Исследования в области океанов

Жак-Ив Кусто считал, что пространство, занимаемое кораллами составляет 190 миллионов квадратных километров. В своей книге «Жизнь и смерть кораллового рифа» он приводит именно эту цифру. Но, даже, если подразумевается площадь самих рифов пригодная для жизни кораллов – налицо явное преувеличение. Площадь всего Мирового океана равна 361 млн. кв. километров, и тропическая зона не составляет большую его часть.

Шумахер утверждает, что область океана, где встречается коралловые рифы, не превышает 123 млн. кв. км., что составляет менее трети его поверхности. По его же мнению она равна всего лишь 150 тысячам кв. километров. Если предположить, что данные сведения верны, то с ними нельзя согласиться еще и потому, что площадь только одного Большого Барьерного рифа Австралии равна 200 тысяч кв. км., а ведь имеются еще и коралловые рифы вокруг тысячи островов Тихого и Индийского океанов, а так же Карибского моря.

Сложив воедино все площади, да еще прибавим к ним коралловые отмели и те места, которые никогда не обнажаются при отливах, получается внушительная величина. Она равна 7 – 8 млн. кв. км. Похоже, что эти данные более близки к истине, однако они еще будут уточняться исследователями.

Различают три основных типа коралловых «построек» - береговые или окаймляющие рифы, барьеры и атоллы.

Береговой риф начинается на берегу и тянется в сторону океана на 40 – 50 м. Ниже кораллы не могут существовать.

Барьерный риф не имеет уже ничего общего с берегом и отделяется от него лагуной – пространством воды.

Атоллы представляют собой кольцеобразные острова, и своим происхождением обязаны кораллам.

Между типичными береговыми, барьерными рифами и атоллами известны так же переходные формы. Это может говорить о возможности превращения одного типа коралловых построек в другой. Так же имеются еще коралловые банки, возникающие на отмелях и не обнажающиеся при отливах.

По поводу кораллов существует множество загадок, большая часть из которых, остается неразгаданной и по сей день. Например, долгое время считалось, что они являются минералами. Карл Линней – знаменитый систематик прошлого, поняв, что кораллы имеют органическое происхождение, так и не смог дать окончательного ответа, что это на самом деле – растение или животное, разместив их в особой группе «зоофитов», т.е. «животных-растений».

Первые попытки описать коралловые рифы и острова принадлежат А. Шамиссо и Э. Эшшольцу, которые были участниками кругосветной экспедиции на «Рюрике». Командир корабля О. Коцебу в своем отчете об экспедиции, опубликованном  в 1821 году, указал, что атоллы произошли от морских животных, а рифы состоят из обломков кораллов, раковин моллюсков и скелетов других организмов. Что в основании коралловых построек располагаются вершины подводных гор, откуда они и растут к поверхности моря.

Первая убедительная теория происхождения коралловых построек была сделана величайшим натуралистом прошлого столетия Ч. Дарвином. В своей книге «Строение и распространение коралловых рифов», которая увидела свет в 1842, Дарвин подробно описал рифы и показал, как один тип коралловых построек превращается в другой.    

Кольцеобразная форма атоллов еще до открытия Дарвина объяснялась разрастанием кораллов по краю жерла потухшего вулкана. Никому тогда и в голову не могло придти, что у такого количества потухших вулканов вершины располагаются на одном уровне – границе воды и воздуха.  Все равно, что их специально подравняли. Можно только вообразить вулкан, диаметр кратера у которого равен 1- 2 км, но таких атоллов очень немного. Более распространены кольцеобразные острова. К примеру, атолл Меньшикова равен в длину 130, а в поперечном сечении  составляет более 30 км. Вблизи Новой Гвинеи существует атолл Люсансен, достигающий размеров 320 Х 140 км. Кратеры вулканов таких размеров до сих пор не встречались.

Сам Дарвин считал, что возникновение атоллов обязано своим происхождением береговому рифу, который окаймляет остров. Как правило, у таких островов – вулканическое происхождение. Кораллы используют побережье лишь, как опору. Если условия для разрастания кораллов благоприятствуют их развитию и остров не испытывает на себе периодических подъемов и опусканий – он так и останется окаймляющим. Но, если кораллы окажутся на суше – они погибнут, и вокруг береговой линии разрастется новое поколение кораллов. Если остров начнет погружаться, то между его берегом и рифом образуется затопленное пространство – лагуна. Кораллы, которым для развития необходима чистая, насыщенная кислородом вода, нарастают с наружной стороны рифа, а в лагуне их рост замедляется. Таким образом, по мере погружения острова, береговой риф превращается в барьерный. Если, при этом, опускание дна будет продолжаться, остров вообще может уйти под воду. Продолжая  наращивать скелет, кораллы кольцеобразного барьера будут тянуться к верху, в результате чего, возникнет кольцо атолла с лагуной посередине.

Эта теория Дарвина в самом начале получила всеобщее признание, которое, кстати, подкрепилось еще исследованиями американца Д.Дане, который подтвердил все основные положения Дарвина на новых фактах. Но, вскоре у него появились сомнения, касающиеся только лишь одной его теории – опускании морского дна. В прошлом веке серьезных доказательств по этому вопросу не было, и теория Дарвина была лишь гениальной догадкой. Выяснилось, что в некоторых местах морское дно совсем не опускается , а лишь поднимается, однако там так же разрастаются атоллы. Целый ряд видных ученых второй половины позапрошлого столетия высказали свое несогласие с этой теорией.

В 1880 году было выдвинуто новое предположение о происхождении атоллов Джоном Мэррей, который предположил, что начало атоллу дает отмель, где образовываются коралловые банки, которых много и в настоящее время. На отмелях кораллы растут вверх, и рано или поздно, все же достигают поверхности. Как только кораллы выходят на открытый воздух – они растут только с внешней стороны рифа, а центральная его часть гибнет и разрушается из-за отсутствия притока свежей воды. Таким образом, получается атолл.

Это предположение было проверено методом бурения на атолле. Дело в том, что по гипотезе Мэррея, глубже 40 - 50 метров герматипные кораллы жить не могут, а по Дарвину – могут. К тому времени уже не было самих ученых, поэтому специальную экспедицию снарядило Лондонское королевское географическое общество на архипелаг Эллис. Он располагается в экваториальной зоне западной части Тихого океана. На большом атолле была пробурена скважина глубиной 334 метра. Все образцы, взятые тут, состояли из чистейшего кораллового известняка, и бурение прекратили, так и не добравшись до вулканической породы -  теория Дарвина вновь подтвердилась. По прошествии 10 лет  Р. Дели внес существующую поправку, правильно рассудив, что для Дарвиновского предположения нет особой разницы, поднимается ли уровень воды или опускается морское дно. Его предположение относительно теории «ледникового контроля», основанного  на уровне океана в межледниковые эпохи, зависит от таянья льдов. Первым свои предположения о геологической истории Земли  в ледниковый период высказал швейцарский натуралист Луи Агассицем в тот момент, когда вышла в свет книга Дарвина о коралловых рифах. В то время и в голову никому не могла придти мысль, что можно связать друг с другом такие теории, как оледенение земли и происхождение тропических коралловых островов. Р. Дели нашел в этом прямую связь, ему помог  Н. Шеллер, установивший, что таяние ледников приведет к повышению уровня океана. Теория «ледникового контроля» заключается в повышении уровня Мирового океана, что полностью подтверждает теорию Дарвина.

Идея Р. Дели, так же не может быть сброшена со счетов. Она только уточняет Дарвиновскую теорию, о чем  американец Питер Вейль в своей книге «Введение в океанографию»(1970) развив исследования Дели, пришел к выводу, что современные коралловые рифы возникли примерно 6 тысяч лет назад, когда прекратилось таяние ледников. При этом каждый год вода в мировом океане поднималась на 1 см. Лед, накопившийся за последний ледниковый период растаял за 9 – 10 тысяч лет.

По мнению П. Вейля скорость роста кораллового рифа не успевала за повышением уровня мирового и все древние коралловые рифы утонули и находятся ниже глубины активного рифообразования. При помощи эхолотирования обнаружились такие погруженные рифы.

Помимо бурения на Фунафути и ряде других атоллах, так же была проведена подготовка к ядерным взрывам на атолле Эниветок (группе Маршалловых островов), географическая служба провела два бурения на глубину 1266 и 1389. При этом был достигнут базальтовый слой. По расчетам риф, превратившийся в атолл Эниветок, зародился в эоценовое время, около 60 млн. лет назад. Бурение, проводимое на пяти других коралловых островах, пусть и не достигло фундамента коренных пород, но подтвердило представление о большой мощности рифовых известняков. 

Красота кораллого рифа

«Рассматривая коралловую стену, уходящую все ниже, нельзя не поразится краскам, которые присутствуют здесь. Сиреневые, золотые, алые, желтые – и все это разноцветье купается в головокружительной синеве. Среди зонтов акропор, которые раскинули свои ветки, кружатся голубые рыбки с желтыми крапинами по бокам». Так начинается описание Жака-Ив Кусто в книге, где он описывает жизнь и смерть кораллового рифа. Это настоящее чудо природы, которое не всем суждено увидеть. Ученые называют им отмель, которая часто достигает поверхности океана. Она обязана своим происхождением жизнедеятельности морских организмов. В первую очередь сюда входят известковые скелеты кораллов. 

Кораллов известно всего несколько тысяч видов, и лишь только часть из них является рифообразующей, их еще называют герматипными. Скелет их довольно мощно развивается, и колонии разрастаются до внушительных размеров, часто протяженностью в несколько метров. Они отличается густотой поселения. Подобно нашим, отдельно растущим березам, липам, соснам, не представляющим собою лес, так и одиночные представители колонии гермотипных кораллов – это еще не риф. Если же они располагаются густыми поселениями, тогда только – это настоящий коралловый риф. 

Кораллы и рифообразующие организмы очень требовательны к окружающим их условиям. Для них большое значение имеет морская вода с нормальной или чуть завышенной соленостью. Если же, она на какой-то период снижает свою концентрацию – это губительно сказывается и на организмах. Вблизи устьев рек, именно по этой причине не существует коралловых рифов. Вода тут для них пресная. 

Данный тип организмов теплолюбив, и самая низкая температура, которую они способны еще пережить равна 18 ⁰С. Однако, в ней они уже не способны размножаться и растут очень медленно. 

В тропических зонах, где постоянная температура не падает ниже 20,5 ⁰С рифообразующие организмы чувствуют себя хорошо и размножаются и растут довольно быстро. На их распространение оказывают большое влияние поверхностные течения. В мировом океане холодные течения опускаются из верхних слоев в нижние, как правило, вдоль западных берегов материка. Таким образом, герматипные организмы не имеют возможности распространятся из-за приэкваториальной зоны. Теплые же течения растекаются в стороны от экватора вдоль восточных берегов материка. Одновременно с этим расширяется и область акватории, пригодная для развития коралловых рифов. 

Рифообразующие организмы нуждаются в обилии тепла и солнечного света. Физиологические и биохимические процессы, которые извлекают из морской воды известь и откладывают ее в виде скелета у герматипных организмов, наиболее успешно происходит на свету, так как это связано с фотосинтезом. Кораллам и моллюскам тридаканам, у которых массивная раковина, строить скелет помогают одноклеточные симбиотические водоросли, которые присутствуют в их тканях. В такой помощи, однако, не нуждаются известковые водоросли, которые так же участвуют в образовании рифа. 

Для рифообразующих организмов большое значение, так же имеет чистота и прозрачность воды, а мутная препятствует их питанию и дыханию. В заиленных местах кораллы не встретишь в виде больших зарослей, их разнообразие значительно обеднено. Температура и освещенность ограничивают распределение рифообразующих организмов по вертикали. Уже глубже 50 метров сказывается недостаток света и понижение температуры, поэтому тут их не встретишь. 

Герматипные кораллы могут остаться вне водной среды непродолжительный срок, а некоторые их виды вообще не терпят обсыхания. Непоправимый вред им наносят дожди, которые выпадают во время отлива. Именно по этой причине кораллы-рифообразователи селятся ниже ноля глубин, а так же в нижнем горизонте приливно-отливной зоны. 

В процессе жизнедеятельности рифообразующими кораллами поглощается большое количество кислорода. В теплой воде растворимость газов небольшая. Только в тех местах побережья, где вода от ударов о камни «кипит» коралловые рифы расцветают во всей своей красе и отличаются разнообразием форм. 

Им, как любому живому организму требуется обильная пища. Они питаются микроскопическими планктонными организмами, начиная от рачков и заканчивая бактериями, способны усваивать растворенные органические вещества, присутствующие в маленьком количестве в морской воде. А некоторые из них способны к аутотрофному питанию. 

В строительстве кораллового рифа принимают участие множество различных организмов, но самая главная из них принадлежит кораллам и известковым водорослям. 

У большинства людей слово коралл ассоциируется с красивыми красными бусами и всяческими украшениями, которые делаются из них. Но этот коралл не имеет никакого отношения к коралловым рифам. Красный коралл ограничен умеренными и субтропическими водами. Его можно встретить лишь на глубине от 10 до 20 метров Атлантического побережья Европы и Африки от Ирландии до Канарских островов в Средиземноморье, а так же у берегов Японии. В местах, где произрастает данный коралл никогда не образуется коралловых рифов и наоборот. 

У кораллов рифообразователей на первом месте стоят мадрепоровые. Эта группа животных, название которых связано с особенностью строения их скелета. Само слово происходит от итальянского «мадре» - мать и греческого «поро» - отверстие, канал. Их скелет, на самом деле, пронизан множеством отверстий и каналов. 

Основная часть мадрепоровых кораллов относятся к колониальным организмам. Их в колонии насчитывается множество тысяч полипов, соединенных меж собой каналами, проходящими в порах скелета. Каждый такой полип снабжен венчиком щупалец, окружающими ротовое отверстие. При любом неблагоприятном воздействии полип втягивается в чашевидную полость в скелете. Новые полипы возникают путем почкования, за счет чего колония разрастается. При половом размножении, в результате развития яйца образуется маленькая личинка, которая сплошь покрыта ресничками – планула. Когда она покидает колонию – она какой то период ведет планктонный образ жизни, но вскоре прикрепляется к твердой поверхности и превращается в полип – основатель колонии. 

Мадрепоровые кораллы отличаются разнообразием – они бывают кустистые, пластинчатые, древовидные, шаровидные и тому подобное. Некоторые из них не образуют колоний. Одиночный полип может при этом доходить 30 и более см. Так же разнообразен их цвет. Он зависит от присутствия в тканях кораллов симбиотических водорослей. Красный и голубой – это собственная пигментация. Этот процесс хорошо понятен тем, кто хоть немного знаком с цветной фотографией. Каждый из трех цветоносных слоев фотопленки несет одну основную краску. И благодаря их смешению в различных пропорциях получается полная цветовая палитра фотокарточки. Те же три цвета лежат в основе разнообразия целой гаммы расцветок, создающей характерный фон кораллового рифа. 

Однако, это разнообразие расцветок не сохраняется, когда полип гибнет, уходит и его чудесная расцветка. После того, как коралл умирает, он, вернее его скелет становится сахарно-белой окраски, потому что состоит из чистой извести. 

Кораллы из спокойной лагуны и с прибойной части рифа выглядят совершенно по-разному. Они могут даже отличаться больше, чем разные виды, которые селятся в одном месте. В зоологическом мире до сих пор не пришли к единому мнению об истинном количестве мадрепоровых кораллов. 

За последнее время, правда, наметилось явное снижение списка видов кораллов. Немецкий зоолог А. Кестнер в «Руководстве по зоологии» (1954) утверждал, что их менее 2500. Его соотечественник Г. Шумахер, автор книги «Коралловый риф» (1976) насчитал их около 600 видов. 

Мадрепоровые кораллы являются основой для каждого кораллового рифа. Все остальные группы кораллов играют лишь второстепенную роль. 

В каждой такой группе существуют гидрокораллы из рода миллепора. Они имеют нежную светло-желтую окраску. У них отсутствуют ячейки на поверхности скелета. Их полипы ели заметны простому глазу. Они находятся в далеком родстве с мадрепоровыми кораллами, но близки по систематическому положению к гидроидам. Их жизненный цикл заключается в чередовании поколений. От колонии полипов отрываются крошечные медузки, несущие в себе половую функцию, и играющие важную роль в расселении вида. Когда миллепора прикасается к телу человека, она способна вызывать на теле человека ощутимые «ожоги». 

На многих коралловых рифах Тихого и Индийского океанов, существуют так же и мягкие кораллы. Их скелет состоит из большого количества мельчайших известковых иголочек. Такие кораллы, как правило, стелятся в виде ковриков или могут иметь форму в виде старинных граммофонных труб. Они могут быть разветвлены в виде деревца. Колония может наполнять систему внутренних каналов морской водой за счет них. От того и увеличиваться в размерах. Когда же вода из нее уходит, она сморщивается и уменьшается. 

Полипы мягких кораллов хорошо видны невооруженным глазом. Их венчик имеет восемь перистых щупалец, благодаря которым они похожи на дивные растения красного, розового цвета, обсыпанных цветами. 

Рифы в Атлантическом океане имеют в своем составе роговые кораллы или горгонарии, которые имеют близкое родство с мягкими, но совершенно на них не похожи. Свое название они получили в связи со строением скелета, состоящего из эластичного рогового вещества. Они, как правило, имеют вид куста, который ветвится только водной плоскости. Часто можно встретить колонии, у которых множество мелких веточек срослись меж собой и от этого теперь похожи на густые сеточки. Особый колорит придают рифу оранжевые, сиреневые, красные роговые кораллы. Под воздействием волн они постоянно раскачиваются из стороны в сторону, подобно деревьям в лесу во время сильного ветра. Их роговой скелет известен в технике и в торговле под названием черный коралл. Он на самом деле имеет черный или темно-коричневый окрас. Данный материал прекрасно поддается обработке. Из него изготавливают мундштуки и ожерелья, а так же многое другое. Это не единственный коралл, который дает черный цвет. Существуют и еще некоторые глубоководные кораллы. 

Некоторые коралловые рифы Тихого и Индийского океанов образованы за счет кораллов, так называемых органчиков. Их колонии состоят из параллельно располагающихся многочисленных трубочек, толщиной в стержень шариковой ручки. Такие трубочки собраны в пучки и соединены меж собой поперечными пластинками темно-красного цвета. Сами трубочки имеют тот же цвет. Внутри них располагаются полипы. Когда происходит отлив, они втягиваются внутрь. Стоит колонии оказаться под водой, как риф из красного превращается в зеленый и из его трубочек высовываются маленькие зеленые полипы, широко распустив все восемь своих щупалец. Они колышатся, повинуясь подводному течению, напоминая собой летний луг, поросший густой мягкой травой. 

Помимо уже перечисленных ранее красных, белых, черных кораллов существуют так же и голубые. О них знают не многие. Их скелет не находит практического применения, и распространен только в узкой приэкваториальной зоне, так как очень теплолюбив. Его еще называют солнечным кораллом. Он внешне ничем не примечателен, образуя ветвящиеся колонии до полуметра высотой. Формой своей больше напоминает сталагмиты карстовых пещер. Цвет его бурый или зеленовато-коричневый. Полипы чуть заметны невооруженным глазом, под тонким слоем живых тканей располагается известковый скелет голубого кобальтово-синего цвета. Его окрас зависит от присутствия солей железа. 

Солнечный коралл можно встретить лишь на рифах приэкваториальной зоны Тихого и Индийского океанов, где располагаются наиболее процветающие рифовые сообщества. 

Около 130 миллионов лет назад, когда на нашей планете установился влажный и теплый климат, даже в Гренландии цвели магнолии и фикусы. В тот период представители солнечных кораллов были широко распространены по Мировому океану, но в связи с всеобщим похолоданием они вымерли. С тех самых пор до наших времен дожил лишь один вид. Его распространение ограниченно лишь самой жаркой частью тропической зоны. Голубой коралл растет в горячей прозрачной воде лагун под лучами яркого солнца. 

Однако, ни один коралл участвует в постройке рифа. Важная роль, так же отводится некоторым водорослям с известковым скелетом. Красная корковая водоросль поролитон образует на рифе значительные массивы, а кустистая зеленая халимеда, довольно часто, занимает все пространство, свободное от кораллов. К герматипным организмам, так же, относятся некоторые известковые губки. 

Герматипные кораллы весьма требовательны к условиям произрастания. На тропическом мелководье они многочисленны. Их обширные поселения оказывают значительное влияния не только на то место, где они произрастают, но и на значительное пространство окружающей акватории, включая круговорот веществ в Мировом океане. Подсчитать степень воздействия и выразить ее в точных числах довольно трудно, поэтому в разных источниках приводятся различные сведения по этому вопросу.