Текст книги "Загадки Великого океана"
Автор книги: Александр Кондратов
сообщить о нарушении
Текущая страница: 9 (всего у книги 19 страниц)
Кораллы, атоллы, рифы
«Коральные острова, воздвигнутые малыми черепокожими животными, представляют нам огромнейшие на земном шаре здания, ум человеческий изумляющие», – писал знаменитый русский мореплаватель Ф. Ф. Беллинсгаузен. И действительно, деятельность кораллов, воздвигших десятки больших и сотни мелких островов Океании, построивших Большой Барьерный риф, строительный объем которого превышает в 100 000 раз Великую Китайскую стену (размеры рифа: 2000 километров в длину, 2000 метров в высоту и до 150 километров в ширину), вызывает и восхищение, и изумление.
А вслед за ними приходит вопрос: каким же образом удалось кораллам построить острова и рифы и в особенности кольцеобразные атоллы в океане? Вот что писал Дарвин в дневнике, после того как ему удалось обследовать коралловые острова и рифы (во время своего кругосветного путешествия на «Бигле»): «Такие образования, без сомнения, занимают важное место среди удивительных явлений земного шара. Это не диковинки, которые сразу же бросаются в глаза, а скорее чудо, которое поражает нас после некоторого размышления. Мы удивляемся, когда путешественники рассказывают об огромных грудах каких-нибудь древних развалин. Но как незначительны самые огромные из них, если их сравнить с колоссальным количеством вещества, образовавшегося здесь из различных мельчайших животных. На всех островах, на мельчайших частичках и больших обломках породы, лежит единая печать, говорящая о том, что когда-то они были созданы органической силой.
Измеряя глубину на расстоянии всего лишь немногим больше мили от берега, капитан Фитц Рой опустил лот длиной семь тысяч двести футов, но не достал дна. Значит, мы должны рассматривать этот островок как вершину высокой горы; до какой глубины распространяется работа коралловых организмов – совершенно неизвестно. Если правильно предположение о том, что создающие скалы полипы продолжают надстраивать их, в то время как вулканическое основание острова постепенно с перерывами опускается, тогда, вероятно, коралловые известняки должны достигать огромной толщины. Мы знаем некоторые острова в Тихом океане, такие, как Таити и Эймео… которые окружены коралловым рифом, отделенным от берега каналами и бассейнами спокойной воды. Различные факторы контролируют в этих ситуациях рост наиболее продуктивных видов кораллов. Следовательно, если мы предположим, что такой остров после долгих следующих один за другим перерывов опустился на несколько футов… работа кораллов будет продолжаться по направлению вверх от основания окружающего его рифа. С течением времени находящаяся в центре суша опустилась бы ниже уровня моря и исчезла, а кораллы закончили бы создание круглой стены. Разве не получился бы тогда лагунный остров? С этих позиций мы должны рассматривать лагунный остров как монумент, сооруженный мириадами крошечных архитекторов, чтобы отметить место, где земля оказалась похороненной в океанской пучине».
В этой дневниковой записи от 12 апреля 1836 года – ключ к дарвиновской теории происхождения коралловых рифов, развитой им позднее в книге «Строение и распределение коралловых рифов» и всемирно известном «Путешествии натуралиста вокруг света на корабле “Бигль”». Сначала кораллы, живущие только на мелководье (на глубинах не более 50–60 метров) начинают свою деятельность вокруг прибрежных отмелей острова или материка (так образовался Большой Барьерный риф возле побережья Австралии). Но вот дно – и вместе с ним и окруженный рифами остров – начинает медленно погружаться. Кораллам нужно солнце, на большой глубине они жить не могут – и маленькие строители начинают возводить свои постройки, чтобы как прежде остаться на мелководье.
Остров погружается все больше и больше – и все шире становится пространство между ним и окаймляющим его коралловым рифом, который превращается в барьерный риф. Маленькие строители продолжают свою титаническую работу, они возводят прочную стену на основании, образованном их предшественниками – кораллами. Опускание дна продолжается, продолжается и опускание острова и коралловых построек. «По мере того как барьерный риф медленно погружается, кораллы будут продолжать интенсивно расти вверх, но по мере погружения острова вода будет пядь за пядью захватывать берег, и вот сначала отдельные горы (пики) образуют отдельные острова внутри одного большого рифа, а под конец исчезнет и последняя самая высокая вершина. В тот миг, когда это произойдет, образуется самый настоящий атолл», – писал Дарвин.
Дарвиновская теория образования атоллов, как и его гениальная теория эволюции, вызвала споры. Одни ученые, в том числе крупнейший геолог Чарльз Лайелл, признали правоту Дарвина. Другие выступили с резкой критикой его теории. Так, знаменитый Александр Агассис объявил, что «Дарвин во время своего плавания делал наблюдения на ходу и нигде не желал останавливаться», все факты, на которых он строит теорию образования атоллов, взяты «из вторых рук», а потому порочна и теория, их объясняющая. По мнению Агассиса, барьерные рифы выросли на береговых террасах, которые создала деятельность морских волн. Этим-то и объясняется ровное плоское дно лагун коралловых атоллов.
Развернутая и аргументированная критика теории Дарвина была высказана Джоном Мерреем. Во-первых, отмечал Меррей, в ряде мест есть коралловые рифы, возвышающиеся над уровнем моря на довольно-таки большую высоту (на островах Палау в Микронезии – до 150 метров, на Гавайях, на острове Кауаи, находят остатки кораллов на высоте свыше километра). Сами кораллы, жители мелководья, «нарастить» свои постройки до такой высоты не могли – очевидно, здесь мы имеем дело с поднятием суши. А ведь теория Дарвина предполагает противоположный процесс: медленное и неуклонное опускание островов, надгробиями которых и являются коралловые атоллы. Вторым важным доводом Меррея, ставившим под сомнение дарвиновскую теорию, было наличие мест, где одновременно имелись и окаймляющие рифы, и барьерные рифы, и атоллы: Дарвин же предполагал постепенную эволюцию, идущую в течение долгих десятилетий, в ходе погружения острова на дно.
Меррей выдвинул свою гипотезу: суша не погружается в океан, как предполагал создатель теории эволюции, а наоборот, поднимается. Когда вершина подводной горы, испытывающей поднятие, достигает небольших глубин, на которых могут селиться кораллы, эти маленькие строители поселяются здесь и начинают создавать риф, постепенно разрастающийся вширь. Но скорость роста кораллов на внешнем и на внутреннем участках рифа неодинакова. Кораллы во внутренней части рифа отмирают, известняк, входящий в состав этого рифа, растворяется и вымывается. В итоге внутри рифа образуется «дыра», впадина – лагуна. А на краях рифа кипит интенсивная деятельность кораллов, они продолжают наращивать риф – и тем самым все больше и больше усиливают обособление лагуны. В конечном итоге образуется барьерный риф с лагуной, или коралловый атолл.
Дарвин, возражая Меррею, указал, что данные геологии о строении дна лагун говорят о том, что они не «углубляются» со временем, а, – напротив, заполняются осадками. Притом воды лагун, перенасыщенные карбонатом кальция, никак не могут быть растворителем известняка. (Меррей же считал, что сначала образуется известняковая банка, а затем, когда известняк растворяется, – лагуна.)
В 1915 году профессор Гарвардского университета Р. Дэли выдвинул оригинальную гипотезу, получившую название «гипотеза ледникового контроля». Ибо, согласно ей, все существующие атоллы в океане – это очень молодые сооружения, возведенные кораллами в четвертичном периоде. В период оледенения уровень Мирового океана понизился на величину порядка 60–80 метров. Примерно такова же глубина лагун коралловых атоллов. Понижение уровня океана повело к гибели многочисленных коралловых колоний; к гибели кораллов повело также помутнение и похолодание воды в ледниковую эпоху. Тем временем океан продолжал свою деятельность – волны, приливы и отливы образовали вдоль побережий материков и островов уступы и площадки (только уже на более низком, «ледниковом» уровне моря). Но вот период последнего оледенения кончился, льды стали таять, а уровень Мирового океана неуклонно повышаться, затопляя недавно образовавшиеся уступы и платформы. Для кораллов снова создались благоприятные условия, и они не замедлили этим воспользоваться. Платформы, которые затопил океан, послужили основой для их сооружений. Там, где эти платформы были узкими, появились окаймляющие рифы, там, где широкими, – барьерные. Атоллы же образовались на вершинах гор, срезанных в ледниковый период абразией – «сглаживающей» деятельностью волн.
Дэли, казалось бы, объяснил не только происхождение различных видов коралловых сооружений и плоскую форму дна лагун атоллов, но и тот факт, что все лагуны, как в центре атолла, так и позади рифов, имеют примерно одинаковую глубину – и она равна величине повышения уровня океана в послеледниковое время (60–80 метров). Однако тщательные промеры лагун показали, что это не так: на самом деле их глубина колеблется в очень широких пределах и варьирует от 60 до 180 метров.
Таким образом, вопрос о том, чья же гипотеза права, оставался открытым – вплоть до самых последних лет, когда началось глубинное бурение атоллов и люди смогли наконец-то узнать их истинную историю.
Надгробия погибшей суши
Еще в 1881 году Дарвин писал своему оппоненту, Александру Агассису: «Мне хотелось бы, чтобы какому-нибудь архимиллионеру пришла в голову идея пробурить скважины где-нибудь в Тихом океане на атоллах Индийского океана и получить керны с глубины 400–600 футов». Миллионерам подобная идея в голову не приходила. Тогда Британское Королевское общество в конце прошлого века направило экспедицию в Тихий океан. Здесь, на атолле Фунафути (он входит в состав западно-полинезийского архипелага Эллис), была пробурена скважина, достигшая глубины около 350 метров. Анализ содержимого буровой колонки показал, что она состоит из «коралловых» пород, а породы вулканического происхождения отсутствуют.
«Можно было думать, что результаты бурения доказывают правильность теории Дарвина, – пишет Ф. Д. Оммани в книге “Океан” (Гидрометеоиздат, 1963). – Но, к сожалению, бурение производилось у края атолла, и скважина прошла сквозь фундамент из обломков или осыпь уплотненной коралловой массы, на которой и образовался риф. Агассис же утверждал, что уплотненная порода, обнаруженная в нижней части скважины, представляет собой фундамент из третичного известняка. В результате был сделан вывод, что данные бурения на Фунафути не могут служить убедительным доказательством правильности той или иной теории».
Однако, чем больше бурений проводилось в последующие годы на атоллах, тем очевидней становилась правота великого Дарвина. Зная скорость роста коралловых построек (17–37 метров за тысячелетие), можно по высоте керна, полученного при бурении, рассчитать возраст атолла. А так как кораллы не могут жить на глубинах свыше 50–60 метров, каждый метр «толщины» кораллового атолла соответствует метру погружения суши или мелководной банки, на которой стал расти атолл. Каково же было удивление ученых, когда оказалось, что эта «толщина» может быть равной и 700, и 900 метрам и даже превышать километр. На атолле Эниветок она оказалась равной полутора километрам. А это означает, что примерно на такую же глубину опустилась здесь суша со времени образования коралловой постройки, начавшегося около 60 миллионов лет назад.
На дне Тихого океана были обнаружены и затопленные, «мертвые» атоллы. Большая часть их расположена в районе Каролинского архипелага, неподалеку от «живых», надводных атоллов. Другая группа, обследованная экспедицией на судне «Каприкорн» (о ней рассказывает книга Хелен Райт «В глубинах Тихого океана», русский перевод которой был издан в нашей стране в 1961 году), находится в районе архипелага Самоа. Всего же в Тихом океане известно пока что более двух десятков затопленных атоллов. Такой атолл – последняя стадия жизни атолла, которая в свете новейших исследований рисуется так.
Сначала возникает юный вулканический остров (вспомним остров Иоанна Богослова или Фалькон). Затем абразия превращает конус острова-вулкана в гладкую площадку, на которой селятся кораллы. Вокруг вулканического острова появляется береговой риф, окаймляющий его, а затем кораллы наращивают барьерный риф. Образцами сооружений подобного типа в Тихом океане служат острова Манго и Мбенга в архипелаге Фиджи. А фиджийский остров Онеата являет собой яркий пример следующей стадии развития атолла – вулканический остров почти полностью погружается в океан, образуется лагуна, посреди которой торчат последние остатки затонувшего острова-вулкана. Следующая, пятая, стадия – это «нормальный» атолл, опоясанный рифовым барьером, на который «насажены» маленькие островки. Таковы все «типичные атоллы» Океании.
Но вот для атоллов наступает старость. Скорость погружения основания, на котором стоит атолл, начинает превосходить скорость роста рифов, окаймляющие островки, насаженные на кольцо рифа, начинают размываться – и атолл постепенно скрывается в океане. Таков, например, атолл Суворова, лежащий к югу от островов Кука. Его кольцевой барьер находится под водой, и на нем «насажено» только несколько низких, маленьких песчаных островков, которые интенсивно размываются. Последняя стадия – окончательное погружение атолла, его «смерть». Сначала они уходят на небольшую глубину, а затем эта глубина становится все больше и больше…
Но гибель атолла с течением времени дает начало «новой жизни». Погруженный атолл принимает на себя различные осадки. Бывшая лагуна заполняется ими, и «труп атолла» постепенно превращается в новую форму подводного рельефа – так называемый гайот, или гийо, плосковершинную подводную гору.
Гийо, или гайоты
Дарвин не был ни океанографом, ни геологом. И все-таки его теория происхождения атоллов оказалась правильной, а гипотезы, выдвигавшиеся одним из первых океанографов США Александром Агассисом, знаменитым английским океанографом Джоном Мерреем и известным океанографом и геологом Дэли, так и остались гипотезами, теперь, после многочисленных бурений атоллов, имеющими значение только для истории науки. Теория Дарвина наиболее близко подходит к объяснению всех фактов, известных о коралловых рифах. Несомненно, на рифы оказывали существенное влияние различные факторы, имевшие место во время ледниковых периодов. Но самым главным в их образовании безусловно остается опускание, признают современные океанографы. Провидение Дарвина в геологии было таким же глубоким, как и в биологии.
Рассматривая эволюцию коралловых сооружений, Дарвин предвидел и такую возможность: погружение дна идет слишком быстро по сравнению со скоростью роста кораллов, которые вскоре оказываются на глубине свыше 60 метров, что ведет к гибели крошечных живых строителей. Они превращаются в окаменелости на дне моря, в «глубоко погруженные банки с плоскими поверхностями, – говоря словами Дарвина, – обладающие всеми признаками совершенного атолла, но состоящие лишь из отмерших кораллов». И действительно, такие затонувшие атоллы с плоской поверхностью были обнаружены в Тихом океане. А затем на дне величайшего водного бассейна нашей планеты были открыты величественные горы, вершины которых также имели плоское «атолловое дно», но не были коралловыми, и отстояли они от поверхности не на метры или десятки метров, как банки, а на сотни и даже тысячи метров.
Открытие первых плосковершинных подводных гор было сделано во время второй мировой войны. Профессор Хесс из Принстонского университета (США), мобилизованный в качестве офицера на американское судно «Кейп Джонсон», решил использовать свое служебное положение для блага науки океанографии – и Великий океан поистине по-царски отплатил ему за это. Хесс открыл странные горы, имеющие столообразные плоские вершины, непохожие ни на горы суши, ни на горы, которые до сей поры удавалось обнаружить под водой. В честь французского географа Арнольда Гийо профессор Хесс назвал эти конические плосковершинные горы «гийо» (но в нашей литературе укоренилась «американизированная» форма этого слова – «гайот» и далее мы будем именовать плосковершинные горы именно так).
Хесс сделал свое открытие в центральной части Тихого океана. Дальнейшие исследования показали, что здесь имеются десятки подобных плосковершинных гор – гайотов. Мы уже рассказывали о подводном хребте, протянувшемся почти через весь Великий океан, от гавайского островка Неккер до крохотного атолла Маркус в западной части Тихоокеанского бассейна. Из 265 подводных гор, образующих вершины этого грандиозного хребта, 80 имеют плоские вершины, т. е. являются гайотами. Это – подлинная «страна гайотов». Но и в других районах Тихого океана, на других подводных хребтах, валах и поднятиях также обнаружены горы с плоскими вершинами. Вал Туамоту состоит из 70 атоллов и 66 подводных гор; три горы – гайоты. Южнее хребта Маркус-Неккер протянулся в широтном направлении Каролинский вал, состоящий из атоллов и подводных гор, как островерхих, так и с плоскими вершинами. К востоку от него, в меридиональном направлении, пролегает система гор, названных по архипелагам, являющимся ее надводными вершинами, – Маршалловым островам, островам Гилберта и Эллис. Всего здесь насчитывается 120 гор, из них 30 процентов – атоллы, 70 – подводные горы; более половины этих гор – гайоты. В Аляскинском заливе также найдено 11 плосковершинных гор – а это говорит о том, что гайоты распространены не только в тропических районах Тихого океана.
Исследование подводных котловин показало, что и здесь, среди унылых равнин, погруженных на глубины в несколько километров, возвышаются горы с плоскими вершинами (хотя встречаются они не столь часто, как в подводных горных системах). В Южной котловине найдено 6 гайотов, в Северо-Западной – 2, в Восточно-Марианской – 24 (в первой имеется примерно 150 подводных гор, во второй – 180, а в третьей – около 100; судите сами о степени «насыщенности гайотами» этих котловин Великого океана).
Американский океанограф Т. Ф. Гаскелл рисует картину, которую представляло бы собой тихоокеанское дно, если бы вдруг исчезли все воды Великого океана, в следующих словах. Вид величайшего вулкана мира, десятикилометрового Мауна-Лоа на Гавайях «мог бы соперничать с любой японской гравюрой, изображающей великолепные симметричные вулканические пики. Изящно вогнутые склоны подводных вулканов поднимаются над ровным ложем океана, и ничто не нарушает их поверхности – ни реки, ни ледники. Вершины некоторых из них были бы увенчаны, словно короной, правильным кольцом коралловых рифов, и многие из них при этом имели бы одинаковую высоту, так как они представляют собой атоллы, поднимающиеся лишь на несколько футов над поверхностью воды. Часто встречались бы и менее высокие пики с плоскими вершинами, и все это выглядело бы так, словно какой-то забавляющийся великан подрезал вулканические пики, чтобы сделать себе из них столы и табуретки».
Гэскелл считает гайоты вулканическими пиками, вершины которых срезаны. Разумеется, не для «столов и табуреток» и не «великанами». Но кем? Первооткрыватель гайотов, профессор Хесс высказал в 1946 году и первую гипотезу о происхождении этих плосковершинных гор: они являются древними вулканическими островами, погруженными под воды океана, которые и срезали вершины этих гор-островов. С тех пор было выдвинуто немало гипотез о гайотах. И все-таки большинство фактов, полученных при изучении гайотов, заставляет считать наиболее правдоподобной самую первую гипотезу об их происхождении – гипотезу, выдвинутую Хессом.
Сама форма гайотов указывает на их вулканическое происхождение: это усеченные конусы с крутизной склона около 20–25 градусов, то есть близкой к крутизне склона современных наземных вулканов. Если бы мы могли срезать кольцо коралловых островков и рифов, окаймляющих лагуну атолла, то профиль этого кольца имел бы характерную для гайотов форму плосковершинной горы. С помощью современной аппаратуры удалось сфотографировать вершину гайота Сильвания, находящегося в районе Маршалловых островов и погруженного на глубину около километра. На снимке были отчетливо видны знаки ряби: значит, когда-то гайот находился в зоне прибоя. Наконец, драги океанографических судов неоднократно поднимали с плоских вершин гайотов окатанные прибоем гальки (с глубин от 500 до 2500 метров!), окаменевшие остатки сооружений кораллов (живущих, как вы знаете, на мелководье) и другие свидетельства того, что некогда вершины гайотов доходили до поверхности океана.
Вот почему один из крупнейших современных морских геологов Ф. Шепард полагает – и с ним согласно большинство океанографов, – что первоначально гайоты были молодыми подводными вулканами. Когда их вершины, сложенные сыпучим пеплом и вулканическим шлаком, вышли на поверхность океана, на них обрушились могучие валы и срезали плоские террасы на свежих мягких склонах новорожденных вулканических островов. «Тот факт, что глубина краев вершин гийо несколько больше, чем в середине, явно указывает на волновую абразию», – пишет Шепард.
А вот мнение другого авторитета, Г. У. Менарда: «Гайоты представляют собой, по-видимому, древние острова, которые, опускаясь, не стали атоллами, и поэтому у них сохранились плоские вершины, выровненные абразией. Поскольку с вершин некоторых гайотов поднята рифовая фауна, можно считать доказанным, что когда-то они находились на уровне моря или лишь немного ниже его». Одни подводные вулканы, поднявшись до поверхности Тихого океана, обросли кораллами и затем начали медленно погружаться – и в ходе этого погружения шло формирование атолла. «Другие, известные в настоящее время как гайоты, также достигали когда-то поверхности океана, но кораллы не избрали их местом своего обитания, волны срезали их вершины и, опустившись на большую глубину, они превратились в усеченные подводные горы», – констатирует Менард. И к его словам можно лишь добавить, что гайоты могли образовываться и несколько иными путями. Советские геоморфологи О. К. Леонтьев и В. С. Медведев в статье «Эволюция атоллов Тихого океана», посвященной итогам работ, проведенных в ходе 6-го рейса научно-исследовательского судна «Дмитрий Менделеев», перечисляют их. Во-первых, полипы могли избрать срезанную вершину новорожденного острова-вулкана местом своего обитания – но погружение шло слишком быстро и внушительного кораллового сооружения построить не удалось (об этом говорят обломки кораллов, поднятые драгами с вершин гайотов); во-вторых, «готовый» атолл мог затонуть, его лагуна заполнилась осадками – и так возникла плосковершинная гора. В этом случае мы можем рассматривать гайоты как «погруженный» атолл, который в ходе дальнейшего погружения и заполнения абиссальными осадками впадины бывшей лагуны превращается в гайот – плосковершинную подводную гору.
