Современные рифы

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

НОВОСИБИРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

ГЕОЛОГО-ГЕОФИЗИЧЕСКИЙ ФАКУЛЬТЕТ

КАФЕДРА ОБЩЕЙ И РЕГИОНАЛЬНОЙ ГЕОЛОГИИ

Курсовая работа

«Современные рифы»

Новосибирск

Содержание

Введение

1. Исторический обзор

2. Общая характеристика рифов

3. Типы коралловых рифов

3.1 Барьерные рифы

3.2 Береговые рифы

3.3 Атоллы

4. Происхождение рифов

5. Особенности биологии рифообразующих кораллов

6. География коралловых рифов

7. Коралловый риф как биоценоз

Заключение

Список используемой литературы

Введение

Коралловые рифы - необыкновенные по красоте места в океане. Это самые старые (примитивные коралловые рифы возникли 500 млн. лет назад, опередив многие формы жизни) и богатые естественные сообщества экосистемы нашей планеты, сохраняющие стабильность, несмотря на радикальные эволюционные изменения всей земной биоты.

В течение тысячелетий коралловые рифы составляли основу жизни целых народов, исконных обитателей островов Океании. Эти острова, населенные полинезийцами, меланезийцами и микронезийцами, сложены из чистейшего кораллового известняка. Именно рифы давали и дают этим народам основную часть их пропитания, они играют огромную роль в духовной жизни и материальной культуре океанийцев. Многовековой опыт этих народов позволяет им пользоваться всеми благами рифа, не подрывая его основу.

Телевидение, кинофильмы и книги о природе сделали рифовую тематику достаточно популярной. В последние годы многие туристические предприятия стали включать в свои маршруты посещение коралловых рифов, которые благодаря этому оказались доступными очень большому числу людей из самых разных стран. Больше стало бывать на рифах и неорганизованных туристов. К сожалению, массовые визиты уже начали приносить ущерб самим рифам. Неизбежное загрязнение океана в местах скопления людей, как бытовыми отходами, так и нефтепродуктами губительным образом сказывается на состоянии кораллов. Что же касается воздействия промышленных предприятий, то вблизи них рифы повсеместно уже загублены. Последнее обстоятельство заставило правительства ряда стран, у берегов которых развиваются рифообразующие кораллы, организовать специальные подводные заповедники. Нужно отметить, что губительное воздействие человека на коралловые рифы в большинстве случаев связано с незнанием их биологии и полным непониманием того, что можно, а что нельзя делать. Данную тему я выбрал с целью ознакомиться с навыками реферирования научной литературы. Эта работа посвящена особенностям происхождения, строения и распространия коралловых рифов.

1. Исторический обзор

Первым, кто обратил внимание на разнообразие коралловых построек, был Ч. Дарвин (1842 г.). Посетив несколько коралловых островов во время знаменитого путешествия на «Бигле», он пришел к выводу о преемственности между береговым (окаймляющим) рифом, барьерным рифом и атоллом. Основные положения дарвиновской теории происхождения атоллов не утратили своего значения и по сей день, однако фактический материал, положенный в ее основу, не охватывает всего разнообразия коралловых построек. За последние годы, особенно благодаря работам советских морских геоморфологов, теория Ч. Дарвина получила дальнейшее развитие.

Изучая коралловые рифы, Ч. Дарвин с присущей ему гениальностью увидел самое главное в их историческом развитии, но он не имел возможности детально исследовать подробности структуры отдельных рифов, а ведь именно от них зависит разнообразие ныне существующих коралловых сообществ. Попытки как-то их классифицировать после Ч. Дарвина предпринимались неоднократно, однако до последнего времени единой стройной системы не существовало.

Патриция Мазер и Изобель Беннет изложили свои взгляды в руководстве, изданном Австралийской ассоциацией по изучению коралловых рифов (1978 г.).

Доктор геолого-минералогических наук Борис Преображенский из Тихоокеанско института географии ДВО РАН в монографии «Современные рифы» (1986 г.) рассмотрел историю появления основных терминов, возможность или неправомерность их применения, классифицировал коралловые сообщества по их продуктивности, т.е. по темпам воспроизводства органического вещества.

2. Общая характеристика рифов

Коралловые рифы -- это постройки, возникающие при сочетании целого ряда сложных факторов, но самым главным фактором -- и основным компонентом, составляющим большую часть породы рифа, -- являются сами кораллы. Рифостроящие мадрепоровые кораллы -- это колонии просто устроенных животных, бесчисленные миллиарды которых создали миллионы тонн горных пород. Каждая из форм жизни предпочитает свой определенный диапазон температур, и эти примитивные, но жизнеспособные создания не являются исключением. Они любят теплую воду и способны расти в тех местах, где сезонные перепады температуры воды не выходят за пределы.

Рифы, созданные мадрепоровыми кораллами, столь широко распространены в тропических морях, что само слово «риф» стало синонимом кораллового рифа. Однако, с точки зрения геологии, они представляют собой сравнительно недавнее явление. Ведь со времени появления многоклеточных существовали и другие типы рифов, построенные организмами, по своему систематическому положению очень далекими от коралловых полипов, и многие из этих рифов имели не менее важное значение, чем современные. Мадрепоровые кораллы являются лишь последним звеном в длинном ряду рифостроителей. Растения и животные, которые создавали рифы в течение неимоверно длительного периода, подчас не имели между собой ничего общего, за исключением присущей им всем способности формировать твердый, главным образом карбонатный скелет, со временем превращающийся в горные породы. Большинство из этих растений и животных способствовало развитию широкого разнообразия других форм жизни, а это в свою очередь оказывало огромное влияние на тропические моря того времени.

Некоторые постройки, создававшиеся кораллами в течение миллионов лет, достигают невероятных размеров. Это самые грандиозные сооружения, которые когда-либо создавались организмами на Земле. Есть сведения, что Большой Барьерный риф виден даже с Луны. Большинство из нас узнает о присутствии рифа просто по изменению цвета моря, когда синева морских глубин переходит в бирюзовые и изумрудные тона мелководья, сменяющиеся затем белой полосой прибоя. Кроме времени чрезвычайно низких отливов, покрытый живыми кораллами риф никогда не поднимается выше уровня моря.

Форма рифа в значительной степени определяется воздействием на него моря, а затем и процессами жизнедеятельности самого рифа. Несмотря на то, что рифы имеют самые разнообразные формы, разрез любого из них покажет, что все они имеют и много общего, и сходство между ними существеннее, чем различия.

3. Типы современных коралловых рифов

Современные коралловые рифы по своей морфологии разделяются на барьерные, береговые, и атоллы.

Барьерные рифы располагаются на некотором удалении от берега, отделяясь от него лагуной, достигающей иногда ширины в несколько десятков километров.

Береговые рифы протягиваются вдоль берега, образуя как бы его подводное продолжение.

Атоллы, представляющие собой кольцевые рифы, внутри которых располагается неглубокая лагуна, не менее многочисленны.

Рис. 1. Типы и зональность рифов:

a - примыкающий, b - барьерный, c - атолл, d - примыкающие рифы

Различные зоны:

A - лагуна, B - риффлет, C - склон рифа (Юрий Латыпов)

3.1 Барьерные рифы

Расположены полосой вдоль берега, от суши отделены широкой и глубокой лагуной. Ширина лагуны барьерных рифов варьирует от сотен метров до десятков километров, а глубина -- от 5 до 70 м. Полосы барьерного рифа имеют ширину от 100 м до нескольких километров. Эти полосы часто сложно структурированы и могут быть двойными или содержать внутри себя плоские, линейные и кольцевые рифы.

Пользующийся широкой известностью Большой барьерный риф протягивается вдоль восточного берега Австралии более чем на 2000 км -- от широты Южного тропика до самой северной точки Австралии -- мыса Йорк. В некоторых местах он отступает от берега материка на 50--100 км. Барьерные рифы окружают многочисленные острова в архипелагах Микронезии, Меланезии и Полинезии.

Большой барьерный риф - гряда коралловых рифов и островов в Коралловом море, протянувшаяся вдоль северо-восточного побережья Австралии на 2300 км. В северной части его ширина достигает 2 км, в южной -- 150 км. Большая часть рифов находится под водой (которые обнажаются во время отливов). В 1979 году здесь был основан Морской национальный парк площадью свыше 5 млн. га. История Большого барьерного рифа насчитывает уже около 18 миллионов лет. Современная история его развития длится около 8000 лет. На старом фундаменте по-прежнему появляются все новые пласты. Основная часть рифа охватывает более 2100 отдельных рифов, которые окружены почти 540 барьерами, образующими прибрежные острова. Между Рифом и побережьем простирается лагуна. Этот район отмелей редко превышает глубину 100 м. Со стороны моря склоны рифа круто впадают на тысячи метров вглубь моря. Барьер в этом месте подвержен влиянию волн и ветров. Рост кораллов тут самый быстрый, тогда как в местах, где волны и температура достигают экстремальных высот, рифы теряют наибольшее количество строительного материала. Большая часть свободного материала вплетается в рифы и образует новые скалы, таким образом на рифе происходят постоянные, сменяющие друг друга процессы разрушения и последующего восстановления.

3.2 Береговые рифы

Береговые рифы расположены прямо на уровне моря или чуть ниже его, окружая острова на мелководье. Представляют собой неширокую террасу, начинающуюся с кромки берега, и обрывающуюся на некотором удалении

Береговые рифы, встречающиеся не только по одному, но по два и даже по три, могут быть сложены из песка, гравия, галек и т. п.

На берегах морей, в которых зимою образуются льды, береговые рифы могут состоять так же из огромных валунов самых разнообразных пород.

Иногда отложения эти цементируются углекислым кальцием и превращаются в твердую породу. Они отделяются от берега более или менее узкою ложбиною, которая при дальнейшем примыве наполняется более мелкими материалами (тонкий песок, ил) и по обсыхании новой ложбины риф присоединяется к берегу.

3.3 Атоллы

Крупные коралловые постройки, имеющие кольцевую форму. Основанием для атолла служит обычно вершина подводного вулкана. Атоллы отличаются очень сложным строением. В составе атолла могут быть острова, банки, плоские рифы, микро-атоллы. В центре атолла часто бывает одна или несколько лагун.

Высота атолла обычно не превышает 3-4 метров над средним уровнем океана. Атоллы могут иметь разнообразные конфигурации и размеры. Один из крупнейших атоллов на Земле -- Кваджалейн (Меньшикова) в архипелаге Маршалловы острова -- достигает 2336 км, из которых 92% приходится на лагуну, вытянутую на 300 км. Суммарная площадь 92 островков этого атолла -- 14,5 км. Коралловые рифы таких крупных атоллов обрамляют поднятие на дне океана, являющееся вулканическим плато, а не конусом отдельного вулкана. За исключением небольших атоллов, площадь рифов обычно составляет несколько процентов от площади самих атоллов, а на долю суши часто приходится лишь доли процентов.

Атоллы обычно образуются путём обрастания вулканического острова коралловым рифом, формирующим кольцевой пояс. Часто это сопровождается погружением вулканической основы под воду, если такого погружения не происходит, то формируется ядерный атолл с вулканическим островом внутри лагуны. Небольшое понижение уровня воды (или поднятие тектонической основы атолла) приводит к превращению кораллового рифа в атолл. Дальнейшее поднятие суши может привести к формированию поднятого атолла. Если же атолл погружается под воду, то формируется подводная банка (то есть отмель), которая может быть названа погружённый атолл.

риф коралл атолл береговой

4. Происхождения рифов

Строя риф, мадрепоровые кораллы создают колонии невероятно разнообразных форм и размеров. Однако в основе этого разнообразия лежит несколько основных форм, что позволяет разбить рифы всего лишь на несколько типов.

Уже много лет ученые, изучающие рифы, спорят о том, как образовались атоллы и коралловые банки, рассеянные по Индийскому, Тихому и Атлантическому океанам.

Существует несколько теорий возникновения рифов. И каждая из них пытается по-своему подойти к решению двух взаимосвязанных и в то же время совершенно самостоятельных проблем: как образовались платформы, на которых находятся рифы, и почему современные рифы имеют именно такую, а не иную форму. Одни теории дополняют друг друга, некоторые же построены на противоположных точках зрения.

Первым изящное решение проблемы образования атоллов предложил Чарлз Дарвин. Встречая во время своего кругосветного путешествия ископаемые виды морских организмов на больших высотах в Андах, он предположил, что некоторые участки земной коры, по-видимому, испытали значительное поднятие по вертикали. В те годы возможность смещения отдельных блоков земной коры представлялась почти такой же невероятной, какой несколько позже будет казаться современникам эволюционная теория самого Дарвина. Его теория образования атоллов исходила из двух основных предпосылок -- что платформы, на которых росли мадрепоровые кораллы, постепенно опускались и что коралловые постройки и рифы, которые они созидали, могли расти вверх, по крайней мере, с такой же скоростью, с какой происходило опускание платформ. Эта теория в основном выдержала проверку на протяжении полутора веков. К тому же она объясняет образование не только атоллов, но также и двух других типов рифов: и береговые, и барьерные рифы, и атоллы, по Дарвину, представляют собой последовательные этапы развития одной и той же коралловой постройки.

Сначала вокруг вулкана, вздымающегося над теплым коралловым морем, на мелководье вырастает коралловая полоса -- береговой риф. Постепенно вулкан погружается в море, по мере его опускания происходит рост кораллов вверх -- и таким образом риф постоянно держится на одном и том же уровне. Если риф все время растет вверх и в сторону моря, постепенно между ним и островом может образоваться канал. Когда этот канал достигнет определенной ширины, риф из берегового превращается в барьерный. (Совершенно ясно, что момент, начиная с которого береговой риф превращается в барьерный, можно определять по-разному -- скажем, некоторые специалисты давно уже предложили считать береговой риф барьерным, когда по образовавшемуся каналу уже может проходить большая лодка.) В Мировом океане существует множество береговых и барьерных рифов.

В конце концов, вулкан, исчезнув совсем в морских глубинах и оставив после себя лишь кольцо кораллов, превращается в атолл. В Индийском и Тихом океанах разбросаны сотни и сотни атоллов, диаметры которых могут колебаться от одного до 160 и более километров; однако большинство атоллов имеет диаметр от трех до 30 километров. Теория Дарвина, прекрасно объяснившая наличие столь большого числа атоллов, пришла на смену бытовавшему ранее представлению о том, что атоллы были образованы рифами, которые выросли по краям кратеров потухших и погрузившихся в море вулканов. Рост кораллов вокруг кратера вулкана, расположенного на подходящей глубине, действительно мог иметь место, но никак не удавалось объяснить, почему такое множество кратеров вулканов оказалось на одной и той же глубине.

Сегодня в коралловых морях можно видеть все три этапа развития коралловой постройки и много промежуточных стадий. Результаты глубокого бурения на рифах подтвердили справедливость предположения Дарвина: в большинстве случаев коралловый известняк действительно покоится на более древних вулканических породах, а ископаемые остатки наземных и прибрежных морских организмов, которые обнаружены в кернах, извлеченных из скважин с больших глубин, свидетельствуют о том, что этот ныне глубоко погребенный известняк некогда находился на уровне моря или несколько выше его. С помощью радиоизотопов в некоторых случаях удалось определить возраст известняка -- оказалось, что он колеблется от нескольких тысяч до многих миллионов лет.

Однако процесс образования многих рифов не поддавался столь простому объяснению, какое предлагал Дарвин. Большой Барьерный риф, например, не является обычным барьерным рифом гигантского размера. В действительности это огромный комплекс множества совершенно различных по форме, размерам и типам рифов, расположенный в пределах континентального шельфа на значительно меньших глубинах, чем рифы, лежащие где-то в просторах океана.

Несколько позднее дарвиновская теория происхождения рифов получила некоторое развитие, когда стало ясно, что уровень Мирового океана неоднократно поднимался и опускался, испытывая значительные колебания. Начинались и заканчивались ледниковые периоды, когда колоссальные объемы воды то накапливались в ледниках, то опять возвращались в Мировой океан, происходили вертикальные подвижки земной коры -- и рифы то появлялись на поверхности океана, то снова затапливались. Таким образом, современные мелководные районы не всегда были расположены на небольших глубинах, а время от времени то поднимались над уровнем Мирового океана, то опять уходили под воду. И этот факт сильно усложняет наше представление о том, как образовывались коралловые постройки.

Когда окончательно подтвердилось, что уровень Мирового океана испытывал значительные колебания, американец Дэли создал теорию «ледникового контроля» рифообразования. Поначалу некоторым ученым показалось, что она опровергает теорию Дарвина. Однако Дарвин, в сущности, объяснил, как возникли рифы, а Дэли -- как изменения уровня моря и эрозия могли сформировать современный облик рифов. Когда во время ледникового периода понижался уровень моря и одновременно падала среднегодовая температура воды и кораллы прекращали свою созидательную деятельность, тогда, считает Дэли, рифы, и даже вулканы, разрушались и срезались волнами. Когда же уровень воды вновь повышался, кораллы получали на разрушенных рифах и вулканах весьма подходящую для своей жизнедеятельности платформу и в силу определенных причин начинали наиболее активно расти по ее краям. На сегодняшний день к теории Дэли относятся достаточно скептически, в частности, из-за того, что эрозия происходит медленнее, чем считал Дэли. Тем не менее, Дэли показал, что ни одна теория не может игнорировать ни изменения уровня Мирового океана, ни эрозию под воздействием морских волн и дождей.

В свое время было выдвинуто предположение, что кольцевая форма атолла -- это результат растворения породы, лежащей в центре плоско срезанного рифа, морской водой. Однако когда стало ясно, что морская вода не могла бы растворять известняковую породу с необходимой скоростью, от этой теории отказались. Согласно последней, существующей на сегодняшний день точке зрения, середина рифа действительно разрушается, придавая ему форму кольца, но происходит это под воздействием кислой реакции дождевой воды, когда риф обнажается во время отлива. И эта теория признана сейчас наиболее правдоподобной.

5. Особенности биологии рифообразующих кораллов

Рассматривая коралловый риф как субстрат для обитания различных экологических групп, можно прийти к выводу, что такой сложный биологический комплекс должен быть достаточно прочным, чтобы противостоять воздействию океанских волн, и настолько значительным по величине, чтобы обеспечить существование специфической флоре и фауне. К настоящим коралловым рифам относятся лишь те тропические сообщества, в которых главную роль по площади покрытия морского дна, по общей биомассе и по продуктивности играют рифостроящие кораллы.

В ряде случаев те же виды кораллов, которые образуют рифы, могут поселяться поодиночке и небольшими группами, входя в состав других биоценозов (песчаных и илистых пляжей, зарослей морских трав и др.). Необходимо сказать, что между бытовым и научным толкованиями термина коралл имеется значительное различие. В науке кораллами называют некоторых низших многоклеточных животных, относящихся к типу кишечнополостных. Все кишечнополостные исключительно водные организмы, причем большинство из них обитает в морской воде и лишь немногие (например, общеизвестная гидра) приспособились к жизни в пресной воде. Тело кишечнополостных состоит из двух слоев клеток (наружного, или эктодермы, и внутреннего энтодермы) и имеет всего одну полость кишечную, где происходит переваривание пищи. Последняя особенность и дала название всему типу. Кроме того, для этих животных (и только для них) характерно наличие особых, очень сложно устроенных крапивных, или стрекательных, клеток (книд), служащих для умерщвления добычи и защиты от врагов. Наличие этих клеток послужило основанием для второго, довольно распространенного наименования типа стрекающие. Тип объединяет три класса гидроидных, сцифоидных и коралловых полипов.

Класс коралловых полипов объединяет много различных по форме и по образу жизни морских кишечнополостных животных. К ним относятся как одиночные, так и колониальные организмы, как прочно прирастающие к грунту, так и способные передвигаться по дну. Многие коралловые полипы снабжены роговым или известковым скелетом, последний может быть массивным или имеет форму микроскопически маленьких иголочек. Актинии, которые вовсе лишены твердого скелета, также относятся к классу коралловых полипов. Этот пример с наибольшей очевидностью свидетельствует о значительном различии между научным и общежитейским пониманием термина «коралл».

В настоящее время, благодаря широкому распространению телевидения, всем известно, что живые рифообразующие кораллы ярко и разнообразно окрашены. Однако, по-видимому, мало кто задумывался о том, что же лежит в основе этой цветовой гаммы. В общем, на рифе преобладают кораллы бурых, буро-зеленых и желтоватых тонов, но между ними обязательно попадутся зеленые и малиновые колонии, бросающиеся в глаза своей яркой окраской. Приглядевшись к кораллам, находящимся не на осушке, а под водой, можно обнаружить и голубые и синие колонии или же пестрые формы с коричневыми стволом и ветвями и синими полипами. Встречаются и другие сочетания цветов и множества различных оттенков. Интересно отметить, что вся эта богатейшая палитра располагает, по сути дела, всего тремя основными красками желтой, красной и синей, а разнообразие достигается только их сочетаниями.

Синий и красный цвет кораллов зависит от их собственной пигментации, а желтую окраску им придают симбиотические одноклеточные водоросли, поселяющиеся в мягких тканях и играющие важную роль в жизнедеятельности кишечнополостных.

6. География коралловых рифов

При взгляде на карту Мирового океана, на которую нанесены места развития коралловых рифов, легко заметить одну закономерность все они приурочены к тропической зоне. Однако в пределах этой зоны рифы имеются далеко не повсюду. Так, коралловых рифов совершенно нет в открытых частях Атлантического океана, между тем как Тихий океан буквально усеян ими; имеются рифы и посреди Индийского океана. Вдоль восточного побережья Африки коралловые рифы отмечены во многих местах, а на западном берегу этого материка нет ни одного рифа. Начисто лишено коралловых рифов также и западное побережье Южной Америки. В Индийском и Тихом океанах коралловые сообщества явно тяготеют к приэкваториальной части, и их число постепенно падает к северу и к югу.

На атлантическом побережье обоих американских континентов дело обстоит как раз наоборот в приэкваториальной части нет ни одного рифа, зато они развиваются к северу и к югу от нее. Более того, в нескольких точках Мирового океана коралловые рифы отмечены за пределами тропической зоны. Так, они имеются вокруг Бермудских островов, лежащих далеко к северу от тропика Рака. В южном полушарии почти на таком же расстоянии от тропика Козерога находятся рифы острова Лорд-Хау. Совершенно очевидно, что на распределение коралловых рифов оказывают существенное влияние конкретные условия, складывающиеся в различных частях Мирового океана.

Чтобы возник и развился настоящий коралловый биоценоз, требуется сочетание целого ряда таких условий. Все рифостроящие кораллы крайне требовательны к температуре, солености, освещенности и ряду других абиотических факторов среды. К тому же они отличаются высокой стенобионтностью, т.е. не способны выносить сколько-нибудь значительных отклонений от оптимальных для них показателей.

Самая низкая температура, при которой кораллы способны существовать, равна 18 °С, но половое размножение в этих условиях становится уже невозможным, а вегетативное размножение (выпочковывание новых полипов) и рост крайне замедляются. При опускании температуры воды ниже 18 °С рифообразующие кораллы погибают. Так как возникновение новых колоний возможно только в результате оседания плавающих личинок (планул), развивающихся из оплодотворенных яиц, распространение всех коралловых рифов практически ограничено теми районами океана, где температура воды никогда не опускается ниже 20,5 °С. По-видимому, 20,5 °С соответствуют нижнему температурному пределу.

Верхний предел температуры для кораллов несколько превышает 30 °С. Температура воды у поверхности в приэкваториальных районах может достигать 28-30 °С, причем именно в этом регионе коралловые рифы отличаются наибольшим разнообразием форм и густотой их разрастаний. При дневных отливах в ваннах, лагунах и других обмелевших участках со слабым водообменом (или его временным отсутствием) температура воды поднимается еще на 2-5 °С. Однако в этих частях рифа наблюдается обеднение качественного и количественного состава кораллов.

Годовые колебания температуры воды у поверхности в тропической зоне океана очень незначительны. В приэкваториальной части они составляют всего 1-2 °С, а на широте тропиков не превышают 6 °С. С глубиной температура воды здесь падает примерно 1 °С через каждые 25 м. Следовательно, на глубине 75 м она лишь на 3 °С ниже, чем у поверхности. Отсюда можно сделать вывод, что нижняя граница вертикального распределения кораллов (50-75 м) обусловлена не температурными показателями. Таким образом, рифообразующие организмы в пределах всего их ареала находятся в стабильных температурных условиях

Все кораллы и водоросли относятся к типичным обитателям моря и предъявляют высокие требования к солености воды. Средняя соленость вод на поверхности всего Мирового океана составляет 34,73⁰/₀. В тропической зоне между 25° с.ш. и 25° ю.ш. соленость вод еще выше она составляет 35,18⁰/₀₀. Правда, в течение года соленость меняется, хотя и незначительно.

Казалось бы, можно считать, что организмы на большей части своего ареала обитают в водах, соленость которых в течение всего года составляет около 35⁰/₀, однако на деле это далеко не так. Много коралловых рифов расположено в непосредственной близости от материков и крупных островов, сток с которых способствует распреснению морской воды, омывающей береговую линию.

По-видимому, нижний предел солености, при котором возможно нормальное развитие герматипных организмов, составляет 30-31⁰/₀. Наибольшее их обилие и разноообразие форм отмечается в маленьких внутренних морях между островами Зондского и Филиппинского архипелагов и в Южно-Китайском море, т.е. как раз в районах тропической зоны океана с наименьшей соленостью (местами она равна 31-32⁰/₀). Вместе с тем весьма богата кораллами и южная часть Красного моря, отличающаяся повышенной соленостью (до 40⁰/₀).

Подавляющее большинство рифообразующих организмов нуждается в солнечном свете, который необходим не только фотосинтезирующим водорослям, но и кораллам. Сложные физиологические и биохимические процессы, обеспечивающие извлечение из морской воды извести и образование из нее скелета, у кораллов наиболее успешно идут на свету, так как тоже связаны с фотосинтезом. В общем, на всей акватории, занятой коралловыми рифами, условия освещенности благоприятны. Продолжительность дня в силу географических особенностей тропической зоны в течение года почти не меняется.

Освещенность оказывает заметное влияние на размещение организмов. И водоросли, и кораллы располагаются таким образом, чтобы на них непременно попадал прямой солнечный свет. В тропиках, где большую часть дня солнце стоит очень высоко и посылает свои лучи почти отвесно к поверхности моря, перемещение светила по небосводу почти не влияет на перемещение тени. И одни участки в течение всего светлого времени хорошо освещены, зато другие практически постоянно лишены прямого солнечного света и все время оказываются затененными. Правда, в воде свет рассеивается гораздо сильнее, чем на суше, но кораллы, по-видимому, нуждаются в прямых лучах солнца, вследствие чего на затененных участках рифа их поселения значительно разрежены. Именно поэтому колонии почти никогда не располагаются друг над другом, а расстилаются на горизонтальной поверхности рифа или распределяются ступеньками по его склону.

Океанская вода удивительно прозрачна, но и она служит препятствием для солнечных лучей. Уже на глубине около 200 м света поступает настолько мало, что фотосинтез там практически прекращается, и организмы нигде не опускаются ниже 80 м.

Так как освещенность с глубиной падает очень быстро, наибольшее разнообразие форм кораллов и самая высокая плотность их поселений наблюдаются до глубины 15-25 м. Ниже этого уровня начинается спад видового разнообразия и в сообществах появляются значительные «проплешины».

Рифообразующие кораллы весьма чувствительны к содержанию в воде растворенного кислорода. Растворимость газов в теплой воде тропической зоны в полтора-два раза ниже, чем их растворимость в полярных областях. Так, содержание кислорода в воде приэкваториальных широт Мирового океана равно 4,5-5 мл/л, а в пределах всей тропической зоны эта величина не превышает 6 мл/л, в то время как в воде полярных областей океана кислорода растворено до 8 мл/л. Тем не менее, обитатели открытых частей тропического океана кислородного голодания не испытывают, так как жизнь здесь обеднена и потребителей кислорода сравнительно немного.

Совершенно иначе обстоит дело на рифе. Вследствие высокой концентрации организмов, в первую очередь самих рифостроящих кораллов, воды, омывающие риф, быстро теряют значительную часть растворенного кислорода и насыщаются углекислотой и другими продуктами метаболизма. Особенно остро кислородное голодание ощущается в лагунах и на других участках с ослабленным водообменом. В таких местах и разнообразие видового состава, и размеры колоний кораллов, и густота их поселения заметно ниже, чем на внешнем краю рифа.

Все исследователи коралловых рифов отмечают наиболее мощное развитие кораллов на верхнем краю прибойной стороны, на так называемом гребне. Здесь, несмотря на беспрерывный накат, а точнее, именно благодаря ему, создаются наиболее благоприятные условия для жизнедеятельности кораллов. Постоянное поступление свежей чистой воды, до предела насыщенной кислородом и несущей питательные вещества и планктон, обеспечивает как дыхание, так и питание множества крошечных полипов, которые протягивают свои щупальца навстречу живительному потоку.

Вместе с тем известно довольно большое число видов рифообразующих кораллов, которые вполне успешно развиваются и живут в лагунах с илистым дном. Почти каждый прибойный береговой (окаймляющий) риф имеет между гребнем и берегом участки с относительно заиленной поверхностью дна. Здесь развивается своя, особая фауна кораллов. На рыхлом илистом субстрате часто можно видеть крупные особи грибовидных кораллов. Эти плоские (округлые) кораллы свободно лежат на поверхности ила ротовой стороной вверх. Широкое основание грибовидного коралла препятствует его погружению в жидкий ил. Попадание частиц ила на верхнюю сторону полипа, где расположены ротовое отверстие и множество щупалец, для грибовидных кораллов тоже далеко не безразлично. Нередко можно обнаружить особи с потемневшими и уже начавшими разрушаться отмершими участками полипа.

Таким образом, температура, соленость, освещенность, насыщенность воды кислородом и характер грунта оказывают непосредственное воздействие на рифообразующие кораллы. Другие факторы (глубина, прозрачность воды и ее турбулентность) сами по себе оказывают на кораллы менее значительное воздействие, но от них в известной степени могут изменяться показатели факторов первой группы. Исходя из совокупности абиотических факторов, необходимых для кораллов, легко объяснить причины неравномерного распределения коралловых рифов в пределах тропической зоны.

7. Коралловый риф как биоценоз

Коралловые биоценозы весьма широко представлены в тропической зоне Мирового океана. Они развиваются от литорали до глубины 50-80 м как вблизи берегов, так и в открытых водах. Естественно, что на этой колоссальной акватории показатели абиотических факторов среды (температура, соленость, рельеф дна, характер грунта, турбулентность водных масс и т.п.) представлены в самых разных сочетаниях, чем обусловливается большое разнообразие рифовых построек.

Эта особенность рифов сразу же бросается в глаза не только тем, кто специально занят их изучением, но даже и случайным наблюдателям. Действительно, можно с уверенностью сказать, что двух совершенно идентичных коралловых рифов не существует, так как каждый из них обладает какими-либо индивидуальными чертами.

Чарльз Дарвин (1842), посетив несколько коралловых островов, пришел к выводу о преемственности между береговым рифом, барьерным рифом и атоллом. Основные положения дарвиновской теории происхождения атоллов не утратили своего значения и по сей день, однако фактический материал, положенный в ее основу, не охватывает всего разнообразия коралловых построек.

Если в основу классификации рифов положить видовой состав рифостроящих организмов, то выяснится, что в подавляющем большинстве случаев ведущая роль принадлежит мадрепоровым кораллам. Несмотря на пестроту и мозаичность распределения кораллов на рифе и их значительное видовое разнообразие, с несомненностью установлено, что основу биоценоза составляют не более 10-15 руководящих форм мадрепоровых кораллов.

Неоднократно описывались рифы, на которых преобладают водоросли, губки или мягкие кораллы. Однако, в подобных случаях обычно идет речь не о сформировавшемся рифе, а об одной из стадий его развития. На видовой состав и распределение основных форм кораллов значительное влияние оказывает уклон дна.

По отношению к урезу воды различают рифы обнажающиеся (если верхний горизонт такого биоценоза располагается в литоральной зоне) и погруженные. Обнажающиеся рифы типичны для Индо-Пацифики и отсутствуют в Атлантическом океане. Погруженные имеются в обоих регионах. Тем не менее, между ними усматривается довольно существенное различие. Если коралловые рифы Атлантики зарождаются и существуют только ниже уровня нуля глубин, то погруженные рифы Индийского и Тихого океанов в большинстве случаев обязаны своим происхождением опусканию морского дна.

По отношению к береговой линии различают окаймляющие и барьерные рифы. В последнем случае между рифом и берегом располагается более или менее широкая лагуна, лишенная коралловых биоценозов. Характер рифа зависит от турбулентности водных масс. По отношению к этому существенному фактору можно различить несколько типов рифов от «коралловых садов» тихих лагун, поросших нежными и ломкими кустиками кораллов, до подобных крепостным стенам прибойных рифов, обращенных своей наветренной стороной к открытому океану.

Любой коралловый риф не однороден в разных его частях, а состоит из отдельных зон, различающихся и по структуре известняковой основы, и по видовому составу организмов. Все разнообразие рифов сводится к сочетанию этих зон и их протяженности. Риф, расположенный у южного берега острова Хайнань, имеет все, четко представленные, зоны (Наумов, 1959).

При подходе со стороны открытого моря этот риф поднимается со дна крутой, почти отвесной стеной высотой около двух десятков метров. При наблюдении с поверхности видно, что горизонтальная или полого уходящая в сторону моря предрифовая зона покрыта мелко раздробленными обломками кораллов и белым коралловым песком.

Рис.2 (Д.В. Наумов и др.)

Отвесная стена, или внешний склон рифа так называемый риф-рок, густо покрыта различными видами мадрепоровых кораллов, расположенными в несколько ярусов. Даже в спокойную безветренную погоду у внешнего склона рифа бывает постоянный накат, а во время штормов об него разбиваются гигантские волны, так что поселяющиеся здесь кораллы располагаются на риф-роке несколькими горизонтальными поясами в зависимости от способности противостоять постоянному волнению. Наиболее значительные по силе удары волн принимает на себя верхний отдел внешнего склона так называемый гребень рифа; здесь сосредоточены корковидные стелющиеся по субстрату формы, слабо разветвленные колонии с короткими толстыми ветвями и дисковидные кораллы, напоминающие гигантские грибы-трутовики. Дисковидные кораллы насквозь пронизаны множеством крупных сквозных отверстий, через которые свободно проходит вода, когда волна набегает на риф или скатывается с него.

Под гребнем, там, где действие волн ослаблено, развивается следующий ярус. Здесь поселяются виды с более длинными ветвями, а также дисковидные и стелющиеся формы. У основания внешнего склона обычны крупные массивные шаровидные колонии.

Несмотря на экстремальные условия, которыми отличаются верхняя часть внешнего склона и гребень, именно здесь происходит нарастание рифа. Высокое насыщение воды кислородом, хорошая освещенность и постоянный приток питательных веществ способствуют бурному росту кораллов. Вместе с тем внешний склон служит основным местом, откуда на внутренние части рифа поступает обломочный материал, потому что при сильном волнении колонии в какой-то степени все-таки разрушаются.

Таким образом, наиболее интенсивное накопление и органического и минерального материала, осуществляющееся в результате жизнедеятельности герматипных организмов, происходит именно на внешнем склоне и гребне. Эту часть рифа можно охарактеризовать как его биоконструкционную зону. Важнейшей и наиболее характерной морфологической особенностью внешнего склона следует считать образование на нем чередующихся вертикальных каналов и уплощенных или округлых по наружному краю вертикальных гребней, или шпор. Показано, что густота и величина каналов и шпор зависят от параметров волн и экспозиции рифа по отношению к преобладающему волнению. Если отвесный внешний край рифа уходит на глубину, где развитие кораллов становится невозможным, каналы и шпоры прослеживаются только в пределах горизонтов с живыми кораллами, ниже стена становится ровной.

Рис. 3. (Д.В. Наумов и др.)

Риф разрастается в сторону моря за счет образования шпор и их последующего слияния. Конечно, не исключено и эрозионное их разрушение, но оно, имеет место лишь при очень сильных штормах. Венчающий внешний склон рифа гребень несколько возвышается над уровнем нуля глубин, за ним в сторону берега тянется более или менее плоская известковая платформа, или риф-флет.

Непосредственно за гребнем на риф-флете почти всегда имеется понижение глубиной от 50 см до 1-2 м и шириной в несколько метров. Оно тянется извилистым каналом параллельно внешнему краю рифа. Как уже было сказано выше, гребень рифа представляет собой место наиболее активного роста кораллов, на нем же за счет известковых водорослей развивается и так называемый водорослевый вал.

Образование известковыми красными водорослями вздымающегося вала именно у мористого края риф-флета и на гребне объясняется экологическими особенностями этих растительных организмов. Они гораздо легче переносят перегрев и высыхание, чем мадрепоровые кораллы. Условия периодического обнажения и заплеска волнами для известковых багрянок, по-видимому, следует считать оптимальными: с одной стороны, интенсивный водообмен способствует получению карбоната кальция, а с другой при отступлении волны растения получают максимум солнечного света.

Эти герматипные организмы и поднимают гребень над уровнем рифовой платформы. На расстоянии нескольких метров от края внешнего склона обычно располагается второй, не столь ярко выраженный гребень. Поскольку оба гребня располагаются на горизонтальной плоскости, они должны рассматриваться в структуре риф-флета, однако генезис разных частей самой рифовой платформы неодинаков. Если ее мористая часть возникает в результате активного роста кораллов и водорослей, то участки, лежащие ближе к берегу, обязаны своим происхождением накоплению и частичной цементации обломков.

Итак, на рифе следует различать две главные части внешнюю, биоконструкционную, созданную в результате жизнедеятельности герматипных организмов, и внутреннюю аккумулятивную, образованную накоплением материала, который поступает с внешней его части. Б.В. Преображенский отмечает, что первая заселена преимущественно продуцентами, т. е. производителями органического вещества, тогда как другая служит основным местом поселения консументов потребителей готовых органических веществ.

Аккумулятивная часть риф-флета, в свою очередь, состоит и трех поясов, или зон. Самая верхняя из них, вплотную примыкающая к берегу, лежит вблизи границы верхнего стояния воды в высокие (тропические) приливы. Она представлена древним известняком и покрыта слоем чистейшего кораллового песка. Это зона пляжа. Непосредственно к нему со стороны моря примыкает полоса риф-флета, покрытая крупными и мелкими коралловыми обломками, не связанными между собой. Дело в том, что эта высоко лежащая часть рифовой платформы ежедневно на продолжительно время обсыхает и в ее пределах известковые водоросли, цементирующие обломки, уже не могут существовать. Живых кораллов здесь тоже нет. Между этой мертвой зоной риф-флета и гребнем простирается более или менее широкая живая зона, на которой укореняются отдельные массивные кораллы, а в лужах и ваннах на заиленном дне развивается особая фауна лагунных кораллов. Здесь встречаются как одиночные грибовидные кораллы, так и множество тонко разветвленных кустистых форм. Отмирая, они цементируются и также входят в структуру платформы, но последняя все же в первую очередь формируется из обломков, попадающих сюда с риф-рока.

Нетрудно заметить, что лужи и ванны на этой части риф-флета, по сути дела, представляют собой миниатюрные лагунные рифы. И гидрологический режим, и характер грунта (заиление), и состав кораллов в обоих случаях чрезвычайно сходны. Более того, когда риф-флет достигает значительной ширины, волны уже не могут забросить обломочный материал на его береговой край, и тогда между песчаным пляжем и платформой возникает береговой канал, а потом образуется более широкое водное пространство, т. е. лагуна.

Особый тип составляют коралловые рифы защищенных от прибоя лагун, бухт и заливов. Они мало отличаются от поселений кораллов в литоральной живой зоне риф-флета. Хотя в лагунах и встречаются массивные формы кораллов, но преобладают здесь густо ветвящиеся колонии с хрупким скелетом. В отличие от кораллов прибойного рифа лагунные виды способны на несколько часов во время отлива оставаться на осушке. Волнение в лагуне слабее, и в низкую воду на обнажившиеся кораллы вода не попадает.

Медленное движение воды в бухтах и лагунах способствует их заилению. Поэтому здесь чаще, чем в других местах, можно видеть свободно лежащие на грунте формы, в первую очередь различные грибовидные кораллы. Кустистые колонии, не имея твердого субстрата, запускают глубоко в ил корневидные выросты, удерживающие колонию на месте.

Во время спада и подъема воды в лагуне некоторое время гуляют слабые волны. Они ломают концы ветвистых лагунных колоний дно лагуны буквально усеяно их обломками. В качестве защитного приспособления у ветвящихся лагунных кораллов развивается высокая способность к регенерации. Все повреждения на них быстро зарастают, обломанные веточки (если они не упали на дно, а запутались в колонии) прирастают к ней вновь в любом положении. Одним из примеров лагунного рифа может служить риф маленького атолла Маракеи (острова Гилберта), диаметр почти полностью замкнутого кольца которого едва достигает 2 км.

В коралловых рифах обитает огромное количество видов моллюсков от хитонов до гигантских двустворчатых и осьминогов, бесчисленное количество губок, актиний, червей, ракообразных и иглокожих. Рифы по всему миру знамениты разнообразием рыб и важны даже для некоторых видов китов, размножающихся только в "прикоралловых" водах. Здесь обитают шесть из семи существующих в мире видов морских черепах, а на коралловых островах гнездятся более 240 видов морских птиц.

Заключение

В заключении я бы хотел обобщить всё, что было изложено выше.

Итак, кораллы являются индикаторами климатической и биогеографической зональности. Изучение закономерностей их распространения в древние геологические эпохи должно содействовать разрешению многих проблем палеогеографии, а это неразрывно связано с выявлением закономерностей образования и размещения целого ряда важнейших осадочных полезных ископаемых.

С рифами очень часто связаны промышленные залежи горючих полезных ископаемых -- нефти и природного газа (по данным некоторых специалистов, с коралловыми отложениями связано до 60% нефтеносных горизонтов). Не исключено, что одним из источников нефти как раз и послужило органическое вещество, образовавшееся в далеком прошлом и захороненное в коралловых отложениях на дне давно исчезнувших морей. Известковые скелеты кораллов хорошо сохраняются в ископаемом состоянии, и поэтому их широко используют в качестве руководящих форм при разведке нефтеносных пластов. Значение ископаемых кораллов для целей практической геологии очевидно, и поэтому над их изучением трудится целая армия специалистов.

Кораллам нужен подходящий субстрат, на котором они могли бы расти. Кроме того, мадрепоровые кораллы для наращивания биомассы и построения скелета нуждаются в свете. Значит, они не могут расти в глубоких местах, им подходит только мелководье.

На сегодняшний день нам ясно, что формирование кораллового рифа зависит от множества факторов, таких как температура, соленость, освещенность, насыщенность воды кислородом и характер грунта.

Список использованной литературы

1. Шеппард Чарльз. Жизнь кораллового рифа. -- Л.: Гидрометеоиздат, 1987. -- 183 с.

2. Наумов Д.В., Пропп М.В., Рыбаков С.Н. Мир кораллов. Гидрометеоиздат, Л., 1985

3. Преображенский Б.В. Современные рифы; отв. ред. Б. С. Соколов; АН СССР; Дальневосточный науч. центр, Тихоокеанский ин-т географии. - М.: Наука, 1986. - 244 с.

4. Сорокин Ю.И. Экосистемы коралловых рифов. М., 1990.

5. Краснов Е.В. Экологическая дифференциация и интеграция мадрепоровых кораллов в ходе эволюции. //Палеонтологический журнал РАН, 1998, - №2 - С.46-49.

Размещено на Allbest.ru