W plejstocenie nastąpiła epoka lodowcowa, która być może trwa do dziś. Zmiany klimatu były drastyczne. W ciągu niespełna jednego miliona lat lądolód kilkakrotnie pokrywał półkulę północną do 50° szerokości geograficznej, a następnie wycofywał się do okolic podbiegunowych.
Zapis temperatury w osadach morskich
Oscylacje plejstoceńskiego klimatu najpełniej zapisały się w osadach morskich, w których wraz ze zmianami klimatycznymi cyklicznie zmieniał się stosunek zawartości izotopów tlenu 18O i 16O. W okresach glacjalnych koncentracja 18O w osadach wzrastała, a w interglacjałach malała.
Dziś zapis tych zmian dostarcza naukowcom dokładnych danych o dawnych temperaturach powietrza, poziomie mórz i globalnej objętości lodu.
Wczesny plejstocen (2,6 mln – 900 tys. lat temu)
Zmiany klimatu zachodzące w plejstocenie, szczególnie na półkuli północnej, były drastyczne. Już na początku epoki, ok. 2,6 mln lat temu, nastąpiło silne globalne ochłodzenie. Okolice bieguna północnego przykryła czapa lodowcowa, powodując dramatyczne zmiany w zbiorowiskach roślinnych kuli ziemskiej. W wyższych szerokościach geograficznych, między innymi i w Polsce, rozprzestrzeniła się roślinność stepowa i tundrowa, wskazująca, że średnie temperatury lata nie przekraczały 10oC.
Początkowo okresy z panowaniem odpornej na chłody roślinności stepowej i tundrowej występowały naprzemiennie z okresami ciepłymi, w których rozwijały się szerokolistne lasy z wieloma drzewami ciepłolubnymi: Eucommia, Castanea, Carya, Pterocarya. Jednak w efekcie coraz silniejszych ochłodzeń część drzew, między innymi Eucommia, Carya, Tsuga i Sciadopitys całkowicie znikła z obszaru Europy.
Wraz z zajęciem ogromnych przestrzeni przez stepotundrę ok. 1 mln temu pojawiła się w Europie i Azji plejstoceńska megafauna – mamuty, nosorożce włochate, niedźwiedzie jaskiniowe, piżmowoły i jelenie olbrzymie, a w Ameryce Północnej mastodonty i tygrysy szablastozębne.
Zamieszkujący Europę mamut włochaty (z lewej) i amerykański mastodont (z prawej). Źródło: Wikimedia Commons
Epoka lodowcowa (900-11,7 tys. lat temu)
Około 900 tys. lat temu nastąpiło tak znaczące oziębienie, że lądolody wkroczyły na teren Ameryki Północnej, Europy oraz Azji na półkuli północnej, a na półkuli południowej objęły Argentynę, Ziemię Ognistą i Tasmanię – rozpoczęła się prawdziwa epoka lodowcowa. Średnia temperatura roczna spadła o 5,5oC na całej kuli ziemskiej w stosunku do średniej temperatury rocznej, która obecnie wynosi 15oC.
Jednak nic nie trwa wiecznie! Klimat wciąż się zmieniał. W ciągu niespełna jednego miliona lat na półkuli północnej lądolód kilkakrotnie nasuwał się aż do 50o, a nawet 40o szerokości geograficznej, a następnie wycofywał do okolic podbiegunowych. Początkowo cykl glacjał/interglacjał trwał 40 tysięcy lat, później 100 tys., przy czym zlodowacenia trwały 70-90 tys. lat, a interglacjały zaledwie kilkanaście tys. lat.
W czasie maksymalnego rozprzestrzenienia się lądolodu średnia temperatura roczna mogła spaść nawet o 9-10oC, a warunki klimatu arktycznego zapanowały na ponad 1/3 obszaru półkuli północnej. Cykl glacjał/interglacjał obejmował około 80-120 tys. lat.
Stratygrafia plejstocenu Polski
Plejstocen glacjalny rozpoczęło zlodowacenie narwi, którego zasięg nie obejmował całej Polski. Podczas zlodowaceń san 1 i san 2 lądolód objął całą Polskę i dotarł do Karpat i Sudetów. Zasięg pozostałych zlodowaceń był mniejszy.
W epoce lodowcowej klimat cieplejszy niż dziś?
Okresy zlodowaceń przedzielały silne ocieplenia, zwane interglacjałami. Na początku epoki lodowcowej interglacjały były bimodalne (np. interglacjał augustowski i ferdynadowski), to znaczy obejmowały zarówno okresy ciepłe z rozwiniętymi lasami liściastymi, jak i okresy zimne z przewagą roślinności stepotundry.
W interglacjałach holsztyńskim i eemskim klimat był zdecydowanie cieplejszy niż dziś. Na obszarze Europy środkowej pojawiły się lasy liściaste, a w nich rośliny wymagające cieplejszych warunków do życia – w interglacjale eemskim, takie jak ostrokrzew, bukszpan i dzika winorośl, a w interglacjale holsztyńskim również skrzydłorzech. Podczas interglacjału holsztyńskiego średnia temperatura lata mogła dochodzić do 20oC (dziś 17-19oC), a zimy ok. 0oC (dziś –1 – –3oC). Natomiast w czasie optimum klimatycznego interglacjału eemskiego średnie temperatury lata wynosiły w Europie zachodniej i środkowej co najmniej 18oC, a podczas zimy nie spadały poniżej –1,5oC.
Przyczyny plejstoceńskich zmian klimatycznych
Za główną przyczynę fluktuacji klimatu w plejstocenie uważa się obecnie periodyczne zmiany nasłonecznienia Ziemi związane z cyklami Milankovicia, który wykazał (1941 r.), że gwałtowne zmiany klimatu należy wiązać z trzema cyklami astronomicznymi.
- zmianą kształtu orbity Ziemi – cykl ~100 tys. lat,
- zmianą nachylenia osi Ziemi do płaszczyzny ekliptyki (skośność) – cykl ~ 41 tys. lat,
- zmianą położenia osi Ziemi w wyniku precesji – cykl ~ 26 tys. lat.
Kolejnym powodem znacznego ochłodzenia w rejonie północnego Atlantyku było osłabienie lub zatrzymanie ciepłego prądu oceanicznego, który dziś ogrzewa Europę i znaczną część wybrzeża Ameryki Północnej.
Ilość gazów cieplarnianych w atmosferze (dwutlenku węgla i metanu) była plejstocenie zmienna. Jak wykazują badania rdzeni lodowych, wzrost ilości dwutlenku węgla i metanu następował w interglacjałach, a spadek w okresach zimnych.
Autor: Hanna Winter, Państwowy Instytut Geologiczny – PIB
