Океанская литосфера и образование земной коры

Возраст того или иного участка коры дна океана оказывается равным расстоянию этою участка от соответствующей рифтовой долины, деленному на соответствующую скорость отодвигания. Эти возрасты минимальны в окрестностях рифтовых зон срединно-океанских хребтов и максимальны на перифериях океанов. При. типичной полуширине океана 5000 км и типичных скоростях отодвигания 2—5 см/год типичный возраст дна океана на его периферии получается порядка 100—250 млн; лет, т. е. много меньше, чем время существования Мирового океана, который, таким образом, является древним образованием с молодым,, все время обновляющимся дном.

Переходя к описанию образования осадочных пород, рассмотрим сначала вулканические, а затем также и плутонические породы. Некоторая часть действующих вулканов находится в центральных районах океанов, преимущественно в рифтовых зонах срединно-океанских хребтов (к ним относятся, в частности, вулканы Исландии), а также на поперечных трансформных разломах (к ним, по-видимому, относятся вулканы Гавайских островов); вероятно, немало подводных срединно-океанских вулканов еще не зарегистрировано.

Происхождение океанов

Происхождение океанов тесным образом связано с эволюцией поверхности Земли. В частности, происхождение Тихого, Атлантического и Индийского океана связано с разломом и движением материков. Исследования показывают, что ориентация ферромагнитных зерен в изверженных и осадочных земных породах на дне океанов вполне соответствует представлениям геологов о подвижности континентов.

К концу XVI века, когда на глобус более или менее правильно были нанесены материки (кроме Австралии и Антарктиды, которые к тому времени еще не были открыты), географы невольно обратили внимание на сходство очертаний Западной Африки и восточного побережья Южной Америки. В самом деле, берега двух континентов, разделенных огромным водным пространством Атлантического океана, как бы дополняют друг друга: каждому заливу и каждой бухте в Африке соответствует равный по форме и размерам мыс в Южной Америке, и, наоборот, африканским мысам соответствуют американские бухты. Долгие годы это негативное сходство считалось случайным, его рассматривали как величайший по масштабу природный курьез.

Палеомагнетизм

В 50-х годах XX столетия ученые-магнитологи установили, что многие горные породы во время их образования приобретали намагниченность по направлению имевшегося тогда геомагнитного поля, но эта намагниченность во многих случаях сохранилась без существенных изменений до сих пор. Поэтому, определяя направления намагниченности пород различного возраста в конкретном районе земной коры, ложно узнать, как менялось в этом районе направление геомагнитного поля в течение того или иного периода времени. Проделав же это во многих районах земного шара, можно восстановить историю геомагнитного поля в целом.

Эволюция земной коры океанского дна

Земная кора дна океана состоит из осадочных, тверженных и метаморфических пород. Рассмотрение их эволюции удобнее всего начать с осадочных пород, образование которых в океанах в настоящее время доступно непосредственному наблюдению.

Скорости океанского осадкообразования оцениваются по возрастам различных слоев в колонках донных осадков, получаемых при помощи грунтовых трубок, и в кернах, извлекаемых при бурении океанского дна.

Относительный возраст слоев определяют палеонтологическим методом по видам организмов с известковыми раковинками — корненожек форашшифер и кокколитовых водорослей, а также организмов с кремнеземными раковинками — диатомовых водорослей и одноклеточных животных радиолярий; анализируются и попавшие в осадок- пыльца и споры наземных растений. Слои разного возраста различаются также по характеру их намагниченности, на чем основаны методы палеомагнитной стратиграфии.

Геологические периоды фанерозоя

О структуре, свойствах и поведении океанской коры классическая геология практически не имела сведений, что крайне затрудняло понимание движений земной коры в целом или, как говорят, глобальной тектоники Земли. Сейчас построение исторической геологии океанской коры (и тем самым земной коры в целом) уже началось, в связи с чем созданное классиками здание современной геологии подвергается революционной перестройке. Рассмотрим основные сведения классической исторической геологии фанерозоя.

Эволюция недр Земли

Попытаемся выяснить, как изменялась в течение истории Земли ее внутренняя структура. Главным процессом в эволюции недр планеты является гравитационная дифференциация веществ различного веса, при которой более тяжелые (т. е. имеющие при том же давлении большую плотность) вещества опускаются вниз, к центру планеты, а более легкие поднимаются наверх. В результате этого процесса планета должна расслоиться на оболочки так, чтобы более глубокие оболочки состояли из более тяжелых веществ.

В нижней мантии вещество находится в особенно плотном кристаллическом состоянии и имеет очень высокие температуры плавления. Как же осуществляются там вертикальные перемещения легких и тяжелых веществ в процессе их гравитационной дифференциации? Для ответа на этот вопрос надо учесть, что вещество в мантии Земли ведет себя как твердое тело только при быстро меняющихся нагрузках, а при очень долго действующих нагрузках оно обретает способность течь как вязкая жидкость. Поэтому, например, под действием центробежных сил, создаваемых вращением, Земля приобрела форму сжатого по оси эллипсоида вращения, почти в точности такого, как равновесная фигура вращающейся самогравптнругощей жидкости.

Прибрежная зона

Размытие морских берегов, особенно скалистых, идет крайне медленно

Взаимодействие между воздушной и водной средой осуществляется по всей огромной поверхности Мирового океана, в то время как его непосредственные контакты с сушей происходят лишь вдоль сравнительно узкой прибрежной зоны материков и островов. В вечной борьбе этих двух стихий океан выступает как подвижное и активное начало, ведущее наступление по всему фронту, тогда как суша занимает пассивную, оборонительную позицию. В результате воздействия прибоя и приливных течений постоянно происходит размывание берегов, формирование пляжей и террас.

Уровень Мирового океана

Уровень Мирового океана претерпевает постоянные изменения

Уровень Мирового океана претерпевает постоянные изменения, связанные как с деятельностью подземной вулканической активности, так и с деятельностью человека. Исследования ученых доказали, что объем океана и конфигурация его берегов в течение геологической истории претерпевали непрерывные изменения, которые будут происходить и в дальнейшем. Даже составлены карты, на которых даны положение и контуры материков, какими они станут через миллионы лет.

Невдалеке от Неаполя на берегу залива стоят остатки колоннады и виднеются развалины древнего храма, посвященного Серапису — богу умирающей и возрождающейся природы. Выбор места для постройки храма был сделан древними римлянами далеко не случайно: здесь из-под земли бьют теплые сернистые ключи. Задолго до начала нашей эры толпы паломников приходили сюда на поклонение божеству и для того, чтобы искупаться в теплых источниках, славившихся своими целебными свойствами по всей Римской республике. Время не пощадило изящное архитектурное сооружение. В результате землетрясений и войн храм превратился в руину, но перед этим он был разрушен морем.

Течения океана

Течения океана

Течения океана создаются ветрами, притяжением водных масс солнцем и луной, неравномерностью и переменой атмосферного давления, впадением с материков потоков речной воды и различием в плотности водных масс. Первоначальное направление во всех видах течений вскоре изменяется под воздействием вращения Земли, сил трения, конфигурации дна и береговой линии. В результате создается впечатление неупорядоченности и хаотичности движения. Тщательное же изучение морских течений позволило с достаточной степенью точности нанести их на карту.

Гениальный провидец в науке и замечательный писатель-фантаст Жюль Берн одним из первых отметил в качестве самой характерной особенности океана его вечное движение. Недаром девизом для своего «Наутилуса» он избрал краткое, но выразительное изречение: «Подвижный в подвижном». Океан находится в постоянном движении; даже скованные льдами, его воды продолжают перемещаться. Легче всего обнаруживаются поверхностные течения; с ними приходится считаться морякам, их воды несут на себе множество плавающих предметов.

Загрязнение океанов

Гибель морских животных

Уже в течении нескольких десятков лет ученые и экологи заняты вопросом — как защитить океан от загрязнения? Каждый человек, будь то ребенок или взрослый, живет он на берегу моря или никогда его не видел, должен знать, что от его личного поведения зависит проблема загрязнения океанов. Если бы все люди Земли проявляли настоящую заботу об океане, проблема его загрязнения не стояла бы сейчас так остро. Хочется еще раз напомнить, что если каждый житель нашей планеты выльет в ближайший ручей всего лишь по одному ведру оставшейся после стирки воды с синтетическим моющим средством, общее количество загрязнений увеличится на 40 миллионов кубометров.

25 мая 1969 года семь человек из семи стран ступили на борт папирусной лодки «Ра», которая тихо покачивалась на волнах в марокканском порту Сафи. Им предстояло совершить плавание к берегам Америки. Никто из семерки не имел опыта плавания через океан на пучках связанного тростника. Экипаж готовился к невзгодам и лишениям, к борьбе с изнуряющей жарой и свирепым натискам бурь. Множество опасностей подстерегало суденышко в открытом море, но никто из путешественников тогда не предполагал, что в опасности находится сам Атлантический океан.

Физические свойства морской воды

Плотность морской воды значительно отличаются от свойств химически чистой воды

Как известно, за международную единицу измерения массы принят килограмм. Платиновый килограммовый эталон хранится в Палате мер и весов в Париже, а очень точные дубликаты имеются в аналогичных учреждениях многих стран. Но почему именно килограмм (а не фунт, унция или золотник) принят теперь во всем мире за единицу измерения массы? Дело в том, что все другие единицы были произвольными, а килограмм имеет свой природный эквивалент: такова масса одного кубического дециметра воды при 4 градусах Цельсия.

Морские волны: природа возникновения

Моря без волн не бывает

Моря без волн не бывает, его поверхность всегда колеблется. Иногда это лишь легкая рябь на воде, иногда ряды гребней с веселыми белыми барашками, иногда грозные валы, несущие тучи брызг. Даже самое спокойное море «дышит». Его поверхность кажется совершенно ровной и блестит как зеркало, но берег лижут тихие, едва заметные волны. Это океанская зыбь, вестник далеких штормов. Каковы же основные причины возникновения этого природного явления?

Для научных, а главное, для практических целей о волнах нужно знать все: их высоту и длину, скорость и дальность их передвижения, мощность отдельного вала и энергию волнующегося моря. Нужно знать глубину, на которой еще ощущается волновое движение воды, и высоту заброса волнами брызг.

Морские волны: природа возникновения

Моря без волн не бывает

Моря без волн не бывает, его поверхность всегда колеблется. Иногда это лишь легкая рябь на воде, иногда ряды гребней с веселыми белыми барашками, иногда грозные валы, несущие тучи брызг. Даже самое спокойное море «дышит». Его поверхность кажется совершенно ровной и блестит как зеркало, но берег лижут тихие, едва заметные волны. Это океанская зыбь, вестник далеких штормов. Каковы же основные причины возникновения этого природного явления?

Для научных, а главное, для практических целей о волнах нужно знать все: их высоту и длину, скорость и дальность их передвижения, мощность отдельного вала и энергию волнующегося моря. Нужно знать глубину, на которой еще ощущается волновое движение воды, и высоту заброса волнами брызг.

Волны цунами

Волны цунами обладают колоссальной разрушительной силой

Рожденные землетрясениями на дне океана, цунами обладают колоссальной разрушительной силой. По мнению специалистов, цунами средней силы высвобождает такое количество энергии, которое эквивалентно взрыву нескольких атомных бомб. Соразмерно велика и разрушительная сила этого страшного стихийного бедствия. Общий ущерб от цунами вышедшего на побережье, может оценивается и миллиардами долларов и десятками тысяч погибших.

В ночь на 5 ноября 1952 года жители рыбацких поселков, расположенных по берегам северной группы Курильских островов и южной оконечности Камчатки, проснулись от сильных толчков землетрясения. Полураздетые, они выскакивали на холод из грозивших обрушиться домов. Как всегда в таких случаях, бесновались охваченные паникой домашние животные, звенела бьющаяся посуда, по крышам грохотали кирпичи обваливавшихся печных труб. Разрушения были значительные, но не катастрофические: где дала трещину стена жилого дома, где развалилась печь. В одной из бухт на Камчатке сползло с прибрежной скалы в море деревянное здание засолочного цеха. Во многих местах скалистого побережья произошли обвалы, местами образовались оползни.

Объем мирового океана

Объем Мировго океана составляет 1330—1421 миллион кубических километров

Океан — в первую очередь скопление воды. Не будь ее, не было бы и самого океана. Ведь совершенно очевидно, что так называемые лунные моря, в которых нет ни капли влаги, принципиально не отличаются от остальной поверхности Луны. Сколько же воды в океане? Произвести точный подсчет объема такого большого бассейна чрезвычайно трудно, поэтому результаты у разных исследователей не совпадают.

Биогеографическая регионализация Мирового океана

Регионализация Мирового океана

Биогеографическая регионализация, наряду с биологическим содержанием, несет отпечаток воздействия всего комплекса природных процессов. Анализ этого явления тесно связан с решением задач физико-географического районирования. Биогеографическую неоднородность Мирового океана предлагается трактовать с ландшафтно-экологических позиций, опираясь на утверждение, что специфике каждого природного района отвечает своеобразие его биоты и биома.

Одна из первых попыток комплексного районирования Мирового океана с учетом биологических характеристик принадлежит Г. Шотту (Schott, 1935, 1942), который выдвинул и развил идею "естественных районов океана", или "морских ландшафтов". Свою схему районирования в 1933 г. опубликовал французский океанограф К. Валло (1948).

Процесс биогеографической дифференциации

Биогеографическая дифференциация

Главное содержание физико-географического процесса заключается в обмене веществом и энергией между отдельными компонентами природы и целыми природными системами. В океане он охватывает толщу вод, дно, пограничные части атмосферы и суши. Его деятельность легче поддается анализу, если в сложной системе взаимодействий выделить функциональные подсистемы, звенья физико-географического процесса. Таковыми являются: гидрологическое, геохимическое, геолого-геоморфологическое и литолого-фациальное. Все они несут определенную экологическую нагрузку, обусловливая структуру и функции биогидроценотического звена.

Каждое звено физико-географического процесса вносит свой вклад в упорядочение предметов и явлений природы в Мировом океане, в результате чего происходит обособление аквальных и субаквальных (донных) природных комплексов (ПК), с характерными для них сообществами гидробионтов. Таким образом, физико-географический процесс порождает существенную обратную связь: наряду с глобальным характером обмена веществом и энергией он локализуется в территориально ограниченных природных системах (геосистемах, экосистемах) разной размерности. Каждому природному комплексу в океане соответствуют свои экологические и биогеографические особенности.

Аксиоматические основы ландшафтной экологии

Основы ландшафтной экологии

Современный уровень географических и экологических знаний позволяет принять ряд аксиом и положений теории ландшафтной экологии. Они вытекают из общегеографических и обладают достаточно высокой достоверностью. Порядок их рассмотрения устанавливается исходя из требований системного анализа: сначала формулируется аксиома о целостной системе, затем даются положения о ее элементах, о системообразующих отношениях, о структуре и иерархии систем и, наконец, об их границах. Предлагаемая система аксиом и положений является той методологической основой, на которую опирается биогеограф при решении ландшафтно-экологических задач.

Аксиома В.И. Вернадского о биосфере. Теория геоэкологии опирается на реальные свойства предметов и явлений, генеральная совокупность которых принадлежит биосфере. Сущность ее постулируется аксиомой В.И. Вернадского: биосфера представляет собой целостную экологическую систему, в которой живое вещество взаимодействует с элементами литосферы, гидросферы, атмосферы и техносферы.

Экологическая структура дна морских мелководий

Дно морских мелководий

В сложной системе природных комплексов Мирового океана ключевое положение занимают подводные ландшафты морских мелководий. Благодаря положению на рубеже суши и моря в пределах глубин, не превышающих 100 - 200 м, формирование ландшафтов происходит при активном взаимодействии компонентов основных геосфер (атмо-, гидро-, лито-, биосферы), порождаемом интенсивными эндо- и экзогенными источниками энергии.

К природным факторам, обусловливающим богатство и разнообразие ландшафтов морских мелководий, относятся: связь гидроклимата с метеорологическим режимом атмосферы, выраженный сезонный ритм природных процессов; подвижность вод, контролирующая процессы литодинамики и накопления осадков, а также способствующая хорошей аэрации, притоку питательных веществ и разносу зачатков организмов; проникновение солнечной радиации, поддерживающей фотосинтез фитопланктона и фитобентоса; разгрузка жидкого и твердого стока суши, вызывающая сильную изменчивость солености морских вод, обогащение биогенными и органическими веществами; высокая биологическая продуктивность; большое видовое разнообразие и богатство жизненных форм, способствующие высокой плотности заселения всевозможных экологических ниш на поверхности моря, в толще воды, на поверхности дна и в грунте; процессы сильнейшего химического преобразования вещества, форм миграции и концентрации химических элементов; влияние четвертичной регрессии, с которой связаны реликтовые формы рельефа и фации донных отложений, разорванные ареалы организмов, молодость подводных ландшафтов.

Ландшафтно-экологическое картографирование

Картографирование береговой зоны

Основу ландшафтно-экологического картографирования береговой зоны моря составляют карты донных природных комплексов (ландшафтные карты). При их составлении используются материалы дистанционных съемок с самолетов и космических носителей, комплекс морских и подводных исследований. Ландшафтные карты береговой зоны моря позволяют выявлять природные комплексы разного таксономического ранга, устанавливать их пространственные связи, сходство и различие; представляют объективную основу для районирования и классификации. В качестве иллюстрации приведем ландшафтную карту береговой зоны Каспийского моря.

Местообитания и экологические ниши

Экологические ниши

Экологическим каркасом биогидроценозов являются местообитания (биотопы, экотопы): однородные в экологическом отношении участки, занятые одним биоценозом. Внутри сообщества, чтобы ослабить конкуренцию, организмы расселяются по разным экологическим нишам. Пространственно экологические ниши определяются по положению на поверхности, в толще воды, на дне, вплоть до локальных местоположений: на верхней или нижней стороне камней, в кроне или корнеподобных выростах сидячих форм бентоса и т.п.

Функционально экологические ниши гидробионтов обособляются благодаря приспособлениям животных к способам добывания пищи, движению или неподвижному образу жизни на дне и т.п. Прилаженность ко всей совокупности экологических факторов закрепляет у гидробионтов адаптивные признаки, выражающиеся прежде всего во внешнем облике.

Происхождение и развитие океанической биоты

Океаническая биота

Всю историю Земли с момента ее возникновения (около 4,5 млрд лет назад) до наших дней делят на два неравных отрезка: докембрийский (время скрытой жизни -криптозой) -его продолжительность около 3,5-4 млрд лет и фанерозой (время явной жизни), начавшийся примерно 570 млн лет назад. Фанерозой делят на эры: палеозой (время древней жизни), мезозой (время средней жизни) и кайнозой (время новой жизни).

Современная биота океаносферы, представленная огромным разнообразием видов и сообществ живых организмов, - результат длительной эволюции, характерными чертами которой являются: ускорение темпов развития (каждый последующий геологический период короче предыдущего); "волны жизни", расцвет и затухание разнообразия отдельных систематических групп организмов; усложнение строения организмов; увеличение биоразнообразия и разнообразия сообществ; возрастание роли функций живого вещества в Мировом океане и в географической оболочке в целом.

Уязвимые звенья экологических систем океана

Уязвимые звенья экосистемы

В начале 60-х гг. XX века, когда стало ясно, что "неисчерпаемые" запасы сырья на суше стали быстро таять, взоры и мысли обратились к Мировому океану. Делая упор прежде всего на его огромные размеры, заговорили об "океане возможностей", подразумевая биологические, минеральные, энергетические и другие ресурсы, гигантскую емкость как резервуара для сброса отходов производства. Однако вскоре стало ясно, что океан под действием мощного антропогенного пресса оказался весьма уязвимым. И уже сейчас видно, что не с "океаном возможностей", а скорее с "океаном проблем" будут иметь дело наши потомки в XXI в., причем проблем в основном экологических.

Экологические факторы морской биогеографии

Факторы биогеографической дифференциации

В Мировом океане и его морях наблюдается большое разнообразие экологических условий: сочетание абиотических и биотических факторов, от которых зависит распределение жизни. К первым относятся: подводная освещенность, температура, соленость, плодородие вод и др.

Потребности разных видов к напряженности тех или иных условий неодинаковы: одни требуют много света, другие его не выносят; одни любят тепло, другие - низкие температуры их п. Ход жизни не нарушается, если все факторы действуют в привычном для организма количестве. Однако картина резко меняется, если величина одного из факторов начнет уменьшаться. Среда жизни в океане предоставляет большие преимущества для ее обитателей - гидробионтов.

Дно океана обновляется!

Геологи на дне океана

В 1961 году в международном естественнонаучном журнале «Нейчур» появилась статья американского геолога Р. Дитца «Эволюция океанов и следствие разрастания площади их дна». Вскоре появилась аналогичная статья американского геолога Г. Хесса; затем многие геологи поддержали новую геологическую концепцию. Поток статей докладов стал нарастать лавинообразно буквально захлестнул геологическую научную печать. Не часто в науке возникает такое положение, когда кажется, что с глаз спала повязка и все неожиданно прозрели... Что же стало видно?

Остановимся пока только на том, что объясняет новая глобальная тектоника (такое название первоначально получила эта геотектоническая концепция) о сравнительной молодости океанического дна. Какие черты геологии океана использовали авторы новой гипотезы для объяснения этого факта?

«Из реки по имени факт...»

Исследования на дне океана

Познакомимся с некоторыми важными фактами геологического строения и геологической истории океанических впадин. Это необходимо для понимания закономерностей, которым подчиняется возникновение и распределение в земной коре месторождений полезных ископаемых.

Факт первый — относительная молодость океанической коры. Этот факт доказывается прямыми определениями абсолютного возраста пород, из которых состоит кора. Определения возраста базальтов, поднятых в кернах глубоководного бурения или взятых со дна в местах, где отсутствует покров осадков, нигде не дают больше 150—200 миллионов лет, даже с учетом возможной неточности определения абсолютного возраста. Залегающая на базальтах толща осадков, по палеонтологическим определениям, имеет разный возраст в нижнем слое в зависимости от расстояния от срёдинно-океанического хребта — оси предполагаемого раздвижения океанической' коры: чем дальше от хребта, тем древнее возраст осадков; однако нигде не встречено осадков древнее юрских, что в абсолютном летоисчислении составляет 140—г 160 миллионов лет.

Континенты и океан — родня или соседи?

Континенты и океан

В геологии, науке о строении, происхождении, вещественном составе, закономерностях и истории развития литосферы и ее верхней оболочки — земной коры оформилось много самостоятельных направлений, часто отличающихся друг от друга так же, как, например, химия отличается от астрономии. Основные отрасли современной геологии — это общая или динамическая (физическая) геология, рассматривающая геологические процессы на поверхности и в верхней толще земной коры; петрография, минералогия и геохимия, изучающие горные породы, минералы и химию земной коры; историческая геология, занимающаяся геологической историей Земли; геотектоника, изучающая строение земной коры. Как прикладные направления в геологии выделились гидрогеология— наука о подземных водах, инженерная геология, геология полезных ископаемых и др. В нашем веке зародилось еще одно направление геологии — геология моря.

На подводной окраине континентов

На подводной окраине

Если мы в поисках полезных ископаемых шагнем с берега в воду, то окажемся на шельфе — подводном продолжении континента. Под водой эта область океана оказалась совсем недавно. В геохронологии, оперирующей миллионами лет, для определения таких отрезков времени как 5—10 тысяч лет нет даже специального термина. Находки на шельфе орудий человека каменного века, остатков современной растительности и костей недавно исчезнувших животных убедительно показывают, что шельф затоплен водами океана уже на памяти современного человека. Наиболее вероятной причиной подъема уровня океана было таяние покровных ледников. Расчеты показывают, что подъем уровня океана за счет воды, содержавшейся в ледниках, должен был составить от 100 до 130 метров. В самом деле, на большей части шельфов мы видим резкий перегиб дна, отмечающий внешнюю границу шельфа и начало континентального склона как раз на глубине около 130 метров.

Способы измерения морских глубин

Измерения морских глубин

В течение всего древнего периода мореплавания вопрос об измерении глубин сводился исключительно к промерам с целью обезопасить плавание у берегов. Древний мир не обладал никакими опытными данными о действительных глубинах морей и океанов вдали от берегов, и суждения этого рода, встречаемые у ученых древности, основаны были исключительно на догадках.

Первая попытка измерения океанской глубины, о которой до нас дошли сведения, была сделана Магелланом посреди Тихого океана и окончилась неудачей — дна не достали. После этого прошло еще около 300 лет (от начала XVI до начала XIX столетия), прежде чем возобновились эти опыты. Даже такие знаменитые исследователи океанов, как, например, Кук (1769—1778 гг.), Лаперуз (1785—1788 гг.), или даже в начале XIX столетия Крузенштерн и Лисянский (Надежда и Нева, 1803—1806 гг.), Фицрой на корабле Бигль, плававший с Ч. Дарвином пять лет (1831—1836 гг.), и они не занимались вовсе вопросом о глубинах той стихии, по поверхности которой они плавали. Дело измерения глубин продолжало оставаться ограниченным только прямой и ближайшей практической целью — безопасностью мореплавания вблизи берегов.

Способы изображения рельефа дна океанов

Рельеф дна Атлантического океана

Первая попытка изображения распространения какого-либо элемента по земному шару при помощи системы кривых линий, проведенных на карте через места, где находятся одинаковые по величине элементы, принадлежит французскому гидрографу Бюашу, построившему в 1737 г. карту рельефа дна Ла-Манша с линиями равных глубин. Отсюда этот прием выражения неровностей уже был перенесен на сушу.

Для проведения на карте линий равных глубин пользуются следующим приемом. Решив, через какие вертикальные отстояния (ступени) будут их проводить, и предположив, что между каждыми двумя цифрами глубин на карте последние изменяются пропорционально горизонтальному расстоянию между ними, отыскивают между точками глубин места, где должны были бы приходиться глубины, выражаемые целыми числами метров или сажен (500, 1000, 1500, 2000, 3000 и т. д.), и уже через найденные таким путем точки на карте и проводят линии равных глубин.

Рельеф дна океанов

Рельеф дна океанов

При первом взгляде на океанические глубины невольно кажется, что дно океанов должно представлять собою глубокую впадину, изогнутую внутрь земной поверхности. Однако, вследствие громадности земного радиуса сравнительно даже с наибольшими понижениями земной коры, подобное представление оказывается неверно. Океаническое ложе везде, даже в самых глубоких своих понижениях, всегда остается выпуклым.

Область океанического ложа, считая ее от2000 м до 6000 м, занимает 57,6% всей поверхности земного шара, область глубоководных впадин более 6000 м занимает всего около 1,5% поверхности земли. Отсюда видно, что в океане преобладают большие глубины (58%), т. е. совершенная противоположность суше, где малые высоты занимают главное место.

Рельеф дна наиболее замечательных морей

Рельеф дна

Из всех морей земного шара на первое место надо поставить так называемый Северный Ледовитый океан. Главная черта рельефа Арктического моря, есть полная уединенность его глубокой части от рядом лежащих больших глубин обоих океанов — Атлантического и Тихого. Таким образом, замкнутость его очертаний по поверхности повторяется и в подводном рельефе, вполне подтверждая его средиземный характер. Выше уже было указано, что в проливе Дэвиса и между Гренландией и Европой существуют подводные пороги глубиной около 600 м. От глубокой южной части Берингова моря в Тихом океане Арктическое море отделено еще сильнее перемычкой дна в Беринговом проливе, где наибольшая глубина не превосходит 50 м.

Кроме того, Арктическое море обладает еще одной характерной особенностью, а именно широкой и длинной полосой малых глубин, расположенной вдоль берега Евразии от Америки до Норвегии.

зучение отложений на дне океанов

Изучение отложений на дне океанов

До начала океанографических исследований (1860-х годов) образцы грунта дна имелись только с малых глубин. Только с изобретением лота Брука (1854 г.) стало возможным получать образцы с больших глубин, и тогда же лот Брука, примененный к промеру линии для первого телеграфного кабеля между Англией и Америкой, принес первые образцы грунта дна океана с глубин до 3500 м. Несмотря на малую величину образчиков, в них могли определить скопления скорлупок разных, почти микроскопических животных, относительно которых одни думали, что они живут на дне, а другие — что на поверхности, предполагая, что только по отмирании их остатки падают на дно. Второе предположение оказалось впоследствии верным.

Изучение характера и географического распространения грунтов дна океанов стало возможным только после экспедиции Challenger, собравшей образцы с 354 своих станций в разных частях океанов. Присоединив к этому другие материалы, оказалось возможным выяснить характер грунтов и их географическое распределение. Эту работу выполнили Дж. Меррей и Реиар, а последующие исследования только дополняли труды первых авторов.

О скорости накопления осадков на дне океана

Накопление осадков на дне океана

С какой скоростью накопляются осадки па дне океана? Данные, имеющиеся по этому вопросу, не могут быть многочисленны и охватывают небольшой промежуток времени. Современные сведения получены из непосредственных наблюдений при исправлениях телеграфных кабелей. При поднятиях кабелей на них остается слой осадков, по толщине которого можно судить о медленности накопления осадков на дне океана.

Некоторые указания, косвенные, дают столбики грунтов, добытые при океанографических работах. Например, во время плавания экспедиции Дж. Меррея в 1910 г. в северном Атлантическом океане было взято 35 столбиков, причем 6 — с глубин свыше 3200 м; наибольшие имели в длину до 35,6 см. Интересно, что среди минеральных обломков найден нефелиновый сиенит и другие минералы, которые в современную эпоху не могли быть принесены плавучими льдами в те места северного Атлантического океана, где их подняла трубка лота. Теперь плавучие льды не подходят к месту находки минералов ближе как на 15° широты к северу и 15° долготы к западу. Следовательно, остается только предположение, что эти обломки пород были занесены в океан из северных частей Шотландии или Гренландии, где они встречаются; это могло, следовательно, произойти только во время последнего оледенения севера Европы, когда плавучие льды доходили в Атлантическом океане до гораздо более южных широт.

История исследования подводного пространства

Подводное пространство

Первым подводным исследователем был, наверное, человек, который искал под водой что-нибудь съестное.

Сотни тысяч лет назад люди умели ловить рыбу. Эти древние рыбаки жили на берегах озер в Африке. Они набрасывались на рыбу и ловили ее руками. Это заставляло людей учиться плавать. Затем пловцы научились задерживать дыхание и нырять. Первые погружения происходили недалеко от берегов озер и морей, там, где было глубоко и вода была чистой. Постепенно ныряльщики осваивали все большие и большие глубины.

Они находили и выносили из воды различные интересные и полезные предметы. Это были и съедобные моллюски, и красивые цветные кораллы и ракушки, которые использовали в качестве украшений или продавали. Еще 4000 лет назад индейцы глубоко ныряли у берегов Перу и доставали из воды двустворчатые раковины моллюсков, которые были одним из любимых кушаний.

«Пайсисы» опускаются под воду

Глубоководный аппарат Пайсис

Уровень геолого-геофизических исследований, проводимых в последние два десятилетия в океане, неизмеримо вырос. У геологов появились новые средства изучения рельефа дна и недр: многоканальная сейсмоакустическая аппаратура, локаторы бокового обзора, аппараты, буксируемые за судном на небольшом расстоянии от поверхности раздела вода—осадок, различные приборы для отбора проб донных осадков. Однако подлинным символом нового этапа в развитии морской геологии стали подводные обитаемые аппараты (ПОА), способные совершать на большую глубину погружения в автономном режиме. Их экипаж включает гидронавтов — пилотов и наблюдателей. Первые обеспечивают управление погружаемым обитаемым аппаратом, вторые — выполнение научной программы.

Гомо Акватикус — человек подводный

Гомо Акватикус

Исследователям куда интереснее не через телекамеру, а своими глазами видеть недоступные глубины океана. Такая возможность появилась после изобретения акваланга. Его разработчик Жак Ив Кусто убедительно доказал, что человек может побывать на больших глубинах, недоступных для одетых в скафандры водолазов. Смелый исследователь мечтал о том, чтобы со временем люди смогли приспособиться к глубине и чувствовать себя там не хуже, чем на суше. Кусто утверждал, что когда-нибудь сформируется новая раса «гомо акватикус» — «человек подводный».

В 1962 году группа ученых Монакского океанографического института под руководством известного французского океанолога Жака Ива Кусто проделала такой опыт. На дно небольшой бухточки в Средиземном море на глубину около 10 метров опустили водонепроницаемую лабораторию, названную «Диогеной». Внутри лаборатории имелось помещение на двоих человек.

еловек в подводном царстве

Встреча с глубинами океана

Что же заставило древнейшего человека сделать первый шаг в завоевании подводного мира океана? Спасался ли он от лесного пожара, хотел ли подобрать слишком далеко залетевшее копье или прельстился аппетитными устрицами? Кто знает? Но факт остается фактом: уже в глубокой древности люди встали на путь, который в конце концов привел их к освоению трансконтинентальных водных дорог, позволил углубиться в таинственный мир волнующегося океана и достичь его предельных глубин.

Первыми ныряльщиками скорее всего были сборщики съедобных моллюсков. Эта форма промысла особенно успешно развивалась на берегах теплых морей, где тело пловца не подвергается переохлаждению. В некоторых раковинах, кроме вкусной мякоти, попадались красивые блестящие шарики жемчуга, которые, вне всякого сомнения, не оставались без внимания. Затем начали добывать кораллы, красивые раковины, губки. Обнаженный ныряльщик, вооружившись ножом и сеточкой для сбора добычи, зажимал между ног камень и смело бросался в пучину. И в наши дни арабы, ловцы жемчуга в Красном и Аравийском морях, а также профессиональные ныряльщики из индийского племени парава не знают ни акваланга, ни маски. Вся их экипировка осталась точно такой, какой была тысячу и десятки тысяч лет назад.

Знаменитые ныряльщики

Знаменитый французский ныряльщик Лоик Леферм

Поначалу люди пытались добраться до дна, используя свое собственные возможности. И не надо думать, что возможности у нас тут очень уж скромные. Некоторые ныряльщики способны задерживать дыхание на срок более 5 минут и достигать глубины в сотни метров. Конечно, это скромнее возможностей кашалота, способного нырять на глубину полутора километров и оставаться там в течение получаса, но... Впрочем, судите сами.

Первым официальным рекордсменом мира по нырянию под воду без применения технических средств, признанным CMAS (Всемирной конфедерацией подводной деятельности), стал итальянец Раймондо Букер. В 1949 году в Неаполитанском заливе он достиг 30-метровой глубины.

Нападения акул и другие опасности

Больше всего пловцы боятся нападения акул

Что же угрожает человеку в океане? Попав в море, мы невольно вступаем в контакт с его исконными обитателями. Больше всего пловцы боятся нападения акул. «Чаще всего наша жизнь подвергается опасности лишь потому, что мы совершаем ошибки. Чтобы избежать ошибок, надо познать океан, его обитателей и трезво оценить свои возможности», — к такому выводу пришел опытный подводник и хороший знаток жизни в море американский зоолог Роберт Моррис.

С мнением Роберта Морриса нельзя не согласиться. Среди 350 видов акул не менее 20 агрессивны, однако далеко не каждая такая акула непременно нападет на плывущего человека. До известной степени дурная слава этих морских хищниц преувеличена легендами и авторами рассказов о всяких ужасах. Тем не менее не следует заводить близкое знакомство с акулой, длина которой превышает метр. Опасны также барракуды и вообще любые рыбы такой величины. В тропической зоне океана встреча с опасной акулой не столь редка. В морях же, омывающих нашу страну, люди практически никогда не могут встретиться с хищными рыбами, способными угрожать человеку.

Научно-исследовательские подводные аппараты

Батискаф Жака-Ива Кусто

По-видимому, в настоящее время предел глубины погружения человека в мягком водолазном костюме уже достигнут, во всяком случае, вряд ли шестисотметровый рекорд в дальнейшем будет существенно улучшен. Как бы ни был технически обеспечен и натренирован водолаз, он остается человеком, и возможности его организма ограничены врожденными свойствами. Перешагнуть через эту естественную физиологическую грань не поможет никакая техника. Иначе обстоит дело с подводными аппаратами, в которых поддерживается нормальное давление.

В этом случае человек надежно изолируется от воздействий внешней среды, и глубина погружения ограничивается лишь чисто конструктивными особенностями опускаемого аппарата, в первую очередь прочностью его стенок и обеспечением экипажа воздухом для дыхания. Устранение воздействия внешней среды на организм во время глубоководных погружений имеет и весьма существенную оборотную сторону — изолирующие стенки камеры лишают человека целого ряда преимуществ, которыми обладает скафандр. Из активного работника он превращается в лучшем случае в пассивного наблюдателя.

Острова на атоллах и острова-микроконтиненты

Сейшельские острова

В Индийском океане есть удивительные острова — Сейшельские. На самом крупном из них, Маэ, располагается горный кряж, пологие склоны которого покрыты густыми тропическими лесами. Они разрежаются лишь перед гладкими гранитными громадами, изборожденными глубокими морщинами. Это настоящие гранитные «лбы» со следами действия водных потоков. Такую картину неудивительно было бы увидеть на континенте, где-нибудь в районе Балтийского или Канадского щита, но не посреди океана, для которого граниты, по существу, являются воспрещенным типом пород. Вершины гранитных кряжей воздымаются на Маэ до отметки 908 м. Чтобы попасть с западного побережья острова на восточное, необходимо преодолеть своего рода перевал, несмотря на то что их разделяет всего несколько километров.

Естественноисторический аквариум

Естественноисторический аквариум

Океан — это гигантский естественноисторический аквариум планеты. На протяжении сотен миллионов лет он представлял собой, весьма однообразную по своим физическим и химическим свойствам среду. Температура и соленость воды менялись в нем незначительно, большая часть океана не знала оледенений. Поэтому растительный и животный мир океана не испытывал таких резких скачков, какие он претерпел на суше. И по числу форм эволюция в океане «отстала» от эволюции наземных организмов. На зато почти от каждого этапа своего развития жизнь в океане оставляла образцы, дошедшие до нашего времени. К их числу можно отнести недавно обнаруженных крупных кистеперых рыб — латимерий, известных ранее как ископаемые, находимые в отложениях с возрастом в 300 с лишним миллионов лет.

Луга и рощи Посейдона

Луга Посейдона

Сказочный мир дрожащих бликов и переливчатых красок раскрывается перед глазами аквалангиста, опустившегося на дно среди «рощи» морских водорослей. Здесь и лес и подлесок. Вперемешку с крупными водорослями — бурыми и зелеными — растут мелкие: кружевные делессерии, желто-розовые пояски Нептуна (родимении), изумрудные пластины вульвы, сиренево-розовые лепестки порфир, водоросли, похожие на шары, на елочки и, настоящие морские розы — темно-красные бутоны, нанизанные на вертикальный ствол.

Растительный мир суши ежегодно производит примерно 40 млрд. т. белковых веществ, являющихся основным звеном в пищевой цепи растение — животное — человек. Растительный мир океана производит их в 4—5 раз больше. И неудивительно. Объем занимаемого им пространства раз в 10—15 больше, чем объем пространства, занятого растениями на суше, даже если считать от корней до вершин самых высоких деревьев. На суше жизнь растения зависит от изменчивой погоды, от количества влаги, от питательных солей, содержащихся в почве. В океане «погода» мало подвержена изменениям, воды здесь больше чем достаточно, а, кроме того, сама морская вода представляет собой не что иное, как питательный раствор. Поэтому морским растениям совсем не нужны корни. И действительно, даже гигантские водоросли, встречающиеся в прибрежных водах, не имеют корней. То, что неискушенный человек может принять за корневище, всего лишь подошва, с помощью которой водоросли прикрепляются к скалам. Некоторые «прилипают» к скалам с такой силой, что оторвать их впору только трактору. Даже ураганные волны порой не могут одолеть эту силу сцепления и нередко срывают водоросли вместе с камнями, к которым они прикреплены. На песке водоросли не растут, так как песок слишком подвижен.

Рифовые крабы и ракообразные

Ракообразные

Одни из самых таинственных обитателей подводного мира, это рифовые крабы и ракообразные — санитары морского дна. На коралловом рифе обитает множество ракообразных, от маленьких крабиков, прячущихся между ветвями кораллов, до огромных лангустов. Большинство рифовых ракообразных имеют яркий цвет, что служит им надежной маскировкой в пестром коралловом мире.

Лангуст по форме тела несколько напоминает речного рака, однако лишен клешней — все ноги оканчиваются коготками. Животное длиной 40 — 50 сантиметров не редкость, но кажется еще более крупным благодаря торчащим вперед жестким усам с толстыми основаниями. По дну лангуст передвигается, медленно перебирая ногами, а в случае опасности быстро плавает задом наперед, подгребая под себя воду мощным хвостовым плавником. Днем лангусты прячутся под нависающими плитами кораллов, в нишах и туннелях рифа. Иногда из-под укрытия наружу торчат кончики усов. При попытке вытащить лангуста из убежища за усы последние можно вырвать, но самого рака достать таким способом невозможно.

Морские лилии, ежи, звезды

Морская звезда

На коралловом рифе в огромном множестве обитают морские звезды и морские ежи. Не смотря на их удивительную внешнюю красоту, все их разновидности являются морскими хищниками. При подводном погружении у кораллового рифа, особенно если тело не защищено плотным комбинезоном, нужно соблюдать особую бдительность, чтобы случайно не стать жертвой их смертельной атаки.

На внешнем откосе гребня рифа среди зарослей ветвистых кораллов, подобно гигантским тропическим цветкам, сидят удивительные иглокожие животные, которые так и называются морскими лилиями. Пять пар нежных перистых рук медленно колышутся в прозрачной воде.

Экзотические рыбы

Экзотические рыбы у коралловых рифов

Всего экзотических рыб, обитающих в биоценозе коралловых рифов известно свыше 2500 видов. Как правило, все они имеют яркую окраску, служащую рыбам хорошей маскировкой в пестром коралловом мире. Многие из этих рыбок питаются кораллами, обкусывая и перемалывая кончики ветвей. Экзотические рыбы одни из самых красивых созданий в Мировом океане. Все описания этих рыб бледнеют перед действительностью.

Для ловли экзотических коралловых рыб существует довольно простой, но очень надежный прием. На прогалине между коралловых кустов расстилают мелкоячеистую сетку и в ее центр крошат несколько веток коралла. Немедленно к этому месту устремляется множество рыбок, привлеченных излюбленной пищей. Остается вынуть сеть из воды, и наверняка часть рыб будет поймана. Попытки добыть коралловую рыбку при помощи сачка всегда оканчиваются неудачей. На рифе все прочно и неподвижно, поэтому всякий шевелящийся предмет таит в себе потенциальную угрозу. Коралловые рыбки прячутся от приближающегося сачка в колючие заросли, и выгнать или выманить их оттуда уже не удается.

Угроза гибели коралловых рифов

Коралловые рифы

Поговорим о том, что угрожает существованию коралловых рифов, что может вызвать их угнетение и гибель. В своей книге «Жизнь и смерть кораллового рифа» Жак Ив. Кусто и журналист Филипп Диоле затрагивают эту важную проблему. По их мнению, главная причина гибели рифов в наши дни кроется в неосмотрительной хозяйственной деятельности человека. Однако не следует забывать, что рифы чаще всего погибают в результате стихийных бедствий.

Всю последнюю неделю января 1918 года на побережье Квинсленда непрерывно шли ливневые дожди. Потоки пресной воды обрушились на берега, на море и на Большой Барьерный риф. Это были самые сильные ливни, когда-либо регистрировавшиеся метеослужбой Австралии: за восемь дней выпало 90 сантиметров осадков (для сравнения укажем, что в Ленинграде, который славится влажным климатом, за год их выпадает всего 55-60 сантиметров). В результате обильных дождей распреснился поверхностный слой моря, а во время низкой воды струи дождя хлестали прямо по кораллам. На рифе начался мор. Гибли кораллы, водоросли и прикрепленные обитатели кораллового биоценоза. Подвижные животные спешили уйти поглубже, где опреснение ощущалось не так сильно. Но бедствие распространилось и в глубину: гниение погибших кораллов вызвало отравление воды вблизи рифа и стало причиной гибели множества его обитателей. Многие участки Большого Барьерного рифа были мертвы. Для их восстановления понадобилось несколько лет.

Как выглядит дно океана

Ныряльщица у дна океана. Шельф — наиболее богатая жизнью часть океанского дна

Рельеф поверхности суши легко доступен изучению. Все, что находится на дне океана, скрыто от глаз человека толщей воды. Хотя моряки измеряли глубину моря с незапамятных времен, до последнего времени о рельефе морского дна имелись лишь самые общие представления. Первые серьезные исследования морского дна начались после изобретения акваланга и научно-исследовательских подводных лодок. Средняя глубина океанского ложа около четырех километров. На нем возвышаются подводные хребты и отдельные горы.