдра и тригональной дипирамиды.