Четвертичная наука — это раздел геологии , изучающий четвертичный период , обычно известный как ледниковый период . Четвертичный период — это период времени, который начался около 2,58 миллионов лет назад и продолжается по сей день. [1] [2] Этот период делится на две эпохи — эпоху плейстоцена и эпоху голоцена . Целью четвертичной науки является понимание всего, что происходило в эпоху плейстоцена и эпоху голоцена, чтобы иметь возможность получить фундаментальные знания об окружающей среде Земли , экосистеме , изменениях климата и т. д. Четвертичная наука была впервые изучена в девятнадцатом веке Жоржем Кювье , французским ученым. Большинство ученых, изучающих четвертичный период, изучали историю четвертичного периода, чтобы предсказать будущие изменения климата. [ требуется ссылка ]
Четвертичная наука играет важную роль в археологии, предоставляя возможную точную основу для изучения человека, которая поможет археологам интерпретировать археологические записи . [3]
Четвертичная наука — это систематическое изучение четвертичного периода. Это быстро меняющаяся область, в которой разрабатываются новые методы исследования, например, новые методы датирования. Четвертичная наука — это область изучения, которая включает географию , биологию , химию и физику . [4] Ее фокус сосредоточен на четвертичном периоде — периоде времени, который начался около 2,58 миллионов лет назад и продолжается до наших дней. [1] Земля была затронута событиями, которые произошли в четвертичный период — время ледниковых периодов. Одной из тем в четвертичной науке является понимание того, что происходило во время ледниковых периодов. Четвертичная наука добавляет важную историческую перспективу к пониманию современных экосистем и изменений климата. [4]
Четвертичный период — геологический период, который можно разделить на две эпохи: плейстоценовую («самую позднюю») эпоху, которая, как правило, начинается около 2,58 миллионов лет назад, и голоценовую («полностью современную») эпоху, которая началась около 11 700 лет назад. [5] [6]
Изучение четвертичной науки началось в конце восемнадцатого века в Европе. Термин «четвертичный» впервые был использован итальянским инженером Джованни Ардуино для описания четырех последних геологических эпох. Позже стало ясно, что термин «четвертичный», как его описали Медоуз и Финч (2016), был «фазой крайне изменчивого климата с отмеченными периодами времени, когда глобальные температуры были значительно ниже, чем сегодня, и доказательства этого были интерпретированы Луи Агассисом как указания на геологически недавний «Великий ледниковый период»». [4] [7]
Изучение четвертичной науки было впервые продемонстрировано французским ученым начала девятнадцатого века Жоржем Кювье. Он предположил, что некоторые животные, жившие в эпоху плейстоцена, вымерли из -за некоей экологической «революции» (например, катастрофических наводнений). Именно это понимание сделало его знаменитым. [4]
Теория относительно причин ледниковых периодов также развивалась в этот период. Первой появившейся теорией была теория о том, как изменение орбиты Земли влияет на глобальный климат, предложенная шотландским ученым Джеймсом Кроллом . Джеймс Кролл был первым человеком, который когда-либо осознавал значение положительных обратных связей в климатической системе, включая обратные связи альбедо льда. Более того, его теория была также первой теорией, предсказавшей причину оледенения. [8]
В двадцатом веке эта идея получила дальнейшее развитие. Милутин Миланкович , сербский математик и геофизик , был наиболее известен своей теорией, которая включала движение Земли и их связь с долгосрочными изменениями климата. Один из ранних расчетов Миланковича предоставил информацию об изменениях в падающей солнечной радиации (в зависимости от сезона) за миллионы лет. Кроме того, Андре Берже – бельгийский профессор и климатолог , также определил определенный период времени, когда реконструированная инсоляция была выше среднего или ниже среднего. Многие из его анализов показывают, что с мая по август наблюдался сдвиг максимума инсоляции (выше среднего) в позднечетвертичном изменении инсоляции. Эта особенность известна как «инсоляционная сигнатура» и может иметь возможную связь с изменениями климата, как предполагал Берже. [9]
В течение двадцатого века важные разделы науки о четвертичном периоде, такие как палеоэкология , палеонтология и палеоклиматология , выявили взаимосвязь между изменениями в окружающей среде и историей планеты в четвертичный период.
В настоящее время проводится много исследований четвертичной науки. Как уже говорилось, четвертичная наука — это быстро меняющаяся область, поэтому постоянно изучаются и публикуются новые исследования, предоставляющие доказательства и устанавливающие новые методы. Одним из последних исследований было исследование «Позднеплейстоценово-голоценовой экологической и климатической истории пресноводной парамо-экосистемы в северных Андах», в котором исследователи изучают палеоклиматическую историю северной части Южной Америки на основе палеолимнологической реконструкции пруда. [10] Еще одним недавним исследованием станет исследование « Молекулярные окаменелости как инструмент для отслеживания изменения уровня моря в голоцене в озере Стеннесс, Оркнейские острова» Конти, Бейтса, Приса, Пенкмана и Кили (2020), в котором они изучают, как молекулярные окаменелости можно использовать в качестве подхода к изучению изменения уровня моря в прошлом. [11] В настоящее время проводится еще много исследований. В конце концов, наука о четвертичном периоде изучает нашу историю, охватывающую последние 2,58 миллиона лет, и еще так много всего предстоит открыть.
Четвертичная наука также сыграла важную роль в другой области науки – археологии. Археология – это область науки, которая использует материальные останки для изучения человеческого прошлого. Существует много типов археологии, поскольку эта область изучения является разнообразной областью. Некоторые археологи изучают останки человека – биоархеология , некоторые изучают древние растения – палеоэтноботаника , а некоторые даже изучают каменные орудия . Кроме того, не каждый археолог специализируется в одной и той же области, некоторые археологи специализируются на технологиях, которые помогают определять местоположение карты или мест, в то время как некоторые являются специалистами по изучению человеческих останков под водой. [12] Четвертичная наука предложила точную и всеобъемлющую структуру для изучения человека, которая помогает глобальной интерпретации археологических записей в области археологии. Для иллюстрации, некоторые из общеизвестных структур, которые способствовали глобальной интерпретации записей, – это хронология , палеоэкологический фон и процессы формирования мест. [3]
Одним из важных направлений четвертичной науки в археологии является изучение геохронологии . Геохронология — это наука, изучающая возраст и даты земного материала (например, горных пород, окаменелостей и т. д.) и событий. [13] Эта область исследований считалась очень значимой для археологии коренных народов Австралии из-за того, что существует очень мало культурных маркеров, которые можно использовать для относительной хронологии. Относительная хронология в археологии обычно используется в местах, которые легко идентифицируются по археологическим записям и имеют сильную дифференциацию в культурном производстве. Помимо сосредоточения на геохронологии, ключевая роль четвертичной науки в археологии заключается в том, чтобы помочь археологам в решении некоторых из их основных проблем, связанных с ее влиянием на окружающую среду, колонизацией человека в прошлом, культурным производством и его мобильностью. Четвертичная наука предлагает археологам бесценные данные, которые помогают им в дальнейшем понимании окружающей среды и ландшафта, которые включали эволюцию людей в поздний четвертичный период. [3]
Четвертичная наука имеет широкомасштабные эффекты, изучая такие вещи, как влияние изменений климата на животных и человека, адаптацию живых организмов и эволюцию человека . Адаптация вида к новым изменениям является признаком того, что на него что-то повлияло. В данном случае это то, как организмы реагируют на изменения климата. Чтобы иметь возможность жить, развиваться и продолжать воспроизводиться, каждый вид полагается на свои экологические требования, включая факторы окружающей среды ( климат , геология и т. д.). Однако не все виды реагируют одинаково, когда происходят изменения. Адаптация позволяет видам эволюционировать, чтобы иметь возможность жить в одном и том же месте, несмотря на изменение климата. Некоторые адаптации даже включают генетическую модификацию . Влияние изменения климата заставило виды изменить свой геном , чтобы выжить. [14]
Исследование было проведено с целью изучения того, есть ли какие-либо воздействия дочетвертичного периода и четвертичного периода на современное видовое богатство . Видовое богатство — это количество различных видов, которые существуют в определенных местах или ландшафте. [15] Целью исследователей здесь является анализ роли четвертичных климатических колебаний и дочетвертичного наследия во влиянии на всемирное распространение и картину разнообразия пальм ( Aceraceae ), а также экологическое значение разнообразной группы ключевых видов в ее тропической экосистеме. В ходе эксперимента исследователи собрали списки почти всех международных видов и собрали любые связанные или взаимосвязанные данные о возможных климатах в четвертичный период, современных факторах окружающей среды (таких как наш текущий климат, среда обитания, территория и т. д.) и жизненно важных биогеографических землях, чтобы оценить степень, в которой глобальное распространение и модели видового богатства пальм отражают влияние четвертичного климатического движения и дочетвертичного наследия. После эксперимента они обнаружили, что изменение четвертичного климата существенно повлияло на богатство видов пальм. Более того, они обнаружили, что глобальное ограничение распространения семейства пальмовых было обусловлено влиянием современного климата, тогда как климат четвертичного периода вызывал лишь небольшое ограничение. [16]
Согласно многочисленным исследованиям, изменения климата в четвертичный период повлияли на жизнь многих видов, живущих в настоящее время. Исследования Сильвы, Антонелли, Ленделя, Мораеса и Манфрина (2018) на юго-востоке США показывают, что имело место значительное влияние раннего четвертичного изменения климата на распространение и разнообразие видов кактусов Южной Америки. [17] Кроме того, не только четвертичная наука повлияла на виды растений и животных, она также вызвала некоторый сдвиг экологического состояния. [18]
Статья, исследованная Барноски, Линдси, Вильявисенсио и др. (2016), содержит доказательства, которые подтверждают выводы о том, что вымирание мегафауны в конце четвертичного периода оказало огромное влияние на возникновение нескольких сдвигов экологического состояния в Северной и Южной Америке. Исчезновение видов мегафауны вызвало экологические изменения в течение определенного периода времени. Цель исследования — изучить, может ли исчезновение видов мегафауны во время ледникового периода объяснить феномен сдвигов экологического состояния, которые произошли, когда эпоха плейстоцена сменилась эпохой голоцена. Из своих выводов они узнали, что если бы крупные виды вымерли, как мегафауна, наша текущая экосистема оказалась бы под угрозой исчезновения. Причина в том, что в случае мегафауны эти виды должны были быть эффективными инженерами экосистемы , и в ответ на вымирание мегафауны должны были произойти возможные события, которые обеспечили нашу экосистему большим количеством видов растений, таким образом, вызвав длительный сдвиг экологического состояния. [18]