Характеристика природы атоллов Индийского океана

Введение

     Атолловые острова представляют собой удивительное творение природы. Ещё первые путешественники-мореплаватели  называли их «оазисами на море». Они  уникальны не только своим происхождением, развитием, но и необычайной красотой, экзотикой и неповторимостью. Именно этими свойствами они привлекают большое количество людей, жаждущих новых ощущений, эмоций, впечатлений. Поэтому исследование островов атоллов  является очень актуальным.

     Но  не только этим интересны атоллы. Они  также являются очень популярным объектом изучения для многих наук. Их происхождение и природу изучают  географы, биогеографы, биологи, и др.

     Объектом  исследования данной работы являются атолловые острова.

     Предмет исследования – природа атоллов Индийского океана.

     Целью курсовой работы является выявление закономерностей организации природы атолловых островов Индийского океана и их характеристика.

     Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:

     - определить место атоллов в  современной классификации островов;

     - описать образование коралловых  рифов и атоллов;

     - дать физико-географическую характеристику  атоллов Индийского океана.

     Для выполнения вышеуказанных задач  использовались теоретические методы анализа, обобщения и систематизации.

     Работа  состоит из трёх глав, введения и  заключения.

     Количество  страниц – 

     Рисунков  – 8

     Таблиц  – 1 

Глава 1. Место атоллов в современной классификации островов

     Острова в океане  - это изолированные  участки суши с определёнными  природно-территориальными комплексами, формирующимися в условиях активного  взаимодействия между океаном и сушей [2]. Острова в океане как участки суши представляют особый интерес для изучения их природы, истории формирования и развития. Здесь отчетливо проявляются различие в геологическом строении и наличии (или отсутствии) связи с материком, сильное влияние океана на климатические условия, развитие экзогенных процессов, формирование флоры и фауны в зависимости от удаления друг от друга и от материков, появления эндемичных форм и другие особенности ландшафтов. Типизация островных ландшафтов, как и материковых, основывается в первую очередь на особенностях строения субстрата, на котором они формируются. Влияние внешней среды сказывается в разнообразии условий развития экзогенных процессов и жизнедеятельности населяющих ландшафты организмов, объединенных в сообщества – биоценозы. Субстрат островных ландшафтов представлен геологическими структурами и рельефом, на который накладывается почвенный покров [4].

         Существует множество различных классификаций островов. Проблеме происхождения и генетической классификации островов посвящены работы многих учёных, как отечественных, так и зарубежных. Изучив литературу по данному вопросу, можно сделать вывод о том, что наиболее полными и точными являются классификации Игнатьева Г.И. [2] и Литвина В.М. [4].

     Г.И. Игнатьев выделяет следующие четыре генетических типа островов: материковые, геосинклинальные, вулканические и  биогенные.

     1. Материковые острова – «осколки» материковой суши. Также можно выделить подтипы островов, опираясь на сложность ландшафтной структуры.

       2. Острова геосинклинальные (тектонические). Это крупные острова геосинклинальных зон, имеющие сложное геологическое строение. Они включают разнообразные типы рельефа: складчато-денудационные   холмы и горы, вулканические холмы и горы, слоистые плато, аккумулятивные и эрозионные равнины. Столь же разнообразны и ландшафты островов. Они включают комплексы биогенных островов (на низких террасах), вулканических островов, а также и другие комплексы. Их размеры составляют от нескольких сотен до десятков тысяч квадратных километров. В пределах геосинклинальных зон острова этого типа обычно соседствуют с вулканическими  и биогенными островами.

     3. Острова вулканические. Это острова-вулканы,  молодые или древние, то есть  с уже изменённым рельефом. К  этому типу отнесены также  острова, возникшие при неоднократных  процессах вулканизма, и даже  более сложные образования трещинных  излияний при мигрирующем на  протяжении длительного отрезка  времени очаге вулканизма. В образовании  вулканических островов участвуют  и биогенные факторы, поскольку  они, как правило, включают  барьерные рифы с малыми островами.  Размер этих островов от десятка  до нескольких тысяч квадратных  километров.

     4. Острова биогенные. Острова атоллов,  поднятых атоллов, коралловых  рифов. Это острова с наиболее  простой структурой природно-территориальных  комплексов. Они имеют размеры  от нескольких гектаров до  нескольких квадратных километров [2].

     Биогенные острова  не обязательно атоллы. В более широком смысле это  острова коралловых рифов. Кроме  того, к биогенным относятся также мангровые острова. Последние имеют ограниченное распространение и небольшие размеры. Мангровые заросли наиболее развиты на побережье крупных островов, чаще всего в устьях рек, причём наибольших размеров они достигают у рек, обладающих значительным твёрдым стоком. Мангровые острова образованы главным образом наносами этих рек. Функция растительности состоит прежде всего в задержание наносов. Правда, мангры дают много трудноразлагаемых остатков, и почвы мангровых островов, во всяком случае в верхней части профиля, содержат большое количество органических веществ. Всё же процесс накопления органического вещества следует считать вторичным. Мангры встречаются и на атоллах, главным образом на берегах замкнутых лагун, там, где возможно образование известковистого осадка из воды. Они способствуют расширению островной суши, но не образуют самостоятельных островов.

     Истинные  биогенные острова – коралловые. Их можно разделить на 2 группы: атолловые  и острова барьерных рифов. Различие между ними главным образом в  конфигурации, размерах и расположении островов по отношению к другим более  крупным участкам суши, поскольку  барьерные рифы обычно окаймляют  массивы материковой или островной (вулканической или геосинклинальной) суши, а атоллы существуют независимо от остальных островов. Поэтому острова  барьерных рифов – элементы островов иного генезиса, атоллы же – относительно автономные островные системы.

     Хотя  об атоллах уже много написано, рассмотрение вопроса о типах  атолловых островов приходится начинать с определения понятия « атолл». Согласно энциклопедическим источникам атоллом называют «коралловый остров, имеющий форму сплошного или  разорванного кольца, окружающего лагуну». ( Краткая географическая энциклопедия т.I, 1960, с. 155-156). Однако, как это точно установлено, островная суша составляет лишь очень небольшой процент (как по площади, так и по объему) крупного подводного тела. Правильнее, как говорит Игнатьев Г.М., считать атоллом поднятие на дне океана, увенчанное коралловой постройкой, образующей риф, более или менее правильной округлой формы с отдельными островами, разобщенными проливами между океаном и лагунами. Само поднятие на дне океана обычно имеет форму конуса, очевидно, вулканического происхождения [2].

     Литвин  В.М. выделяет три генетических типа островов: материковые, островные и океанические.

     1. Материковые острова представляют собой как бы обломки материков, отделенные от них проливами или даже удаленные на большие расстояния, но связанные между собой протягивающимися под водой геологическими структурами. Когда-то эти острова представляли с материком единое целое и их ландшафты развивались вместе, а затем в разное время отделились от материков в результате вертикальных движений земной коры и поднятия уровня океана. Материковые острова делятся на орогенно-платформенные, обычно крупные, сложные по строению, с сочетанием горного и равнинного рельефов, и платформенные, относительно небольшие, с равнинным рельефом. Среди последних выделяется подтип криогенных островов, сложенных вечномерзлыми грунтами и встречающихся в полярных областях. Материковые острова располагаются либо в пределах шельфа, либо на отчлененных от материков глубокими проливами их "обломках", образующих микроконтиненты. Так или иначе, они имеют наиболее тесные с материками геологические, палеогеографические и биогеографические связи. Общая площадь островов этого типа составляет более половины площади всех островов в Мировом океане.

     2. Островодужные острова приурочены к горным сооружениям островных дуг, отделяющих окраинные моря переходных зон от океана. Они возникли в зонах сочленения и взаимодействия дна океана и подводных окраин материков, имеют молодой возраст и продолжают свое развитие, о чем свидетельствуют высокая сейсмичность и активный вулканизм. Здесь выделяются довольно крупные геосинклинальные острова со сложным вулкано-тектоническим рельефом, прошедшим относительно более длительный путь формирования, и небольшие вулканические острова, представленные отдельными конусами или группами слившихся конусов андезитового вулканизма. Эти острова, следовательно, возникли недавно, и их ландшафты развивались самостоятельно, хотя близость к материкам обусловила наличие геологических и биологических связей с ними при формировании их природы.

     3. Океанические острова, напротив, возникли в пределах ложа океана на океанической земной коре и никакой связи с материками не имели. Они представлены либо вершинами поднявшихся со дна океана вулканических образований, сложенных базальтовыми лавами и туфами, либо коралловыми постройками (рифами и островами-атоллами), насаженными на вершины подводных вулканических гор [4].

     Для наглядного сравнения классификаций  типов островов предлагается нижеследующая  таблица.

Сравнительная характеристика типологий островов

     Таблица 1.

     Из  таблицы 1 видно, что оба учёных выделяли материковый тип островов, но в остальном их классификации расходятся. Но при более детальном изучении можно сделать вывод о том, что основное и самое главное различие этих типологий заключается в следующем: Игнатьев выделял отдельно вулканические и отдельно биогенные острова, основываясь на различиях в механизме их происхождения; Литвин же, объединил их в один тип (океанические), беря за основу автономномность их образования от материков и отсутствие какой-либо связи с ними, как геологической, так и ландшафтной.

     Итак, на основе всего вышеупомянутого  можно сделать вывод о том, что во всех классификациях типов  островов имеются сходства и различия, свои плюсы и минусы. Атоллы занимают очень важную и значимую роль во всех типологиях островов.  
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Глава 2. Образование коралловых рифов и атоллов

     В формировании атоллов важнейшую  роль играют кораллы и, состоящие  из них, коралловые рифы. Они являются непосредственными создателями подводных горных хребтов и островов. Именно поэтому, вопрос образования атоллов неразрывно и напрямую связан с образованием коралловых рифов.

2.1.Особенности  образования коралловых  рифов

     Коралловые  рифы образуются в результате жизнедеятельности  кораллов и известковых водорослей. Сами кораллы, в том числе и  рифообразующие, распространены довольно широко, проникая далеко за пределы  тропиков. Так, например, они встречаются  в довольно холодных водах у берегов  Австралии, где температура может  опускаться до +9^оС. Однако рифы, как правило, формируются только в переделах пояса, ограниченного изотермами +18^оС самого холодного месяца в году. В отдельных местах, например в Оманском заливе, рифы образуются и в условиях регулярного снижения температуры воды до +15... +16^оС, но это исключение - обычно внезапные падения температуры ниже +16^оС приводят к массовой гибели кораллов. Другой важный фактор, определяющий возможность возникновения рифов, - соленость воды и свет. Рифообразующие кораллы не растут глубже 30-40 м, а наиболее массовый и интенсивный их рост наблюдается на глубинах не более 10-20 м. Такое важное значение света в жизни кораллов обусловлено тем, что главную роль в их питании играют симбиотические водоросли зооксантеллы. Зооксантеллы живут в тканях коралловых полипов, и выделяемые ими органические вещества в бедных органикой тропических водах обеспечивают питание этих кишечнополостных на 90%. Именно симбиоз кораллов и зооксантелл привел к возможности возникновения рифов - скорость выделения скелетного карбоната кальция кораллами при наличии этих водорослей возрастает на порядок. Но кораллы - не единственные рифостроители, наряду с ними важнейшую роль в построении рифа играют известковые водоросли, такие как Porolithon, Lithophyllum, Basiella, Goniolithon и др.    

Рис. 1. Мадрепоровые кораллы [18]

       По массе они составляют большую  часть современных рифов, и  скорость выделения карбоната  кальция у них выше, чем у  кораллов. Однако наиболее крупные  постройки, достигающие сотен  метров, образуются кораллами и  водорослями вместе. Здесь водоросли  не только конструируют каркас  рифа, но и цементируют обломочный  материал. За пределами распространения  кораллов известковые водоросли  таких мощных построек не образуют  и создаваемые ими, имеют размеры  не более нескольких метров. Главную  роль поставщика рыхлого материала  на рифах играет зеленая известковая  водоросль Halimeda. На внешних склонах рифов она встречается почти от самой поверхности, там, где глубина воды в отлив всего несколько десятков сантиметров, и до глубин более 60 м. Донные осадки в лагунах коралловых островов часто почти целиком состоят из чешуек халимеды. Большое количество рыхлого материала образуют и некоторые красные известковые водоросли, например Corallina, Amphyroa, Goniolithon, и зеленая водоросль Penicillus. Кораллы и известковые водоросли вместе формируют рифовый известняк, тем более плотный и прочный, чем сильнее действие волн. Зона наибольшего каркасообразующего значения известковых водорослей на рифе приурочена к кромке, подвергающейся наиболее разрушительному действию прибоя. Когда риф достигает по высоте межприливного интервала, т.е. оказывается под водой во время прилива и обсыхает в отлив, по его внешнему краю формируется водорослевый вал, образуемый розоватыми известковыми водорослями Porolithon, Lithophyllum, Basiella. Среди кораллов важнейшими рифостроителями являются гидрокораллы Milleporidae. Они образуют ветвистые и массивные формы с пластинчатыми выростами, ориентированными по направлению действия волн. Их значение в формировании каркаса рифа максимально в поверхностных слоях, на небольшой глубине. Среди других рифостроителей заметное место занимают восьмилучевые кораллы Helioporidae, образующие массивный скелет, а также восьмилучевые кораллы Tubiporidae. Максимальный наблюдавшийся годовой прирост ветвей колонии кораллов - 25 см, а в среднем этот показатель составляет не более 5-10 см в год у ветвистых форм и 1-2 см в год у массивных колоний. С возрастом и увеличением размеров колонии ветвистых кораллов скорость ее роста значительно снижается. Зато массивные, медленно растущие виды, например Favia, более агрессивны в борьбе за пространство и живут дольше ветвистых кораллов. Поэтому их значение в построении каркаса рифа в целом      больше [3].

     Есть  несколько теорий возникновения  рифов. И каждая из них пытается по-своему подойти к решению двух взаимосвязанных  и в то же время совершенно самостоятельных  проблем: как образовались платформы, на которых находятся рифы, и почему современные рифы имеют именно такую, а не иную форму. Одни теории дополняют  друг друга, некоторые же построены  на противоположных точках зрения. Какие-то положения этих теорий сохраняют  свое значение и на сегодняшний день, другие были отвергнуты или же рассматриваются  как некий частный случай.

Рис. 2. Коралловый риф [18]

     Большой популярностью пользуется теория происхождения  атоллов Дарвина. Эта теория в  основном выдержала проверку на протяжении полутора веков. К тому же она объясняет  образование не только атоллов, но также  и двух других типов рифов: и береговые, и барьерные рифы, и атоллы, по Дарвину, представляют собой последовательные этапы развития одной и той  же коралловой постройки [5].

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

     В конце концов вулкан, исчезнув совсем в морских глубинах и оставив после себя лишь кольцо кораллов, превращается в атолл. В Индийском и Тихом океанах разбросаны сотни и сотни атоллов, диаметры которых могут колебаться от одного до 160 и более километров; однако большинство атоллов имеет диаметр от трех до 30 километров. Теория Дарвина, прекрасно объяснившая наличие столь большого числа атоллов, пришла на смену бытовавшему ранее представлению о том, что атоллы были образованы рифами, которые выросли по краям кратеров потухших и погрузившихся в море вулканов. Рост кораллов вокруг кратера вулкана, расположенного на подходящей глубине, действительно мог иметь место, но никак не удавалось объяснить, почему такое множество кратеров вулканов оказалось на одной и той же глубине [6].

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

     Однако  процесс образования многих рифов  не поддавался столь простому объяснению, какое предлагал Дарвин. Большой  Барьерный риф, например, не является обычным барьерным рифом гигантского  размера. В действительности это  огромный комплекс множества совершенно различных по форме, размерам и типам рифов, расположенный в пределах континентального шельфа на значительно меньших глубинах, чем рифы, лежащие где-то в просторах океана [6].

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

     Когда окончательно подтвердилось, что уровень  Мирового океана испытывал значительные колебания, американец Дэли в начале нашего века создал теорию "ледникового контроля" рифообразования. Поначалу некоторым ученым показалось, что она опровергает теорию Дарвина. Однако Дарвин, в сущности, объяснил, как возникли рифы, а Дэли - как изменения уровня моря и эрозия могли сформировать современный облик рифов. Когда во время ледникового периода понижался уровень моря и одновременно падала среднегодовая температура воды и кораллы прекращали свою созидательную деятельность, тогда, считает Дэли, рифы, и даже вулканы, разрушались и срезались волнами. Когда же уровень воды вновь повышался, кораллы получали на разрушенных рифах и вулканах весьма подходящую для своей жизнедеятельности платформу и в силу определенных причин начинали наиболее активно расти по ее краям. На сегодняшний день к теории Дэли относятся достаточно скептически, в частности, из-за того, что эрозия происходит медленнее, чем считал Дэли. Тем не менее Дэли убедительно показал, что ни одна теория не может игнорировать ни изменения уровня Мирового океана, ни эрозию под воздействием морских волн и дождей [6].

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

2.2. Особенности образования  атоллов

     Каким же образом возникают на вершине  рифа, выше уровня моря, эти острова, если сам риф может расти лишь до той отметки, который достигает  уровень воды при отливе.  Известно, по крайней мере, два способа образования таких островов.

     Как уже упоминалось выше, первым изящное  решение проблемы образования атоллов  предложил Чарльз Дарвин. Встречая во время своего кругосветного путешествия  ископаемые виды морских организмов на больших высотах в Андах, он предположил, что некоторые участки  земной коры, по-видимому, испытали значительное поднятие по вертикали. В те годы возможность  смещения отдельных блоков земной коры представлялась почти такой же невероятной, какой несколько позже будет  казаться современникам эволюционная теория самого Дарвина. Его теория образования  атоллов исходила из двух основных предпосылок - что платформы, на которых  росли мадрепоровые кораллы, постепенно опускались и что коралловые постройки  и рифы, которые они созидали, могли расти вверх, по крайней  мере, с такой же скоростью, с какой  происходило опускание платформ [6].

     Некоторые коралловые острова возвышаются  лишь на несколько метров над поверхностью океана в виде небольших скал. Они  представляют собой сплошной известняковый  массив, в котором иногда заметны  включения остатков давно отмерших колоний кораллов. В этом случае перед вами риф, который когда-то явно рос под водой и поднялся над уровнем моря только на современном  этапе. Такое поднятие могло произойти  или за счёт вертикальных перемещений  дна океана под рифом, или за счёт имевших место в прошлом колебаний  уровня Мирового океана, вызванных  глобальным изменением климата и  оледенениями. Тысячелетия назад  уровень Мирового океана был выше современного, и коралловые рифы достигали  как раз этого уровня. Затем  уровень воды понизился и стал ниже современного – построенные  к тому времени рифы обнажились, высоко поднявшись над поверхностью воды. В результате многовекового  процесса эрозии обнажившихся рифов  высота их изрядно уменьшилась, да и  уровень Мирового океана снова поднялся, однако не настолько, чтобы рифы полностью погрузились под воду. И в том, и другом случае результат одинаков – появились острова, представляющие собой древние коралловые рифы [6].

     Рис. 3. План и вертикальный разрез атолла (по линии АВ) [18]

     Второй  же способ образования коралловых островов таков. Морские течения и волны  приносят на живой риф обломки  кораллов, которые, постепенно накапливаясь там, в конце концов, поднимаются  над уровнем моря. Первое время  такие острова непригодны для  жизни. Многие из них ежегодно меняют свои очертания, а иногда и полностью  исчезают. Однако некоторые острова  закрепляются на месте. Со временем они  начинают покрываться растительностью. С начала это могут быть травы  или какие-то низкие кустарники, способные  выживать на соленых песках, поскольку  на данной стадии развития островов на них нет ничего, кроме песка. Растения, закрепляя подвижный песок, способствуют медленному накоплению слоя почвы на его поверхности. Залетающие на остров с момента его появления птицы  удобряют почву помётом, и со времен растений становится всё больше, больше становится и видов растений, и  среди них появляются виды, всё  более крупные по размерам. Из случайно принесенных морем кокосовых  орехов самосевом могут вырасти  отдельные пальмы. По мере того как  растительность становится всё разнообразнее  и появляются более крупные виды растений, более разнообразным становится и видовой состав птиц. Таким образом, растения и птицы взаимно помогают друг другу закрепиться на острове, и он становится всё более надёжным и безопасным местом обитания.

     Из-за небольшой высоты над уровнем  моря эти острова известны также  под названием низменных. Это название подчеркивает их принципиальное отличие от высоких островов: хотя высокие острова могут окаймляться коралловыми рифами, они образованы гранитами или вулканическими породами. Низменные же острова являются настоящими коралловыми островами, сложенными исключительно мягким известняком [6].

     Обычно  атолл состоит из 3х частей:

1) Внешний  склон рифа – крутой (15-20⁰), расчлененный промоинами склон- важнейшая часть всей рифовой постройки. Там происходит образование кораллового материала, там же и происходит разрушение его волнами. 
2) Рифовая платформа - обычно наиболее широкая часть кольцевого вала. Она преимущественно подводная, но поверхность его лежит близко от среднего уровня воды. Ширина платформы может достигать нескольких сот метров и даже километров. На ней хорошо сохранились следы абразионной деятельности, хотя как считают некоторые геоморфологи, нет ясных доказательств того, что однообразие создала эту верхнюю поверхность.

3) Лагуна  обычно различной глубины ( все  же редко более 30-40 метров) с  ровным дном, на котором встречаются( иногда довольно часто) отдельные рифы(внутрилагунные рифы) [2].