Экологические кризисы в истории Земли

С. Т. Ремизова 

ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ КРИЗИСЫ 
В ИСТОРИИ ЗЕМЛИ

Учебное пособие

Санкт-Петербург
Издательство РГПУ им. А. И. Герцена
2021

РОССИЙСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ 
ПЕДАГОГИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ им. А. И. ГЕРЦЕНА

Ремизова С. Т.
Экологические кризисы в истории Земли: учебное пособие. — СанктПетербург : Изд-во РГПУ им. А. И. Герцена, 2021. — 44 с., ил. 
ISBN 978-5-8064-3057-2
В учебном пособии охарактеризованы экологические кризисы в истории развития 
Земли и органической жизни на ней. Дано понятие экологического кризиса. Рассмотрены геологические свидетельства глобальных биотических и экологических 
событий прошлого.
Пособие предназначено для студентов естественнонаучных факультетов высших 
учебных заведений.

УДК 574
ББК 20.1

© С. Т. Ремизова, 2021
© Издательство РГПУ им. А. И. Герцена, 2021
© О. В. Гирдова, оформление обложки, 2021
ISBN  978-5-8064-3057-2

УДК 574
ББК 20.1
Р 38

Р 38

Печатается по рекомендации кафедры геологии и геоэкологии 
РГПУ им. А. И. Герцена

На обложке: иллюстрация картины 
Зденека Буриана «Мамонт» (Аугуста, Буриан, 1966)

Р е ц е н з е н т ы: 
кандидат географических наук, доцент, доцент кафедры геологии и геоэкологии РГПУ им. А. И. Герцена Зарина Лариса Михайловна;
кандидат географических наук, доцент кафедры геологии и геоэкологии 
РГПУ им. А. И. Герцена Егоров Павел Игоревич

СОДЕРЖАНИЕ

Введение . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 
4

Гл а в а  1. Теоретические основы изучения экологических 
кризисов в истории Земли . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 
6
1.1. «Сферы» Земли  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 
6
1.2. Биосферы прошлого  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 
7
1.3. Экосистемная концепция эволюции  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 
8

Гл а в а  2. Геологические свидетельства экологических кризисов 
и методы их изучения. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12
2.1. Геодинамические глобальные события  . . . . . . . . . . . . . . . . . 12
2.2. Глобальные геохимические события  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13
2.3. Космические события. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14
2.4. Эвстатические колебания уровня Мирового океана  . . . . . . . 14
2.5. Палеогеографический анализ  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15
2.6. Седиментологические реперы катастрофических событий  15

Глава 3. Биотические и экологические глобальные события 
в истории Земли  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20
3.1. «Кислородный кризис» в протерозое . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20
3.2. Кризис вендских экосистем и кембрийский 
«взрыв». . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21
3.3. Биотические события в ордовике  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24
3.4. События массового вымирания в позднем девоне  . . . . . . . . 25
3.5. Экосистемная перестройка на рубеже пермского 
и триасового периодов. Великое пермское вымирание  . . . . . 29
3.6. Позднетриасовый кризис  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30
3.7. Экологический кризис в конце мезозоя  . . . . . . . . . . . . . . . . . 33
3.8. Экологический кризис на рубеже плейстоцена и голоцена  36

Заключение . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39

Литература  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40

ВВЕДЕНИЕ

XXI век можно назвать веком пристального внимания к экологии. Экологические проблемы обсуждаются на всех уровнях, 
от повседневного обывательского до международного политического и научного. Да и сами проблемы разнопорядковые, от экологического состояния близлежащего водоёма или лесного массива до обстановки окружающей среды в целом в масштабах 
планеты Земля. 
Экология в самом широком понимании — это наука о взаимодействии живой и неживой природы. По определению немецкого 
естествоиспытателя Эрнста Геккеля, автора научного термина, 
«под экологией мы понимаем общую науку об отношениях организмов с окружающей средой» (Антология экологии, 2004, с. 9). 
Экологические кризисы, очевидно, возникают в моменты рассогласования в устойчивости системы «организм — среда». Причины указанных рассогласований разнообразны и неоднозначны. 
В последнее время акцент делается на антропогенное и, опосредованно, техногенное негативное влияние на окружающую среду, 
ответственное за экологические кризисы. Такой подход обоснован 
и совершенно необходим в постановке и решении вопросов охраны окружающей природы. Однако он не охватывает весь спектр 
проблемы. 
История развития Земли и жизни на ней ещё задолго до появления человека преподносит неопровержимые доказательства 
неоднократного проявления геологических и биотических событий, 
которые могут рассматриваться как экологические кризисы. Таким 
образом, есть возможность, исключив антропогенный фактор, 
проследить весь процесс возникновения, развития и последствий 
экологических кризисов в истории Земли. Несомненно, эти знания 
о взаимодействии геосферы и биосферы будут способствовать 
оценке современного состояния экологической среды и выработке стратегии поведения человеческого общества на планете.
Настоящее учебное пособие рекомендовано студентам естественнонаучных факультетов высших учебных заведений. 
Пособие предназначено для обеспечения учебного процесса 
РГПУ им. А. И. Герцена в рамках реализации основных образовательных программ по направлениям подготовки:

— «44.04.01. Педагогическое образование — Эколого-геологическое образование (магистратура)» (дисциплина «Экологические кризисы в геологической истории Земли»);
—  «05.04.06. Экология и природопользование — Геоэкология 
природной, антропогенной и социокультурной среды (магистратура)» (дисциплина «Геоэкологические кризисы в геологической 
истории Земли»);
—  «05.03.06. Экология и природопользование — Геоэкология 
(бакалавриат)» (дисциплина «Историческая геология с основами 
палеонтологии»);
—  «05.03.06. Экология и природопользование — Геоэкология 
(бакалавриат)» (дисциплина «Эволюция жизни на Земле»);
—  «44.03.01. Педагогическое образование — Образование 
в области безопасности жизнедеятельности (бакалавриат)» (дисциплина «Геоэкологические катастрофы в истории Земли»).

Гл а в а  1. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ИЗУЧЕНИЯ 
ЭКОЛОГИЧЕСКИХ КРИЗИСОВ В ИСТОРИИ ЗЕМЛИ

1.1. «Сферы» Земли

Представления о сферических оболочках Земли были сформулированы крупнейшим геологом XIX века Э. Зюссом. Несмотря на то, 
что из-за сложности формы оболочек название «сферы» весьма 
условно, в настоящее время в науку прочно вошли эти понятия, характеризующие строение Земли в планетарном масштабе. 
Магнитосфера — область существования геомагнитного поля, 
захватывающая обширное пространство вокруг Земли и защищающая 
планету от внешнего воздействия космического излучения. 
Атмосфера — газовая оболочка Земли, от состояния которой зависят погода и климат на планете.
Гидросфера — водная оболочка Земли, вода в которой существует 
в различных формах.
Литосфера — твёрдая оболочка Земли, охватывающая земную 
кору и жёсткую верхнюю часть верхней мантии.
Астеносфера — пластичный слой верхней мантии, расположенный 
непосредственно под литосферой, по которому происходит перемещение литосферных плит. 
Геосфера. Д. Мёррей в 1910 г., опираясь на идеи о земных оболочках Э. Зюсса, ввёл понятие «геосфера», которым обозначалась 
каждая выделяемая оболочка. Дальнейшее развитие идеи о земных 
оболочках получило в работах В. И. Вернадского. Согласно его представлениям «каждая концентрическая оболочка характеризуется 
своими, в значительной мере независимыми и замкнутыми системами динамических равновесий — физическими и химическими» 
(Вернадский, 2004, с. 108). В настоящее время термин «геосфера» 
имеет также и другую смысловую трактовку, по которой, геосфера — 
это суммарное определение для внутренних земных оболочек (земная 
кора, мантия и ядро) (Аллисон, Палмер, 1984). 
Биосфера. Представления о биосфере, как об особой оболочке 
земной коры, охваченной жизнью, было введено в науку также 
Э. Зюссом. Однако основоположником фундаментально разработанного учения о биосфере по праву считается русский учёный Владимир 
Иванович Вернадский. В. И. Вернадский, подчёркивая геологическое 

значение жизни на Земле, рассматривал биосферу наряду с другими 
земными оболочками в разряде геосфер. Он писал: «Биосфера составляет верхнюю оболочку, или геосферу, одной из больших концентрических областей нашей планеты — земной коры» (Вернадский, 
2004, с. 102). Но в то же время В. И. Вернадский подчёркивал, что 
биосфера, «строение которой определяется её своеобразной организованностью», резко отличается от других оболочек и занимает среди 
них обособленное место (Вернадский, 2004, с. 245).
В контексте изучения и анализа экологических проблем, формирования кризисных ситуаций для существовавшей жизни на Земле 
в определённые геологические эпохи оправдано рассматривать два 
глобальных понятия, характеризующих Землю в планетарном масштабе, — биосфера и геосфера. Согласно предлагаемой трактовке, 
биосфера — это земная оболочка, которая обуславливается существованием в ней живого вещества (по В. И. Вернадскому), но в то же 
время, именно благодаря существованию в ней жизни, она является 
особенной по отношению к другим оболочкам Земли (по Э. Зюссу). 
Геосфера рассматривается здесь как совокупность земных оболочек, 
характеристики которых определяются преимущественно физикохимическими параметрами. В таком виде понятие геосферы близко 
представлению о геосфере, изложенному в работе А. Аллисона и 
Д. Палмера (1984), но в отличие от последнего включает в себя кроме 
внутренних земных оболочек (земную кору, мантию, ядро) также 
и внешние: гидросферу, атмосферу, магнитосферу. 

1.2. Биосферы прошлого

Предмет изучения экологии, как науки об отношениях живых 
организмов и их сообществ между собой и с окружающей средой, 
лежит в области взаимодействия и взаимовлияния геосферы и биосферы. Возникновение экологических кризисов отвечает моментам 
рассогласования равновесия в системе взаимоотношений геосферы 
и биосферы. События, которые могут квалифицироваться, как экологические кризисы, неоднократно отмечаются за время существования 
Земли. Для изучения и восстановления эволюции биосферы во времени применяется понятие «биосферы прошлого», отражающее 
состояние биосферы в каждый конкретный временной интервал 
геологической истории Земли. Особенности биосфер прошлого восстанавливаются по литологическим, геохимическим, палеомагнитным 

и палеонтологическим признакам, запечатлённым в осадочных породах. Наиболее информативными для целей реконструкции былых 
биосфер являются сами остатки ископаемых организмов. Палеонтологическими параметрами для характеристики биосферы являются 
разнообразие и доминирование. 
Разнообразие отражает структуру сообщества, оно тем выше, чем 
более плотно заполнено и дробно подразделено экологическое пространство. Чем ярче выражено доминирование какого-то вида или 
группы видов по численности и воздействию на другие виды, тем 
меньше разнообразие. В палеонтологической летописи фиксируются 
отчётливо выраженные рубежи, на которых разнообразие падает 
значительно ниже обычного уровня и одновременно происходит 
смена доминирующих групп. Этот эмпирический факт лёг в основу 
периодизации истории Земли на заре становления геологической 
науки ещё в XIX веке. Установленная этапность в развитии органического мира позволила подразделить геологическую историю Земли 
на эры, периоды, эпохи и века.

1.3. Экосистемная концепция эволюции

Экосистемная теория эволюции — система представлений и подходов к исследованию эволюции, акцентирующих внимание на особенностях и закономерностях эволюции экосистем различного уровня — биоценозов, биомов и биосферы в целом, а не таксонов (видов, 
семейств, классов и так далее). 
Первоначально эволюционное учение и экология развивались независимо друг от друга. Классическую теорию эволюции Ч. Дарвина, 
изложенную в 1859 г. (Дарвин, 1991), можно назвать учением об 
эволюции таксонов. Экология, как самостоятельная научная дисциплина, оформилась с момента определения термина «экология» немецким естествоиспытателем Э. Геккелем, как науки «об отношениях организмов с окружающей средой, куда мы относим в широком 
смысле все «условия существования» (Haeckel, 1866, цит. по Антология экологии, 2004, с. 9). 
Уже в конце XIX — начале XX века в научной среде формируется 
понимание того, что нельзя эволюцию таксонов рассматривать вне 
окружающей среды и взаимодействия с другими организмами. Теоретическое осмысление и синтез эволюции и экологии во второй 
половине XX века сформировался в экосистемную теорию эволюции, 

основателем которой является Валентин Абрамович Красилов. Основа этой концепции была им изложена в книге «Нерешённые проблемы 
теории эволюции» (Красилов, 1986). В. А. Красилов говорит о двух 
типах эволюции: когерентном, под контролем складывающейся 
устойчивой структуры экологического сообщества, в условиях острой 
конкуренции, и некогерентном, в условиях распадающейся экологической системы и ослабленной конкуренции. Традиционная теория 
эволюции описывает лишь когерентное развитие и должна быть, 
по мнению В. А. Красилова, существенно дополнена в отношении 
некогерентного.
Когерентная фаза эволюции отражает период медленных, направленных изменений. Когерентную фазу эволюции характеризуют 
следующие процессы и признаки: 
1) происходит специализация, т. е. сужение экологических ниш 
видов, сокращение перекрытия экологических ниш конкурирующих 
видов; 
2) конкуренция играет роль основного стабилизирующего фактора; 
3) отмечается возникновение коадаптаций и формирование симбиотических отношений;
4) формируется максимальная устойчивость системы, которая подавляет дальнейшее изменение компонентов.
Некогерентная фаза эволюции отмечает изменение её направленности. В течение некогерентной фазы происходят следующие процессы: 
1) вымирание доминирующих, наиболее специализированных 
видов зрелого сообщества; 
2) освобождение множества экологических ниш; 
3) резкое ослабление стабилизирующего отбора; 
4) рост изменчивости, начало взрыва формообразования; 
5) выход на первый план второстепенных по эволюционной роли 
видов; 
6) заполнение вакантных ниш пионерными видами. 
Чередование этапов когерентности и некогерентности является 
естественным свойством органической эволюции. Внешние воздействия на биоценозы могут увеличивать частоту проявлений некогерентности, но не являются их обязательным условием. Вспышки 
некогерентного филогенеза соответствуют моментам нарушения 
экологического равновесии, т. е. экологическим кризисам. 

Для выявления экологических кризисов в истории Земли необходим анализ биотических и абиотических факторов в их взаимодействии. 
Возникновение экологических кризисов проявляется в биосфере 
обычно событиями массовых вымираний, а в геосфере — разнообразными геологическими, геохимическими и геодинамическими событиями. 
В истории фанерозоя Земли палеонтологически доказаны многочисленные разнопорядковые события массовых вымираний, пять 
из которых по своим масштабам называются «Великими событиями 
вымирания». Они характеризуют этапы крупных биосферных перестроек в конце ордовикского, девонского, пермского, триасового 
и мелового периодов (рис. 1).

Рис. 1. Динамика родового разнообразия морских организмов 
в фанерозое (Bambach et al., 2004)

Совпадение кризисов в геологической истории Земли и биосферы 
отмечалось многими учёными начиная с XVIII века. Этому совпадению в прошлом нередко выдвигались катастрофические объяснения, 
подсказанные библейской легендой о всемирном потопе. Катастрофические гипотезы, объясняющие экологические кризисы живы и 
в настоящее время, наиболее распространённая из них импактная 
гипотеза. Простота гипотезы в сочетании с современными аналитическими возможностями обеспечила ей успех и многочисленных 

сторонников. Однако глубокое изучение природы взаимодействия 
геосферы и биосферы не позволяет замыкаться на этой единственной 
гипотезе. Необходимо всестороннее изучение взаимовлияния геологических и биологических процессов. Геологические события изменяют соотношение суши и моря, систему океанских течений, отражаются на климате и в результате создаётся неустойчивость условий 
во всех областях биосферы.