Точно определить понижение температуры нижнего слоя атмосферы после извержения Кракатау трудно, поскольку в начале 80-х годов прошлого века мировая сеть метеорологических наблюдений была еще очень редка и несовершенна. Можно предполагать, что понижение средней температуры в северном полушарии составляло примерно 0,5 °C.
Гораздо большие по сравнению с Кракатау взрывные извержения происходили в более раннее время. Самым значительным за последние два столетия было извержение вулкана Тамбора (1815 г., Индонезия), в результате которого в атмосферу поступили 150–180 км3 пемзы и пепла.
Из ограниченных данных метеорологических наблюдений, имевшихся для этого времени, нельзя сколько-нибудь точно оцепить среднее понижение температуры воздуха после извержения вулкана Тамбора. Ясно, однако, что это понижение было довольно неравномерным и в ряде областей достигало нескольких градусов. В частности, летом 1816 г. в Европе и Северной Америке была столь низкая температура, что этот год получил название «года без лета» (причина такого явления в то время была неизвестна). Извержение вулкана Тамбора заслуживает внимания как ближайшее к нам по времени извержение, вызвавшее изменение климата, которое при его сравнительной непродолжительности нанесло заметный ущерб живой природе. В частности, из-за резкого снижения урожаев в ряде районов, очень далеких от вулканов, погибли от голода многие тысячи людей.
Для всего исторического периода (т. е. нескольких последних тысячелетий) данные о сильных извержениях взрывного типа можно получить путем химического анализа слоев льда крупных ледников, сформированных за длительные интервалы времени. В этих слоях сохраняются соединения серы, осажденные на поверхности льда из атмосферы после взрывных вулканических извержений.
Использование таких данных позволило установить, что сильное извержение взрывного типа произошло в 536 г. Записи историков позднеантичного времени подтвердили образование в этом году в атмосфере малопрозрачной пелены, которая сохранялась более года. Яркость Солнца при наличии этой пелены снизилась до яркости Луны. Исследование имеющихся данных привело к выводу, что оно произошло в тропических широтах и что образовавшееся в результате извержения аэрозольное облако было примерно вдвое более плотным по сравнению с аэрозольным слоем, возникшим после извержения вулкана Тамбора.
К сожалению, имеются только очень ограниченные сведения об экологических последствиях этого извержения. В частности, известно, что в 536 г. не вызрели фрукты в странах Средиземноморского бассейна и Месопотамии.
Вероятно, что еще более значительным было колебание климата после извержения вулкана на о-ве Санторин в восточной части Средиземного моря, которое произошло приблизительно в 1500 г. до н. э. Хотя экологические последствия данного извержения известны только приблизительно, имеется предположение, что они были очень значительными и привели, в частности, к гибели процветавшей до указанного времени высокоразвитой крито-минойской цивилизации.
Не подлежит сомнению, что для гораздо более продолжительных интервалов времени, сравнимых с длительностью геологических эпох и периодов, в некоторых случаях воздействие извержений вулканов на климат и биосферу было намного сильнее по сравнению с воздействием извержений, происходивших на протяжении последних нескольких тысяч лет.
Давно известно, что возможные отклонения показателей интенсивности многих природных процессов от нормы возрастают при увеличении рассматриваемого интервала времени. Так, например, катастрофические землетрясения, маловероятные для короткого интервала времени, вполне вероятны в течение достаточно продолжительного периода.
С общей точки зрения представляется естественным предполагать проявление за длительную геологическую историю Земли таких грандиозных аномалий в характеристиках природных процессов, которые не наблюдались за сравнительно короткое время существования человечества и тем более за совсем непродолжительное время изучения человеком окружающей его природы.
На основе этого представления была сформулирована концепция о возникновении в прошлом аэрозольных климатических катастроф. Эта концепция основана на следующих соображениях.
Если влияние отдельных аэрозольных извержений на температуру Земли сравнительно невелико вследствие ограниченного количества аэрозоля, попадающего после каждого извержения в стратосферу, то очевидно, что температура Земли будет гораздо сильнее изменяться при совпадении в течение короткого времени многих извержений взрывного типа. Возможность таких совпадений для длительных периодов времени, являющаяся следствием статистических закономерностей, заметно возрастает при колебаниях среднего уровня вулканической активности. Аналогично этому наибольшее количество аэрозоля, поступающего в стратосферу во время одного вулканического извержения, будет увеличиваться при возрастании рассматриваемого интервала времени по тем же причинам, что и наибольшая частота извержений.
Выполненные расчеты показывают, что при особенно больших взрывных извержениях или при серии менее крупных близких по времени извержений средняя температура нижнего слоя воздуха может понизиться на 5-10 °C. Такие похолодания, безусловно, имели катастрофические последствия для живой природы.
Другой причиной аэрозольных климатических катастроф могло быть столкновение небесных тел с Землей. Сохранившиеся следы метеорных кратеров на земной поверхности позволяют предполагать, что за длительную историю Земли с ней сталкивались метеориты, размеры которых достигали нескольких километров. Если в результате взрыва при падении метеорита на поверхность Земли в стратосферу попадало количество аэрозольных частиц, равное только малой части его массы, этого было достаточно для резкого уменьшения солнечной радиации, достигающей земной поверхности.
На основании схематичного расчета был сделан вывод о том, что после падения достаточно большого метеорита произойдет понижение температуры примерно на 5-10 °C, которое будет продолжаться многие месяцы и окажет катастрофическое воздействие на разнообразные живые организмы.
Принимая во внимание узость «климатической зоны жизни» (диапазона атмосферных условий, в котором возможно существование организмов), следует считать в высокой степени вероятным, что за длительное время существования биосферы в определенные моменты эта зона для отдельных групп организмов исчезала в результате воздействия на окружающую среду различных внешних факторов, в том числе и названных выше. Важнейшим примером такого изменения природных условий является упомянутый в первом очерке экологический кризис, происшедший в конце мелового периода — последнего периода мезозойской эры.
Массовое вымирание в конце мелового периода является одним из нескольких наиболее крупных вымираний, происшедших на протяжении последних нескольких сот миллионов лет. Возможно, что еще большие масштабы имело вымирание в конце пермского периода.
Несомненно, что кроме нескольких очень значительных вымираний было гораздо больше менее крупных событий такого рода, надежное обнаружение которых затрудняется неполнотой палеонтологической летописи. Имеются данные о том, что некоторые из этих менее значительных вымираний были также обусловлены падением на Землю небесных тел.