Палеоцен

Палеоцен был выделен из состава эоцена в 1874 году^[3]. Это сделал немецкий палеоботаник Вильгельм Шимпер^[4].

Граница мелового и палеогенового периодов отчётливо запечатлена в геологических формациях в разных точках планеты. Это так называемая иридиевая полоса светлого оттенка (точнее с повышенным содержанием иридия) и связанные с ней разрывы в ископаемой флоре и фауне. Иридий редко встречающийся на Земле металл и в больших количествах может выпасть на земную поверхность только от ударов крупных метеоритов. С этим связывают метеоритный кратер Чиксулуб, в который ударил метеорит диаметром до 15 км.^{[5][5][5][6][6]}

Палеонтологи разделяют палеоцен на три века. Датский от 66 до 61,6 млн лет назад, Зеландский от 61,6 до 59,2 млн лет назад и танетский от 59,2 до 56 млн лет назад.^[5] Палеоцен завершился так же вымиранием, начавшимся с температурного максимум палеоцена-эоцена, произошло закисление океана из-за выбросов углерода в атмосферу и океаны, вымерло до 50 % фораминифер, это произошло 55,8 млн лет назад.^{[7][7][7][8][9][10]}

Несколько экономически важных месторождений угля формировались в течение палеоцена — бассейн Ривер в штате Вайоминг и Монтана, на это месторождение приходится 43 % американской добычи угля; Уилкокс в Техасе и бассейн в Колумбии, где расположен самый большой карьер в мире. Так же уголь образовавшийся в палеоцене добывают на Шпицбергене, в Норвегии и Канаде.^[11][12][13] Природный газ образовавшийся в палеоцене составляет значительные запасы в Северном море. (2,23 трлн кубических метров). В этом же месте сосредоточена палеоценовая нефть — 13,54 млрд баррелей. Важные запасы фосфатов (франколит) палеоцена сосредоточены в Тунисе.^{[14][15][16][17][18][19]}

В палеоцене континенты ещё не находились на современных позициях. В Северном полушарии бывшие части Лавразии (Северная Америка и Евразия) порой соединялись сухопутными перешейками — Берингия между 65,5 и 58 млн лет назад. Так же существовал Де Геер перешеек между Гренландией и Скандинавией между 71 и 63 млн лет назад. Северная Америка так же была соединена с Западной Европой через Гренландию (между 57 и 55,8 млн лет назад) и через Тургайский маршрут, соединявший Европу и Азию.^[20][21]

Горообразование включало в себя рост Скалистых гор, начавшийся в меловом периоде и закончившийся в конце палеоцена. Из-за этого процесса и падения уровня моря Западное Внутреннее море, разделявшее ранее Северную Америку отступило.^[22][23] Между 60,5 и 54,5 млн лет назад в Северной Атлантике была повышенная вулканическая активность — третья по мощности за последние 150 млн лет, в результате этого процесса образовалась Северо-Атлантическая магматическая провинция.^[24][25] Гренландская плита начала расходится с Северо Американской плитой, были затронуты залежи клатратов метана (диссоциация клатратов), это вызвало массовое выделение углерода.^{[26][27][28][29]}

Северная и Южная Америка в палеоцене были отделены друг от друга, но уже 73 млн лет назад сформировалась островная дуга (Южно — Центральноамериканская дуга). В Карибском бассейне тектоническая плита двигалась на восток, а Северо Американская и Южно Американская плиты двигались в противоположном направлении. Этот процесс приведёт в итоге к повышению Панамского перешейка ко времени 2,6 млн лет назад. Карибская плита продолжала движение примерно до 50 млн лет назад.^[30][31][32]

Части бывшего континента Гондваны в Южном полушарии продолжали отдаляться друг от друга, но Антарктида была соединена с Южной Америкой и Австралией. Африка двигалась на север в сторону Европы. Индийский субконтинент двигался в сторону Азии и в итоге он закроет океан Тетис.^[33]

В современный период тропическая вода становится холоднее и повышается её солёность у полюсов, это вызывает опускание ранее тёплой воды ниже и образование холодного течения. Данные процессы выражены в Северной Атлантике вблизи Северного полюса и в регионе Антарктиды. В палеоцене водные течения между Северным ледовитым океаном и Северной Атлантикой были более ограничены, поэтому глубоководное североатлантическое течение и атлантическая меридиональная циркуляция холодного и тёплого течений ещё не сформировались. Из-за этого образование глубинных холодных течений ещё не происходило в Северной Атлантике.^[34]

В палеоцене, в силу того что Антарктида, Австралия и Южная Америка были соединены между собой, не образовалось циркумполярное течение, оно в свою очередь замкнуло оборот холодной воды вокруг Антарктиды и позднее сделало континент крайне холодным, его не прогревают теплые течения мирового океана.

Климат палеоцена был таким же как в меловом периоде — тропический и субтропический на всей планете, за исключением полюсов, на месте нынешней Антарктиды и Арктики был умеренный климат, льдов не существовало. Средняя глобальная температура — 24-25 °C, для сравнения средняя глобальная температура между 1951—1980 составила 14 °C.^{[35][36][37][38][39][40][41][42]}

Глобальная температура глубоких слоёв океана была между 8-12 °C, в современный период температура равна 0-3 °C.^[43][44][45] Уровень углекислого газа составлял в среднем 352 ppm, это показатель для штата Колорадо в США. Средний показатель по планете был 616 ppm.^[46] Умеренный прохладный климат — Антарктида, Австралия, Южная Америка — её южная часть, сегодня такой климат в США, Канаде. В Восточной Сибири и Европе — умеренно тёплый климат. Южная Америка, Северная и Южная Африка, Южная Индия, Мезоамерика, Китай — засушливый климат. Север Южной Америки, Центральная Африка, Северная Индия, Средняя Сибирь, Средиземное море — тропический климат.^[47]

После удара метеорита и последующего вулканизма 66 млн лет назад наступил холодный период в климате, но он продлился относительно недолго и после прохождения границы мел-палеогенового вымирания относительно быстро пришёл в норму. Срок особо холодного периода — 3 года. Возвращение в норму происходило в течение десятков лет — за 10 лет перестали идти кислотные дожди, но океан понёс больший урон, судя по соотношению изотопов углерода С13 и С 12, оборот углерода в глубоководных водах прекратился. Океан показывает низкую продуктивность, снижение деятельности фитопланктона.^{[48][49][49][49][50][51][52]}

65,2 млн лет назад в раннем Даниане на протяжении 100 000 лет значительные объёмы углерода стали накапливаться в глубоководных слоях океанов и морей. С середины Маастрихтского периода увеличение углерода в глубоких водах нарастало. Затем произошёл выброс углерода в силу того, что теплеющая вода не могла усваивать углерода больше определённого порога. В этот период саванна вытеснила лесные массивы. 62,2 млн лет назад в позднем Даниане произошло потепление и началось подкисление океанов, связанное с увеличением содержания углерода. Это продолжалось 200 000 лет и вызвало повышение температуры по всей толще воды на 1,6-2,8 °C. Событие совпадает так же с вулканической активностью в Атлантическом океане и в Гренландии.^[53][54][54]

60,5 млн лет назад фиксируется падение уровня моря, но поскольку ледников в тот период не было вообще, новые льды не появлялись, объяснение этому в усилении испарения воды в атмосферу.^[55]

59 млн лет назад температура резко повысилась, причина — выброс глубоководного метана в атмосферу и океан. Накопление метана шло около 10-11 тыс. лет, последствия выброса продолжались 52-53 тыс. лет. Спустя 300 000 лет случился повторный выброс метана, количеством до 132 млрд тонн, температура повысилась на 2-3 °C. Это вызвало повышенную сезонность и нестабильность климата. Однако такие условия стимулировали рост травы в некоторых районах.^[56][57]

Тепловой максимум на границе палеоцена и эоцена длился 200 000 лет. Глобальная средняя температура поднялась на 5-8 °C,^[24] в средних и полярных широтах стало теплее чем в современных тропиках, до 24-29 °C.^[58] Это было вызвано выбросом в атмосферу 2,5-4,5 трлн тонн углерода, выброс случился из-за высвобождения метан-гидратов в северной части Атлантического океана. Это связано с тектонической активностью в регионе. Метангидраты выбрасывались 2500 лет,^[58] в океане повысилась кислотность, течения замедлялись и это вызывало расширение зон с минимальным содержанием кислорода на больших глубинах. На мелководье в силу повышения температуры так же падало содержание кислорода в воде, а продуктивность океана в целом выросла в силу повышения температуры. Возникла острая конкуренция за кислород, в результате развивались сульфатредуцирующие бактерии, они создают как отходы высокотоксичный сероводород. Как итог объём воды с повышенным содержанием сульфатов вырос до 10-20 % объёма всего океана, в современный период объём такой воды составляет 1 % — один из примеров это дно Чёрного моря. Вдоль континентов образовались зоны хемоклина, характеризующегося бескислородными водами, в которых могут жить только анаэробные организмы.^{[58][58][58][59][59]}

На суше эти события вызвали в том числе уменьшение размеров млекопитающих, как ответ на повышение температуры.^[60]

Подробно рассмотрен — Палеоцен-эоценовый термический максимум

По всей планете росли влажные, тропические и субтропические леса. Состав пород деревьев — основная масса хвойные и на втором месте широколиственные. Так же были саванны, мангровые болота, склерофитные леса. К примеру в Колумбии, формация Серрехон по видам растений была похожа на современную — пальмы, бобовые, мальвовые и ароидные. В результате вымирания крупных динозавров и в целом вымирания всех животных крупнее 25 кг, леса стали расти намного гуще, количество равнинных, открытых участков сократилось до предела. Растения при этом столкнулись с проблемами — густой полог не пропускал много солнечного света и начались адаптации низких растений к новым условиям. Появились виды растений-паразитов, деревья стали вырастать выше, чтобы оставаться с доступом к солнечному свету.^{[61][62][63][64]}

На границе мелового и палеоценового периодов фиксируется значительное вымирание видов растений. Пример — в бассейне реки Уиллистон в Северной Дакоте вымерло до 60 % видов. В результате обычные для мелового периода араукариевые сменились на подокарповые хвойные, а до этого редкие хвойные Cheirolepidiaceae стали доминировать в Патагонии. Слои отложений, перекрывающие границу мел-палеоцена богаты окаменевшими папоротниковыми. Папоротники обычно первыми колонизируют районы, подвергнувшиеся выгоранию при пожарах.^{[65][65][65][66][67]}

После окончания мелового периода в палеоцене фиксируется исчезновение значительного числа видов растений. В бассейне Уиллистона в Северной Дакоте вымерло до 60 % видов. До границы вымирания Араукарии были обычными для огромных пространств на планете, но затем были заменены хвойными Подокарповыми. Редкие до этого Cheirolepidiaceae стали доминировать. Геологические слои, покрывающие вымирание мел-палеогена, имеют много окаменелостей папоротников. Дело в том, что папоротники в силу неприхотливости и относительно высокой живучести первыми заново колонизируют районы, которые пострадали от лесных пожаров.^[68] Поэтому наличие большого числа папоротников говорит о том, что на границе вымирания были массовые лесные пожары и деревья были уничтожены, по оценке пожары могли охватить всю планету. В силу относительно быстрого восстановления лесов и отсутствия крупных животных, которые бы объедали растущие деревья, травянистые растения стали лучше выживать, если могли быть тенелюбивыми. Подлесок новых лесов состоял из ликоподий, папоротников и покрытосеменных кустарников.^[65][69]

Леса при всей огромной площади весь палеоцен были бедны видами растений, разнообразие видов восстанавливалось медленно и пришло в норму только к концу периода, спустя 10 млн лет. Цветковые растения, имевшиеся в Голарктической области (большая часть Северного полушария) — Метасеквойя, Глиптостробус, Макгинит, Платан, Карьи, Ампелопсис и Церцидифиллум. Но восстановление лесного покрова произошло по меркам биосферы быстро, так Касл Рок в Колорадо был покрыт тропическим лесом всего через 1,4 млн лет после вымирания. Однако в лесах было мало насекомых, что доказано по Колумбийской формации Серрехон, с датировкой 58 млн лет назад. Это говорит о том что экосистема была не сбалансированной, большая зелёная масса растений не обеспечивала разнообразие питания для оставшихся в живых животных.^[66][67][70]

В палеоцене и эоцене жили миациды — примитивные хищные, от которых, предположительно, произошли все современные хищные млекопитающие. В позднем меловом периоде или раннем палеоцене из парнокопытных, предположительно, выделились предки древних китов. Через 100 тыс. лет после падения метеорита таксономическое разнообразие млекопитающих удвоилось, а максимальная масса млекопитающих увеличилась почти до уровней, предшествующих мел-палеогеновому вымиранию. Приблизительно трёхкратное увеличение максимальной массы тела млекопитающих произошло через 300 тыс. лет после мел-палеогенового вымирания, первые крупные млекопитающие появились через 700 тысяч лет после мел-палеогенового вымирания, что совпадает с первым появлением растений семейства бобовых^[71].

В позднем палеоцене от кондилартр произошли непарнокопытные.

Третья и последняя фаза фрагментации суперконтинента Пангеи происходила в раннем кайнозое. Северная Америка и Гренландия продолжали отделятся от Евразии, расширяя Атлантический океан. В то время как Атлантика росла, древний океан Тетис закрывался из-за сближения Африки и Евразии. Северная Америка и Южная Америка были разделены экваториальными морями вплоть до второй половины неогена. Африка, Южная Америка, Антарктида и Австралия продолжали расходиться. Индийский субконтинент начал свой дрейф к Азии, что привело к тектоническому столкновению и образованию Гималаев.

Моря, которые покрывали часть Северной Америки и Евразии, сократились в начале палеоцена, открыв новые места обитания для наземной флоры и фауны^[72].