Береговая зона океана как среда жизни

Размыв береговой зоны происходит в результате волновой абразией. Под абразией понимается процесс механического разрушения волнами и течениями коренных пород. Особенно интенсивно абразия проявляется у самого берега под действием прибоя (наката). Горные породы испытывают удар волны, коррозионное разрушение под действием ударов камней и песчинок, растворение и другие воздействия. Менее интенсивно протекает подводная абразия, хотя ее воздействие на дно в морях и озерах распространяется до глубины несколько десятков метров, а в океанах до 100 м и более. Штормовые волны ударяют с большой силой (местами до 30 т/м² и более) о крутой берег. Под их воздействием в основании крутого берегового уступа, где сосредоточена наибольшая сила гидравлического удара, возникает так называемая волноприбойная ниша, над которой остается карниз нависающих пород. Со временем она обваливается и образуется клиф. Таким образом, берег отступает в сторону суши, оставляя за собой слабо наклонную подводную абразионную террасу, или бенч. На островах в Белом море выделяют 3-7 террас. Часть обрушившегося обломочного материала выносится на крутой подводный склон за пределы абразионной террасы и откладывается. Так образуются подводные аккумулятивные террасы, сопряженные с абразионными.

Мировой океан на большей части его поверхности беден биологическими ресурсами и пред­ставляет собой по существу биологическую пустыню.

Сравнительный анализ показывает (табл. 1), что концентрация чистой первичной продук­ции в береговой зоне океана в несколько раз (от 2 до 20) превосходит ее концентрацию вдали от берегов.

Таблица 1

Чистая первичная продукция в различных районах океана [McLuscy, 1981]

 

Продукция	Открытое море	Береговая зона	Районы апвеллинга	Эстуарии (и коралловые рифы)
% поверхности океана		9,4	0,1	0,5
Чистая первичная про­дукция, г С м 2 г-1
Чистая первичная про­дукция, 109тС г-1.	16,3	3,6	0,1	2,0

 

И в пределах береговой зоны океана с исключительной силой проявляется зависимость биомассы и продуктивности растительности от глубины. Так, биомасса многоклеточных крупных водорослей (макрофитов) возрастает от изобаты 30 м к урезу воды в 10⁴ раз. Районы береговой зоны океана, включая области апвеллинга, занимая менее 10% поверхности океана, но в ней сосредоточено почти 60% биомассы бентоса.

 

Геологические угрозы. С направлением движения Гольфстрима многие связывают начало оледенения. На пути движения этого течения между Исландией и Феррьерскими островами существует поднятие дна океана. Предполагается, что сейчас оно находится в опущенном положении и теплые воды Гольфстрима проходят в Северный Ледовитый океан. Теплое течение приносит огромную массу воды в Северный Ледовитый океан, что сказывается на климате Скандинавского полуострова. А его поднятие заставляет Гольфстрим поворачивать на юг и двигаться обратно к экватору вдоль Европейского континента. Поворот Гольфстрима приводит к резкому падению уровня Северного Ледовитого океана и формированию мощных ледниковых щитов в Скандинавии, что провоцирует возникновение покровного оледенения в Европе. Меридиональное движение Гольфстрима в океане создает широтное движение воздушных масс на материке.

Вода, являясь подвижной субстанцией чутко реагирует на движения земной коры. Движения дна океана в зонах субдукции вызывает землетрясения и цунами. Цунами – это гигантские волны, возникающие при сильных землетрясениях, с эпицентрами на дне океана, а также при крупных взрывных извержениях вулканов. Наиболее часто цунами возникают в пределах активных окраин Тихого океана. Скорость распространения таких волн достигает 500 – 700 км/ч, а высота – 20 – 30 м и более. Такие волны, обрушиваясь на берега, вызывают крупные оползни, мутьевые потоки, деформации, разрушение, что может нанести удар по экосистемам побережья, шельфа и континентального склона.

В Японии известно много случаев цунами, сопровождавшихся разрушением береговых сооружений и жертвами. Опасность представляет и вулканическая деятельность. Волны цунами высотой до 36 м возникали при извержении Кракатау в 1883 г. Часть вулканического острова может быть разрушена и породы вулканического конуса могут быть обрушены, что вызовет цунами. Гигантские волны возникают при падении в океан крупных космических тел. Такие цунами могут достигать 100 м высоты, и опасны для экосистем не только островов, но и континентов.

Поверхностные воды

Можно выделить следующие виды поверхностных вод: 1) связанная, 2) твердая, 3) жидкая стоячая (озера, болота, водохранилища), 4) жидкая текучая (ручьи и реки), 5) подземная, 6) живых организмов, 7) парообразная.

Связанная вода. По данным А.Б. Ронова и А.А. Ярошевского [1976], около 3,5•10²³ г массы воды может находиться в связанном состоянии с породами в континентальной коре, в осадочном слое и втором слое океанической коры, а 4,9•10²³ г - в серпентинитах (третьем слое) океанической коры. Наиболее интенсивные процессы связывания воды, вероятно, происходят в породах океанической коры (в серпентинитах), приуроченных к рифтовым зонам. Поэтому взаимодействие гидросферы с рифтовыми зонами могло иметь существенное значение для развития поверхностных вод Земли.

Твердая вода. Важную роль в формировании вод гидросферы играет криосфера Земли, которая занимает значительные территории земной поверхности как криогенная зона [Клиге и др., 1998].

Объем вод ледников на земной поверхности занимает третье место по объему. В настоящее время они покрывают 16,2 млн. км² суши, т. е. около 11% ее поверхности. Средняя толщина льда на этой площади равна 1700 м, а максимальная величина - более 4000 м, достигается в Антарктиде. Общий объем ледникового покрова Земли оценивается величиной 30 млн. км³ [Котляков, 1979], что составляет около 2% всей свободной воды на поверхности Земли, или около 56% запасов вод континентов.

Значительная масса замерзших вод приходится на подземные льды зоны многолетней мерзлоты и составляет 400-650 м, а количество вод, содержащихся в подземных льдах, оценивается в среднем около 300 тыс. км³.

Ежегодно на Земле выпадает около 1,7•10¹⁹ г снега (17 тыс. км³ воды), образующего снежный по­кров на площади от 100 до 126 млн. км², из которых две трети приходится на территорию суши, а одна треть на морские льды. 2,7•10'⁸ г снега (2700 км³ воды) идет на питание ледников [Котляков, 1984]. Распределение снега от года к году может значительно изменяться в зависимости от колебаний климатических условий.

Жидкая вода. Озера, болота и искусственные водоемы. На территории суши поверхностные воды в жидком состоянии сосредоточены в реках, озерах, водохранилищах, болотах, реках и живых организмах. Наибольшее их количество находится в озерах. Общий объем воды всех озер земного шара оценивается от 176 тыс. км³ [Мировой водный баланс..., 1974] до 275 тыс. км³ [Львович, 1974], а их площадь достигает 2 млн. км². Жизнь этих водоемов непосредственно зависит от общего баланса вод нашей планеты. Поэтому естественно, что объем озер, площадь и высота стояния их уровня зависит от общей увлажненности континентов. Четче эта зависимость проявляется по отношению к бессточным озерам, площадь которых сравнительно невелика. Эти озера служат своеобразными индикаторами изменения климатических условий. В периоды, когда увлажненность континентов возрастает, увеличивается объем бессточных водоемов, повышается их уровень и возрастает площадь, и наоборот, в периоды уменьшения увлажненности заметно сокращаются площади бессточных озер.

Основная масса бессточных озер располагается во внутренних областях континентов в зоне недо­статочного увлажнения, где наблюдается значительное несоответствие между количеством атмосфер­ных осадков и потенциальной возможностью их испарения. Общая площадь территории, не имеющей стока в Мировой океан, достигает более 30 млн. км² и составляет 34% территории суши без островов. Поверхностный сток этих областей на 15-20% ниже стока внешних склонов и практически весь расходуется на испарение.

Особое место среди бессточных озер занимает величайший водоем Земли с объемом вод почти 79 тыс. км³ – Каспийское море. Его площадь составляет более 378 тыс. км², или около 18% площади всех бессточных озер планеты, а площадь всего водосборного бассейна достигает 3,5 млн. км². Из-за столь большой площади Каспий чутко реагирует на все глобальные изменения гидроклиматического режима.

В настоящее время происходит все усиливающееся строительство искусственных водоемов. Площадь их водного зеркала составляет более 800 тыс. км². Полный объем водохранилищ составляет около 10 тыс. км³, а полезный - около 4 тыс. км³.

Значительный объем поверхностных вод сосредоточен в заболоченных местах. Общая площадь болот достигает почти 3 млн. км², занимая около 2% территории суши. В северной половине Западной Сибири заболоченность достигает 50-70%. Суммарный объем вод в болотах достигает почти 12 тыс. км³ [Мировой водный баланс..., 1974].

Реки. Наиболее мобильной частью гидросферы являются реки, сток которых представляет собой интегральную характеристику водного баланса территории суши. Общий объем вод речной сети составляет всего около 2120 км³ [Мировой водный баланс..., 1974], однако в течение года этот объем возобновляется в среднем около 24 раз, что позволяет оценить речной сток как водный ресурс в размере около 45,8 тыс. км³ в год. В слое воды на всю территорию суши это составляет всего 385 мм в год.

Количество воды в руслах рек непрерывно изменяется как во времени (внутри года и от года к году), так и в пространстве, в зависимости от колебания климатических факторов и степени увлажненности территории, от величин, близких нулю, в аридных районах до слоя мощностью почти 10 тыс. мм в горах.

Подземные воды. Подземные воды, доля которых в общих запасах воды на Земле составляет почти 50 % и которые со временем меняют свои запасы, играют очень большую роль в процессах континентального водообмена. Подземная гидросфера пронизывает практически всю земную кору вплоть до верхней мантии. Количественная оценка водных ресурсов подземной гидросферы у разных ученых различается и колеблется в пределах 40-50 % от общего объема воды.

Парообразная вода. Поступающая в атмосферу влага в результате испарения с водной и земной поверхности пе­реносится воздушными течениями, конденсируется и снова выпадает на поверхность Земли. Ее общее количество оценивается в 12-14 тыс. км³, а в слое воды на всю поверхность Земли – всего 25 мм. Основная масса (90%) пара атмосферы сосредоточена в слое до 5 км от поверхности Земли, при этом ее количество быстро убывает с высотой. Влажность воздуха изменяется от 70-80% у земной поверхности до 20-30% - на высоте 10 км и до 1-2% в стратосфере.

Пространственное распределение пара в атмосфере колеблется в среднем от 2% на широте 70°, 0,9% на широте 50° до 2,6% в районе экватора [Мировой водный баланс..., 1974],

Несмотря на свое небольшое количество, влага атмосферы в результате ее очень быстрого влагооборота (полная смена влаги составляет 9-10 дней) играет важную роль в процессах, происходящих на земной поверхности. За год из атмосферы выпадает 577 тыс. км³ воды в виде различных осадков.

Таким образом, земной шар в целом постепенно обезвоживается, хотя количество воды на его поверхности постоянно возрастает за счет большего поступления вод из его недр.

Живые организмы. Часть воды содержится в живых организмах. Ее количество составляет около 1,3 тыс. км³ [Мировой водный баланс..., 1974]. Хотя объем биологических вод небольшой, но они играют важную роль в развитии жизни на Земле и усилении влагооборота. Почти 12%, или 8,4 тыс. км³ испаряющейся влаги в атмосферу поступает с поверхности суши за счет транспирации ее растениями.

Важное значение в круговороте вод на поверхности Земли имеет процесс фотосинтеза, осуществ­ляемого растительным покровом. В результате фотосинтеза ежегодно разлагается около 120 км³ воды на водород и кислород [Алпатьев, 1983].

Космический водообмен. Водообмен гидросферы тесно связан с общим глобальным обменом вещества и энергии как между всеми геосферами, так и между Землей и Космосом. Это не замкнутый процесс, так как в том объеме, в котором вода выделяется из магматических пород, она уже не возвращается обратно. Так же как и при обмене веществом с космическим пространством, преобладает уход водорода над его приходом.

В результате обмена веществом и энергией из космоса на Землю ежегодно может поступать около 0,01 км³ воды в год в виде межпланетного вещества и метеоритов.

Некоторая часть водорода, по-видимому, может образовываться в результате прихода от Солнца в верхнюю часть атмосферы протонов путем захвата ими электронов [Черкинский, 1971]. Одновременно происходит процесс безвозвратной потери части гидросферы вследствие диссипации легких газов, утечки или ускользания их за пределы земного притяжения в размере около 0,1 км³ в год (от 0,03 до 0,27 км³ [Юри, 1959; Павлов, 1977; Алпатьев, 1983]).

Влияние человека на водообмен планеты. Быстрый рост населения планеты, развитие промышленного производства и сельского хозяйства обуславливают возрастающие темпы водопотребления, которое уже достигает около 6 тыс. км³ в год. 80% используемой воды связано с сельским хозяйством, и в первую очередь – с орошением около 3 млн. км² земной поверхности, что вызывает усиление процессов испарения и интен­сификации влагооборота.

С деятельностью человека связано также изменение водообмена подземных вод: их некоторое пополнение за счет создания искусственных водоемов и сокращение с развитием интенсивной эксплуатации при водоснабжении населения (ежегодно из недр Земли извлекается более 20 тыс. км³ воды). Это приводит в целом к сокращению их запасов и снижению их уровня. Исчезновение крупных подземных бассейнов вод приведет к глобальному кризису с/х в засушливых зонах.

Быстрыми темпами развивается опреснение морских вод и их потребление в районах недостаточного увлажнения, которое сейчас составляет более 10 км³ в год. Этот процесс приводит к усилению влагооборота между океаном и континентами.

В процессе развития водопотребления усиливается испарение и возрастает интенсивность водообмена на территории суши. Это, в свою очередь, приводит к возникновению дополнительных ат­мосферных осадков в размере более 2 тыс. км³ в год [Дроздов и др., 1981], в результате чего поверхно­стный сток может возрастать до 800 км³ в год. В то же время создание огромного числа искусственных водоемов на континентах увеличивает объем речных вод, задерживаемых в русловой сети. Это при­водит к замедлению водообмена речных вод в 10-12 раз [Калинин, 1974].

Возникновение дополнительных ядер конденсации в атмосфере в результате ее загрязнения, особенно в районах крупных городов, способствует выпадению дополнительного количества атмосферных осадков. Изменение скорости природного водообмена может значительно влиять на качество вод в результате дополнительного отстаивания в искусственных водоемах и накопления загрязняю­щих веществ.

Хотя деятельность человека в настоящее время вносит еще сравнительно небольшой вклад в изменение глобального водообмена, но она быстро возрастает во времени, и в ряде районов в результате загрязнения природных вод уже сейчас наблюдается дефицит водных ресурсов. Ант­ропогенное воздействие на поверхностный глобальный водообмен можно представить в виде обобщенной схемы хозяйственного звена кругооборота воды.

В настоящее время быстро возрастает загрязнение вод Мирового океана, особенно неорганическими продуктами. Это приводит к сокращению испарения с водной поверхности от 10 до 50% [Дуванин, 1991]. В результате этого процесса водообмен между материками и океаном может ослабевать. Таким образом, деятельность человека влияет на ослабление глобального океанического водообмена в результате загрязнения морской поверхности, а с другой стороны, наоборот, усиливает процесс испарения в результате строительства водохранилищ и развития орошения на суше. В то же время наращивание объема водохранилищ приводит к замедлению водообмена между сушей и океаном.

⇐ Предыдущая12

Поделиться:

Воспользуйтесь поиском по сайту: