在整個新生代，發生了氣候變冷、旱化的趨勢。低緯度與高緯度地區的溫度梯度增大，各地區水分條件的差異加大，導致全球自然環境的多樣化。
基本介紹
簡介,降溫與第四紀冰期的來臨,始新世,漸新世,中新世,晚中新世,上新世,旱化趨勢,板塊運動,撒哈拉沙漠的形成,晚新生代的變冷和乾旱化,第四紀全球環境乾旱化,自然地帶分布的複雜化,
簡介
降溫與第四紀冰期的來臨
新生代之初，大體上保持中生代時期的暖熱大洋環流形式，大洋環流較弱，無寒冷的底層水，表層流以緯向為主。由於南北美大陸之間、非洲、印度與（當時的）歐亞大陸之間、澳大利亞與印度支那之間存在著海洋通道，可能存在著環繞全球的赤道流。大洋微體化石、陸上植物和氧同位素資料表明，當時的氣候溫暖而均一，南極是無凍的。用氧同位素復原的古溫度表明，南極附近的海區相當溫暖，可能達18℃，在很高緯度的地區都有森林生長，北半球的熱帶植物在北美西海岸擴展到45°N，溫帶植物在阿拉斯加灣擴展到60°N。極地和赤道之間的溫度梯度較小，可能不足現在的一半。伴隨著非洲和印度大陸的北移，特提斯洋海道逐漸縮窄。北大西洋和北冰洋之間有少量的表層水流通，較暖的海水通過拉布拉多海道進入北冰洋。
在整個新生代期間，發生了變冷的趨向。在變冷的過程中，可以識別出一系列的快速降溫事件。很難用單一的因素解釋所有的變化，其中的解釋之一是，新生代期間每一次降溫均可與現代海陸演化的發展階段相聯繫。因此，可能是一些關鍵地區的板塊運動及相應的大洋環流結構的調整，構成了隨後變冷的關鍵環節。
始新世
大約在距今5000萬年前之後（始新世期間），澳大利亞從南極洲分離向北運動，南大洋開始增寬，形成了具有重要意義的南大洋通道，使得西風環流能夠建立起繞極環流。這一環流完全繞南極運動，對低緯地區來的暖流起到了阻礙作用，儘管由於在南大洋中和德雷克海峽還存在淺坎（Shallow barriers），繞極環流尚未達到最大深度，但由於繞極環流的發展對向極的顯熱輸送的阻礙作用，這一地區經歷著變冷的過程。這一事件對熱帶地區可能並未構成影響，因此赤道與極地之間的溫度梯度開始增大，從而加強了大氣環流。
距今3800萬年前之後（始新世末期）有一次重要的急速變冷事件，對全球生物界造成重要影響，稱始新世末期事件。這一事件發生在大約10萬年的短暫時間裡，導致深部海水溫度下降了4－5℃，並導致南極海域表層水溫度的大幅度降低，在環南極地區海面形成冰凍環境並第一次出現大規模的海冰，寒冷的高鹽度海水正常，形成南極底層水，溫鹽環流出現，南北半球的高緯度地區的陸地溫度可能下降10℃左右。3800萬年前南極地區大規模海凍的出現可能與南極洲和澳大利亞之間的進一步分離有某種關係，當時南極已牌孤立、隔絕的狀態，隨著塔斯馬尼亞海道的開啟，南印度洋與太平洋之間通過塔斯馬尼亞海道進行表層水交流，南印度洋寒冷的表層水通過海道進入羅斯海，注入羅斯海的冷水觸發了冰凍作用，形成海冰，鹽度較高的冷水下沉又形成了底層水。
漸新世
從始新世末到漸新世的環境變化是新生代衰落的重大轉折時期，許多現代環境特徵都是在此時期形成的。溫度低、有冰蓋、溫度梯度大、大洋環流加強、出現寒冷的底層水、表層洋流以經向為主（特提斯洋關閉而貫通北冰洋和南大洋的大西洋展寬），在此之後出現的上述晚第三紀－現代氣候與大洋環流特點，與新生代之初的氣候與環流特徵形成鮮明的對照。海洋生物也在此期間發生了早第三紀類型為晚第三紀類型所替代的顯著變化過程。在高緯度地區，浮游有孔蟲發生重大變化，至漸新世初期已具有現代組合的特徵，其形態簡單，分異度低；中低緯度地區，浮游微體生物大批絕滅，在漸新世出現獨特的少數種型海洋生物模式，底棲有孔蟲遭受的打擊尤為嚴重。氣候變化也對陸地植物產生重大影響，在北半球的中高緯度地區尤為明顯，原來生長常綠闊葉林的地區在很短的時間內為落葉闊葉林所取代。
中新世
中新世時期，大洋的形狀和海陸分布已與現代十分相似。在中新世早期的短暫變暖後，中期（距今約2000萬年前後）的古氣候記錄再次顯示出顯著的變冷，大規模的南極冰蓋已經存在。至中新世晚期，深海沉積中 冰漂碎屑（ice rafted derbies）存在，意味著冰川已擴展到海面，達到現在的規模。上前尚不清楚為什麼直至中新世中、晚期冰蓋才擴展到現在的大小。冰蓋擴展的顯著後果是由於赤道與極地之間的溫度梯度加大造成風力增強，導致大洋環流加強。強化的大洋環流又增強了水體的上升作用以及表層的生物活動。
晚中新世
晚中新世（距今約1000萬年）氣候進一步顯著變冷。在變冷的同時發生大規模的海退過程，全球海面下降40－50m。這一海退再加上構造運動對地中海產生巨大影響，使得地中海與世界其它大洋隔絕開來，只留有一個小入口。封閉盆地中的蒸發作用導致水位進一步降低，鹽分濃縮，最終形成巨厚的蒸發礦床。這一發生在620－500萬年前，由於因此導致了海洋生物群毀滅，而被稱為“Messinian 鹽度危機”（ Messinian 是當地一個地層的名字）。包括波斯灣和紅海在內的其它海域也受到類似的影響。根據鹽分沉積的體積推算，該時期被蒸發掉的水的體積是地中海盛水量的40倍。海水流入到盆地中後被蒸發掉，全球大量的被集中到地中海並貯存在那時，從而導致開放的大洋的鹽度下降約6%。由於鹽度降低，海水凍結溫度提高，造成高緯地區的海冰進一步擴展，成為加速變冷的又一正反饋過程。
上新世
在上新世的輕微轉暖之後，進一步變冷。到晚上新世（約300萬年前），北半球的氣候變冷導致冰川的顯著擴展，此後在北大西洋中發現有冰漂碎屑存在，這一現象標誌著作為第四紀特徵的冰蓋迅速增長與消融的時期的開始。目前尚不清楚為什麼北半球冰蓋生成的時間晚於南半球，一個可能的原因是，南北美洲之間的通道在此時期關閉，導致墨西哥灣暖流增強，從而將更多的水汽輸送到高緯度地區，促進了那時的降雪過程。81F3第四紀開始時（240萬年前），北半球冰蓋已到達中等規模，其影響已在海洋沉積中有所反映：就在此時，由於冰川漂運的陸源矽質碎屑的輸入，碳酸鹽的比例出現顯著的、不規則的下降。
旱化趨勢
板塊運動
板塊運動一方面通過海陸分布與地形變化改變了大氣環流，另一方面使得一些陸地或區域移動到熱帶乾旱區，最顯著的是澳大利亞和北非。
撒哈拉沙漠的形成
撒哈拉沙漠的形成與好幾個獨立的構造運動事件有關。中生代和新生代非洲板塊的北移使得北非的大部分地區從濕潤的赤道地區移動到乾燥的熱帶地區。另外有兩個因素加劇了北非地區晚新生代的乾旱化，一是隨著始新世之後南大洋和北大西洋的變冷，高緯地區冰蓋的逐步擴大，南極大陸上的大冰蓋的規模在1000萬年前達到最大，北半球冰蓋的體積在250萬年前突然增大。冰蓋建立的影響之一是增大赤道和極地之間的溫度和氣壓梯度，導致貿易風的風速增大，加大的風速更利於把日益變乾的撒哈拉地區地表的沖積物改造為沙丘。石英質沙丘於第三紀末期出現於查德盆地。另一個因素是晚第三紀青藏高原的隆起以及因此出現的東風急流，導致乾燥空氣在巴基斯坦、阿拉伯、索馬里、衣索比亞、撒哈拉等初期沙漠地區正常。在巴基斯坦的帕特瓦高原，δ13C的分析結果顯示，730－700萬年前期間動植物群發生了戲劇性的變化，在730萬年之前，C3植物占優勢指示森林與喬木環境；700萬年前之後，C4植物最為豐富，指示熱帶草原在森林的空間中迅速擴展。撒哈拉地區也發生類似的變化。在古新世和始新世期間，南撒哈拉地區的大部分為赤道雨林所覆蓋，到漸新世和中新世，現代撒哈拉的大部分地區已墨跡為疏林和薩王納樹林，至上新世時期許多現代撒哈拉地區的植物成分都已經出現。
晚新生代的變冷和乾旱化
晚新生代的變冷和乾旱化不僅限於從西撒哈拉經阿拉伯到印度西北部的廣闊熱帶乾旱帶，也不限於北半球。世界許多地區在晚第三紀時發生了森林植被為草原植被所取代的過程，與之相適應，動物組合的分異和演化也朝著草食動物發展。北美變乾的時間與巴基斯坦地區同時，在南美、南非和澳大利亞地區，地貌學、地球化學、動植物方面的證據均表明新第三紀乾旱化的趨向。
第四紀全球環境乾旱化
在第四紀開始的240萬年前前後，全球環境乾旱化過程進一步加強。非洲的乾旱導致森林退縮而草原面積擴大。孢粉信息顯示，衣索比亞的OMO谷地地區，260－240萬年前的氣候比現代溫暖濕潤，但隨後變得比現代更為冷乾。阿爾及利亞、查德和肯亞也發生了類似的變化。大量來自東非原始人類遺址的土壤中的碳同位素樣品顯示，在約250萬年前之後不再有鬱閉的森林，而出現了森林草原環境。中國從240萬年前開始出現黃土沉積，地中海地區的夏季乾旱也在此時出現。熱帶安第斯地區的植物群於250萬年前發生顯著變化。
自然地帶分布的複雜化
隨著全球環境變冷變乾，低緯地區與高緯地區的溫度梯度增大，各地區水分條件的差異也明顯加大，由此導致自然地帶分異的複雜化與環境類型的多樣化。早第三紀時，全球環境分異十分簡單，總體以熱帶亞熱帶環境為主。至漸新世時，地帶分異增強，出現了熱帶亞熱帶乾旱氣候帶和熱帶乾濕季氣候，高緯度地區出現亞極地氣候。至第四紀，呈現現代自然地帶格局。
