Клуб дайверов Coral Beach

Полезная информация для професиионалов и начинающих покорителей коралловых рифов. Расписание встреч.

Добро пожаловать

Обои для рабочего стола с кораллами

Скринсейверы с кораллами

Справки и поддержка: CoralBeach@narod.ru

КАК ОБРАЗУЮТСЯ КОРАЛЛОВЫЕ РИФЫ

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.

Есть 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. Какие-то положения этих теорий сохраняют свое значение и на сегодняшний день, другие были

отвергнуты или же рассматриваются как некий частный случай.

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 того 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, к примеру, не является обычным барьерным рифом гигантского величины. В действительности это огромный комплекс множества совершенно различных по форме, величиным 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 нето 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 в начале нашего века 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 убедительно 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.

Итак, на сегодняшний день нам ясно, что формирование кораллового рифа зависит, от многих факторов. За последнее столетие наши представления о жизни рифа значительно расширились. Но, чтобы понять процесс рифообразования до конца, нам еще предстоит проделать огромную работу.

Среда, в той происходит рост рифов

Каковы бы ни были детали механизма образования рифов, важным фактором этого процесса является химизм воды, в той они растут. В большинстве случаев жизнь в открытом океане, который окружает рифы, значительно менее разнообразна и обильна, чем на самом рифе. Дело в том, что. хотя тропические воды богаты многими химическими веществами, важными для жизнедеятельности живых организмов, в них содержится очень мало некоторых других незаменимых соединений. Именно этот фактор в конечном итоге и лимитирует число живых организмов, способных обитать в тропических водах. И именно поэтому воды открытого океана, омывающие мористый склон рифа, небогаты планктоном и другими более крупными организмами. Коралловый риф резко выделяется на фоне этой скудной океанической жизни — это настоящий пышный оазис в сравнительно бедной водной пустыне.

Поскольку риф — это живая система, его обитатели для поддержания своего существования нуждаются в определенном количестве пищи и минеральных веществ. Одни вещества, которые имеются в изобилии в омывающей риф морской воде, извлекаются из нее и свободно расходуются рифовыми организмами в нужных количествах. Другие же вещества, которых в морской воде не слишком много, используются гораздо более экономно. Риф может получать извне совсем ничтожную долю этих веществ, но зато они очень эффективно извлекаются и накапливаются обитателями рифа. Вещества, усвоенные рифовым биоценозом, включаются в практически замкнутый круговорот, утечка их из этого круговорота ничтожна. Таким образом, хотя и нельзя сказать, что окружающая риф среда богата некоторыми веществами, ему удается накопить значительные их запасы. Эти запасы содержатся в рифовой постройке и в многочисленных организмах, живущих на рифе.

Море вокруг кораллового рифа насыщено углекислым кальцием,

то есть карбонатом кальция, организмы извлекают его из воды, и он откладывается в их скелетах. Мадрепоровые кораллы, а также другие животные и растения выделяют карбонат кальция, поэтому он имеется на рифе в изобилии. Нето количество его вновь растворяется в воде, так что этот минерал, составляющий основание самого рифа, находится в постоянном круговороте.

Точно так же, как и в других живых системах, основой жизни рифа является органический материал, создаваемый растениями. Растения производят углеводы и другие вещества в процессе фотосинтеза, когда углерод и водород соединяются в сложные молекулы. важный для этого углерод поступает из запасов углекислого кальция, который растворен в морской воде в больших количествах. Запасы же водорода в морской воде практически неисчерпаемы. Растения получают этот элемент, расщепляя молекулы воды, являющиеся соединением водорода и кислорода, высвобождая при этом кислород и связывая водород с углеродом. Таким образом, недостатка в этих основных элементах, из которых состоит живая ткань, рифовое сообщество не испытывает. В морской воде содержится также неистощимый запас растворенного в ней кислорода, который поступает из атмосферы и выделяется растениями в процессе фотосинтеза. Однако только углерод, водород и кислород' не могут образовывать все сложные высокомолекулярные соединения, важные для поддержания жизни рифового сообщества. Для этого нужны еще и другие элементы.

Одни из них, такие, как азот и фосфор, нужны в значительных количествах. Другие — скажем, многие микроэлементы, — от которых зависят пусть и короткие, но жизненно важные этапы ряда химических превращений, нужны в биоценозе рифа в минимальных количествах, но нужны обязательно. Особым путем идет снабжение экоинфраструктуры рифа азотом. В мире известны всего две подгруппы примитивных организмов, способных связывать атмосферный азот (или азот, растворенный в воде), и включать его в сложные биологически активные соединения, — это особые бактерии и некоторые растения из подгруппы синезеленых водорослей. Размеры этих растений микроскопические, но значение их чрезвычайно велико. Они обитали в морях задолго до появления более высокоорганизованных организмов, которым они, собственно, и проложили путь. Эти водоросли существуют на рифе в виде пленки, покрывающей камни и песок, и обычно находятся в симбиоти-ческих отношениях с более крупными организмами, такими, как губки. Много их и в зарослях морской травы, где есть и губки. Вот они-то и образуют такие азотные соединения, которые могут быть использованы всеми другими видами жизни на рифе. Таким образом, эти примитивные организмы играют существенную роль в метаболизме, то есть обмене веществ, рифа в целом.

Рис. 3. Современные мадрепоровые кораллы строят рифы на протяжении всего лишь небольшого отрезка времени существования жизни на Земле. Эта схема показывает, какие организмы строили рифы, начиная с кембрийского периода, то есть со времени

свыше пятисот миллионов лет тому назад. Многие из этих организмов сейчас уже вымерли, а некоторые, такие, как брахиоподы, мшанки и губки, все еще широко распространены, хотя уже больше не строят рифов. Первыми рифостроителями были водоросли. Иногда они еще и сейчас принимают участие в строительстве некоторых рифов и везде являются жизненно важной частью кораллового рифа как экоинфраструктуры. Двигаясь по ступенькам геологических периодов (слева направо и сверху вниз по нашей схеме), первыми из животного мира встречаем археоциат, напоминающих губок. Далее следуют древние брахиоподы, обладающие раковиной, которая сохранилась и у их современных потомков. За ними идут примитивные колониальные животные — мшанки и ныне вымершие строматопораты. Затем следуют кораллы-табуляты и четырехлучевые кораллы (ругозы), относящиеся к кишечнополостным, подобно современным кораллам, и примитивные губки. Предпоследнюю ступеньку занимают рудисты — вымершая группа гигантских двустворчатых моллюсков. В результате поднятий земной коры их окаменевшие раковины теперь встречаются главным образом на континентах и даже высоко в горах, на большом удалении от моря. На любых рифах — независимо от времени их существования, а также от того факта, какая именно группа животных и растений является ответственной за их образование, — кроме главных рифострои-телей, всегда обитали и другие живые организмы, вносившие значительный дополнительный вклад в формирование его известковой основы. В течение этих пятисот миллионов лет четырежды уничтожались по каким-то неизвестным нам причинам огромные количества распространенных во всем мире видов живых организмов, причем самая значительная катастрофа произошла в конце пермского периода. На схеме эти катастрофы отмечены заштрихованными вертикальными полосами. В современный период основными рифостроителями являются мадрепоровые кораллы и водоросли, но, как мы увидим в этой статье, важную роль в процессе рифостроения играют и многие другие представители фауны.

Еще одним жизненно важным элементом, в котором нуждаются растения и животные, является фосфор. Он поступает на рифы извне в чрезвычайно малых количествах. Однако запасы фосфора хранятся в самом коралловом биоценозе. Во-первых, много фосфора имеется в связанном состоянии в живых тканях самих организмов. Животные получают его в процессе питания — поедая друг друга или питаясь растениями. Во-вторых, значительный запас фосфора находится в донных осадках. Его соединения адсорбируются на поверхности минеральных частиц — лишь в одном ведре заиленного песка площадь их поверхности достигает сотен квадратных метров. Адсорбированные донными осадками соединения фосфора легко переходят в раствор при взмучивании. Столь же легко идет адсорбция этих веществ, поступающих в воду, к примеру, из организмов тех многочисленных существ, которые живут и умирают в песке.

Случается, что рифовому биоценозу не хватает некоторых крайне нужных элементов, и это замедляет развитие жизни на рифах. Однако большинство биогенных элементов имеется на рифе в достаточном количестве — либо в виде свободных соединений, либо в связанном состоянии.

Таким образом, на коралловых рифах развились такие живые инфраструктуры, которые образуют строго замкнутый круговорот веществ и являются практически автономными системами, обеспечивающими себя всем важным. инфраструктуры эти удивительно экономны, отходы их жизнедеятельности сведены к минимуму, поскольку передача жизненно важных соединений идет на рифе по пищевым цепям почти без утечки. Итак, море, омывающее риф, формирует его и поддерживает на нем в физическом и химическом смысле существование всех живых существ.