Наиболее известный пример такого рода — крупные засухи, которые могут охватывать территории, измеряемые тысячами километров. Во время таких засух погибает множество растений, входящих как в естественный растительный покров, так и составляющих сельскохозяйственные посевы. Значительная часть животных, обитающих на территории, охваченной крупной засухой, погибает или, если есть возможность, переселяется в другие районы, что также приводит к гибели части вынужденных эмигрантов.
Наиболее крупные засухи в экономически слабых развитых странах (включая дореволюционную Россию) обусловливали массовую смертность населения сельскохозяйственных районов, пораженных засухой. Нередко в охваченных засухой районах возникали эпидемии, которые распространялись за их пределы. Широко известны недавние примеры катастрофических засух, возникавших в Африке в области Сахель, в Эфиопии, Судане и некоторых других странах.
Известны также тяжелые для живой природы последствия значительных колебаний термического режима, которые нередко распространяются на еще более обширные по сравнению с районами засух территории. Такие изменения погоды в меньшей степени сказываются на смертности людей (хотя эта смертность всегда возрастает при особенно крупных колебаниях термического режима), но неизбежно приводят к массовой гибели животных и растений, принадлежащих к видам, более чувствительным к термическим условиям окружающей среды.
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.