ДНО, БЕРЕГА, ОСТРОВА

Известно, что непосредственно к берегам континентов (и многих островов) прилегает их подводное продолжение - шельф, тянущийся с относительно малым углом наклона до глубин 100-200 м. Глубже, где угол наклона дна к большим глубинам заметно увеличивается, начинается континентальный склон. Шельф имеет большое значение в жизни океана, в формировании его биологических и геологических ресурсов.

В тропическом поясе шельф занимает площадь около 8 млн. км2. Большая часть его находится в экваториальном поясе между Азией и Австралией. Относительно обширный рельеф лежит у равнинных берегов Австралии, Южной Америки, у полуострова Юкатан, Центральной Америки, Флориды, Западной Африки и Индостана. Некоторые острова и архипелаги имеют относительно обширные и мелководные подводные основания (Мальдивские острова, Чагос). У гористых берегов шельф обычно узок. До глубины порядка 50 м на шельфе обычно много живых и отмерших коралловых колоний, и микрорельеф его - сложный. Против устьев рек коралловые колонии редки, преобладают песчаные и илистые осадки.

Хозяйственное значение шельфа связано с тем, что над ним значительны скопления промысловых рыб и в грунте встречаются месторождения полезных ископаемых.

В последнее время советские исследователи Д. Е. Гершанович и П. А. Моисеев установили, что наиболее высокой биологической и промысловой продуктивностью характеризуются относительно узкие шельфы, омываемые плодородными водами с глубины.

Наоборот, над обширным шельфом воды часто мало динамичны и плодородны. Глубинные воды поднимаются лишь на его внешний край.

В тропиках по-иному развиваются береговые процессы взаимодействия океана и суши. В формировании берегов здесь принимает участие новая деятельная сила, которая почти не играет роли за пределами тропического пояса. Это - живые организмы. Построенные ими коралловые рифы окаймляют берега и принимают на себя основную часть энергии волн. Полипы извлекают из океана все новые и новые массы материала и за счет океана наращивают сушу. Поэтому в тех тропических районах, где в соответствии с законами динамики береговой зоны должно было бы происходить разрушение берега, его размыв волнами, фактически благодаря жизнедеятельности коралловых полипов и других организмов суша часто увеличивается за счет акватории.

Как определили советские ученые В. П. Зенкевич и О. К. Леонтьев, в результате разрушения (механического или при участии животных) кораллового рифа образуется большое количество чистого белого кораллового песка и ила. Этот материал передвигается волнами и течениями вдоль берега, транспортируется с рифа в лагуну и на пляж, отлагается на пляже и ниже уровня моря, особенно если там имеются заросли трав, скапливается в манграх. Большие пространства оказываются сложенными осадками морского происхождения. Возникают береговые аккумулятивные формы - пляжи, косы, острова.

Морская трава усваивает углекислый газ, растворимость углекислого кальция понижается и в зарослях травы отлагаются частицы извести, которые цементируют песок и ил и превращают их в твердые осадки. Таким образом, само море, выделяя с помощью организмов углекислый кальций, поставляет огромные количества подвижного наносного материала. Скорость отложения углекислого кальция на рифах - до 10 кг на 1 м2 в год.

Так как в тропиках химическое выветривание горных пород идет исключительно интенсивно, реки выносят в океан исходный материал для образования многих осадочных полезных ископаемых.

В мангровых зарослях создается большое количество органических веществ, которые отлагаются вместе с илом. Условия и характер отложений здесь сейчас очень близки к тем, которые имели место в отдаленные геологические эпохи, особенно в карбоне, когда формировались угленосные толщи. Растительные остатки дали начало отложениям каменного угля.

Один из важнейших элементов природы тропического океана - коралловые острова.

Геоморфология и геология различных коралловых островов имеют много общего. Обычно различаются: коралловые плато, являющиеся основанием острова, сами острова, сложенные коралловым известняком или песком, лагуна, внутрилагунные острова и рифы.

Плато сложено коралловым известняком и частично покрыто живыми колониями рифообразующих кораллов. Поверхность плато неровная, на нем много ложбин. Внешний край обычно очень крутой, наклонен под углом 25-50° и продолжается до больших глубин. Иногда верхняя часть его представляет собой отвесный обрыв. В отлив часть плато осушается, ложбины становятся протоками, по которым воды устремляются с плато. Во время отлива по этому плато можно ходить. Известняковая поверхность очень неровная, здесь множество углублений, щелей, обломков кораллов. До 25-50% объема кораллового известняка составляют различные отверстия. В углублениях задерживается вода, и там много живых организмов - моллюсков, ежей и т. д.

Коралловый остров сложен глыбами известняка и песком. Известняк - светлый, пористый, кораллового происхождения. Песок - чисто белый, мелкий; это продукт разрушения рифов. Когда остров становится настолько высок, что не затопляется в прилив, на нем появляется наземная растительность и почва.

Лагуна - более или менее замкнутый водоем, окруженный коралловыми островами и мелями. В целом лагуна похожа на очень плоскую округлую чашу или блюдце с неровными краями. Исследования показали, что дно лагун очень неровное, с мелями и островами, с глубокими ямами и ложбинами. Глубина очень разная, но в основном около 50 м, максимальная - порядка 100 м. Есть лагуны и очень мелководные, почти заполненные твердыми осадками и рифами. В лагунах много внутрилагунных рифов и отдельных коралловых колоний.

Различаются три типа коралловых построек - береговые, или окаймляющие, рифы, барьерные рифы и атоллы.

Окаймляющий риф - это коралловая отмель вдоль берега острова или континента, начинающаяся прямо от берега. При отливе он выступает из воды, у устьев рек прерывается. К океану спускается круто, иногда отвесно, на глубину несколько десятков метров.

Барьерный риф расположен несколько поодаль от берега, иногда на расстоянии нескольких десятков километров. Между берегом и рифом - пролив, обычно судоходный. Самый крупный риф этого типа - Большой Барьерный риф Австралии. (Рис. 8. Схематическая карта атолла Диего-Гарсиа, архипелаг Чагос (по О. К. Леонтьеву) Волнистая линия вдоль берега - коралловый риф)

Атоллы - кольцеобразные острова в Тихом и Индийском океанах. Они формируют множество архипелагов. Диаметр атоллов обычно до 50-60 км, форма чаще неправильная (рис. 8). Есть несколько теорий происхождения атоллов. Наиболее распространена теория Чарлза Дарвина, согласно которой атоллы и другие рифы возникают в результате медленного погружения суши. Рифы начинают расти на небольшой глубине у берега. Сначала вокруг гористого острова появляется кольцо берегового рифа. По мере погружения дна риф нарастает вверх, а между островом и рифом растет полоса воды, пролив. Риф превращается в барьерный. Когда гористый остров полностью скрывается под водой, его барьерное рифовое обрамление превращается в атолл. Постепенно прежний остров оказывается погребенным под карбонатными осадками лагуны.

Рис. 8. Схематическая карта атолла Диего-Гарсиа, архипелаг Чагос (по О. К. Леонтьеуву). Волнистая линия вдоль берега - коралловый риф

Результаты новейших бурений на атоллах Тихого океана (Бикини, Фунафути и др.) подтвердили теорию Дарвина. Мощность коралловых сооружений - сотни метров, а на такой глубине коралловые полипы не развиваются. Следовательно, имело место опускание дна. Расчет показал, что скорость опускания дна 0,023- 0,08 мм в год. Геологический возраст нижних отложений атолла Эниветок в Тихом океане около 60 млн. лет.

Кроме коралловых островов, развивающихся при медленном опускании земной коры, имеются поднятые коралловые острова высотой до нескольких десятков метров. Их средняя часть - дно бывшей лагуны (например, остров Науру). Коралловые острова похожи друг на друга. Издали виден ряд кокосовых пальм, поднимающихся над плоским берегом; под пальмами - белая полоса пляжа и буруны прибоя на краю рифа. Основание острова составляет древний массив кораллового известняка, пористый, с пустотами и пещерами, заполненными морской водой. Дождевая вода впитывается в песок и пористую породу. В результате под срединой острова, куда не проникает морская вода, под почвой образуется линза пресной воды. Она лежит на соленой воде и с ней почти не смешивается.

Вся пресная вода на таких островах дождевого происхождения. Острова экваториального пояса получают обычно много осадков - 2-4 и в год. Ближе к тропикам зимой стоит засуха. Некоторые острова в восточной части Тихого океана получают лишь 100-200 мм осадков в год. Там растительность очень бедна - кустарники, кактусы. На более увлажненных островах растут кокосовые пальмы, панданусы, хлебные деревья. Из животных обитают крабы, черепахи, морские птицы.

Американские исследователи всесторонне изучили атолл Ифалук. Основанием этого небольшого острова служит древний коралловый риф, сложенный очень пористым известняком. Часть его, находящаяся ниже уровня океана, пропитана соленой морской водой. Обильные дожди создали под поверхностью острова слой подпочвенной пресной воды, которая в виде линзы (толстой посреди острова, тонкой по его краям) залегает сверху, почти не смешиваясь с соленой водой. В сезон дождей летом линза пресной воды увеличивается, в засушливые зимние месяцы уменьшается. Смешение вод идет очень медленно, путем молекулярной диффузии. Но приток дождевой воды сверху значительно более интенсивен, чем диффузия солей снизу, и линза пресной воды всегда сохраняется.

Остров Ифалук имеет площадь более 1 км2. На нем проживает 260 человек. Отдельные коралловые рифы, выступая из воды в виде небольших островов, окружают лагуну диаметром около 1 мили, глубиной до 20 м. Дно лагуны песчаное, на нем несколько больших групп кораллов. Каждый массив состоит из многих колоний.

Лагуны атоллов имеют различный гидрологический режим в зависимости от размеров, глубины и характера связи с океаном. Каждая лагуна - это особый мир со своими географическими, океанографическими и биологическими условиями. Большие лагуны представляют собой своеобразные небольшие моря. Лагуны являются естественными испарителями. Вода в них прогревается более чем до 30-32°, часто до дна. Над ними развиваются, особенно днем, восходящие токи воздуха, вырастают мощные кучевые облака и выпадают ливневые дожди. Когда судно приближается к атоллу, то за много десятков миль бывает видно мощное кучевое облако вертикального развития над островом и лагуной. Лишь через несколько часов открывается взору ровная полоса пальмовых рощ, а затем - белая полоса прибоя и пляж.

Если пролив в лагуну широк и глубок, условия в ней близки к океанским. При узком и мелководном проливе обстановка в значительной мере определяется местными факторами - нагревом, испарением, круговоротом веществ. Есть лагуны, почти полностью изолированные от океана. Обновление вод в них осуществляется очень медленно, через трещины и другие отверстия в известняковом массиве острова.

По мнению французских ученых, природные условия многих замкнутых пли полузамкнутых лагун могут в какой-то мере контролироваться человеком. В них относительно легко воздействовать на гидрологический режим путем регулирования водообмена с океаном, на гидрохимические процессы, биологическое продуцирование, состав фауны и флоры.

Как показали исследования, резкое нарушение естественного равновесия внутри лагуны опасно и может привести к катастрофическим для природы последствиям.

На низменных коралловых островах особенно страшны ураганы. Океанские волны, ветер и подъем уровня воды иногда уничтожают на них всякую жизнь - ломают кокосовые пальмы и другие деревья, разрушают жилища, уносят в море людей. Некоторые острова, когда-то густо населенные, тщательно возделанные, на десятилетия превратились в необитаемые пустыни, покрытые белым песком и обломками кораллов, с торчащими пнями вместо рощ кокосовых пальм. К счастью, такие стихийные бедствия случаются лишь в некоторых районах и очень редко.