|
Здесь есть Галереи: Рефераты: |
| |
|
Содержание Географическое положениеРегиональное распределение глубоководных желобов Географическое положение Марианского желоба Место Марианского желоба в классификации желобов Сопутствующие факторы Рельеф желоба Определение желоба Тектоническая интерпретация желобов Тектонические гипотезы происхождения желобов Донные осадки Состав донных осадков История исследования Марианского желоба Донная фауна Характеристики естественной среды Давление Поступление питательных веществ Происхождение фауны глубоководных желобов Заложение фауны в мезозое Изолированность фаун желобов Приспособление к низким температурам и высокому давлению новых организмов Таблица максимальных глубин обитания донных животных Марианского желоба Глубоководные животные Источники пищи глубинных животных Использованная Литература Глубоководные океанические желоба - один из наиболее типичных элементов рельефа переходной зоны между материком и океаном. Они представляют собой длинное узкое понижение дна океана глубиной более 6000 м. Расположены обычно с внешней, океанической, стороны хребтов островных дуг. В геологическом отношении представляют собой современные геосинклинальные структуры. Самые глубокие желоба находятся в Тихом океане. Наиболее глубокий - Марианский желоб - до 11022 м. Географическое положениеРегиональное распределение Все глубоководные желоба, за исключением Перуанско-Чилийского, расположены вдоль океанических островов, часто образующих характерные дуги архипелагов. Самое большое число желобов - в западной части Тихого океана. Два глубоководных желоба находятся в восточной части Тихого океана и четыре желоба: Яванский, Вема, Пуэрто-Рико и Южно-Сандвичев за пределами Тихого океана. Желоба главным образом располагаются по периферии Тихого океана. Кроме того, желоба и впадины, похожие на желоба, обнаружены во внутренних и краевых морях. Это - желоба, приуроченные к материковым побережьям и островным дугам. Исключительно четкие желоба обнаруживаются и вдали от суши. Некоторые имеют дугообразную форму, другие - прямолинейную, а третьи - извилистую с резким изменением простирания на 90° . Географическое положение Марианский желоб - это узкая депрессия на западе Тихого океана, протянувшаяся вдоль Марианских островов почти на 1500 км. Имеет V-образный профиль, крутые под 7-9° склоны, плоское дно шириной 1-5 км, разделенное порогами на несколько замкнутых депрессий с глубиной 8-11 км. Максимальная глубина 11022 м расположена в южной части, измерена советским исследовательским судном “Витязь” в 1957 г.; она является также наибольшей глубиной Мирового океана. Место Марианского желоба В настоящее время известно о существовании 22 желобов с глубинами, превышающими 7000 м, 20 впадин с глубинами от 6000 м до 7000 м и 6 желобов с глубинами более 10000 м (Кермадек, Филиппинский, Японский, Курило-Камчатский, Тонга и Марианский (11022 м)). Существует четыре типа желобов:
Марианский желоб относится к типу периферийных желобов. Это желоба, расположенные по периферии океанов. Этот тип желобов широко распространен в Тихом океане, ограниченно в Индийском океане и сильно локализован в Атлантике и Средиземном море. Они обычно параллельны островным дугам и молодым прибрежным горам, имеют, как правило, сильно асимметричный поперечный профиль. Со стороны океана к желобам такого типа примыкает глубоководное океаническое дно, а с противоположной стороны - островная гряда или высокий горный хребет. Превышение гребней горных хребтов или островных гряд над глубоководным дном может быть более 17 км. Сопутствующие факторы Происхождение и природа могут быть частично увязаны с геологическими и геофизическими признаками. Это все - сопутствующие факторы. У Марианского желоба сопутствующим фактором являются вулканические и орогенические островные дуги. Более 70 лет назад Броувер показал, что островные дуги иногда состоят из поясов одиночных горных хребтов, но часто наблюдаются парные хребты, причем почти всегда с внутренней стороны у них расположен пояс вулканов, так называемые “внутренние вулканические дуги”, с параллельной желобу впадиной шириной около 50-100 км. Перед впадиной проходит горный хребет или пояс островов с сильной орогенической деформацией (“внешние орогенические дуги”), который в свою очередь параллелен желобу и выдается в океан на 50-100 км. В некоторых местах внешний горный хребет погружен настолько, что внутренняя впадина и желоб почти сливаются. Внешний склон желоба иногда параллелен третьей структуре, небольшому подводному поднятию. Вулканический пояс характеризуется главным образом андезитовыми лавами или базальтами известково-щелочного класса и, поэтому периферийная зона глубоководных желобов Тихого океана стала известна как андезитовая линия, или линия Маршала. Рельеф желоба Склоны периферийных желобов в верхней части отлогие до 4 - 8° , а ближе ко дну становятся круче до 10 - 16° . Склоны желобов Тонга, Курило-Камчатского и Японского идут под 45° . А материковый склон Марианского желоба падает еще круче. Судя по разрезам вкрест простирания желоба имеют V-образную форму, крутые стенки, дно почти неизменно плоское меняется по ширине от нескольких сотен метров до нескольких сотен километров и часто достигает нескольких сотен километров в длину. Средняя ширина Марианской впадины составляет около 70 км. Имеются также уступы в желобах Курило-Камчатском, Марианском, Тонга, Филиппинском, Центрально-американском. Возникновение таких уступов иногда интерпретировалось как результат гигантских гравитационных оползней (обычно сходных с тектоническими покровами), частично замаскированных слоем донных отложений. VI Международный географический конгресс принял следующее морфологическое определение желоба: “Желоб - это длинная и узкая депрессия на дне океана с относительно крутыми склонами”. Немецкий эквивалент этого слова - “Graben”; английский - “Trench”. В этом определении подчеркивается асимметричность профиля желоба и приуроченость его к краевым областям океана. А также определение впадины (английское - “deep”, немецкое - “Tief”). “Впадина - это отчетливо выделяемая депрессия в пределах глубоководной равнины”. Желобам и впадинам даются географические названия по близлежащим островам или географическим провинциям, в соответствии с рекомендациями Комитета по терминологии форм рельефа океанического дна Международной ассоциации физической океанографии. Марианский желоб назвали по сопутствующим Марианским островам. Для обозначения более мелких структур в их пределах используют наименования кораблей или фамилии капитанов. Тектоническая интерпретация желобов Существование желобов наряду с параллельными островными дугами позволяет геологам на протяжении целого столетия делать вывод, что они являются прогибами коры под влиянием сжатия. Так, например, согласно представлениям Зюсса, Тихий океан рассматривается как щит, противостоящий орогеническому давлению со стороны Азии. Выявление сильных гравитационных аномалий вдоль желобов позволило Ф. Венинг-Мейнецу постулировать существование большого прогиба коры, названного тектогеном. Исследования Юинга, Верцеля, Тальвани и других исследователей опровергли гипотезу о тектогене, базируясь в основном на том, что у прогиба отсутствует корень. Отсутствие корня подтвердил Райт по “легкой”, сильно вогнутой осевой зоне желоба Тонга. Юинг и другие полагают, что желоб (на примере Пуэрто-Рико) представляет собой структуру растяжения. Изучая тектонику района Меланезии, Фейрбридж, 1961 г. обнаружил признаки общего напряжения в зонах кручения. Такие явления должны приводить к крупномасштабному опусканию земной коры, что противоречит гипотезе тектогена. Современные данные геологических исследований свидетельствуют о растяжении и общем опускании земной коры, что не уменьшает значения локальных конвекционных ячеек в верхней мантии для разрешения общих проблем. Более развернутое объяснение следует связывать с приливо-отливными силами Земли и с вековым расширением мантии. Тектонические гипотезы происхождения желобов Желоба являются сильно локализованными подводными трещинами в земной коре. Приуроченные к ним сильные отрицательные изостатические аномалии заставляют предполагать непродолжительность их геологического существования. Тем не менее, геологическая история показывает, что желоба могли существовать на протяжении 107 лет и более. В прошлом возникновение желобов объяснялось в основном теорией сжатия и прогибания земной коры. Современные геофизические исследования предполагают скорее гипотезу растяжения. Это совместимо с некоторыми новейшими теориями расширяющейся Земли. Дугообразные желоба могут быть объяснены простым растяжением, прямолинейные - сдвигами скручивания с горизонтальным смещением. Донные осадки Желоба, наиболее удаленные от материковых источников сноса, очень мало заполнены осадками. Многие попытки взять колонки грунта потерпели неудачу вследствие неожиданной встречи с твердыми скальными склонами. Отложениями заполнена только узкая срединная часть впадины, шириной в несколько сотен метров. Крутые склоны препятствуют устойчивому накоплению осадков. Так что, большая их часть является пелагическими и они переносятся посредством подводных оползней и мутьевыми потоками. Поскольку такие потоки имеют значительную плотность взвеси, частицы из них осаждаются не сразу, а постепенно, Поэтому поверхность донных осадков исключительно ровная. Состав донных осадков Характерно, что донные отложения во впадинах представляют собой главным образом чередование осадков мутьевых потоков с пелагическими отложениями, состоящими в основном из глин, вулканического пепла и кремнистых илов, диатоловых и радиоляриевых. В виде исключения встречаются некоторые виды карбонатов и первичные доломиты. Исследователи при первом погружении батискафа “Триест” в Марианском желобе в 1960 г. сообщили о вхождении в слой густого тумана из серого ила как о неожиданно встреченном донном отложении. Долгое время считалось, что в заполнении впадин важную роль играют гравитационные оползни и обвалы. Не представляется вероятным, что желоба, удаленные от материковых источников сноса, такие, как Марианский, будут когда-либо заполнены осадками, Менард, 1964 г. предположил, что в конце концов на месте бывшей впадины образуется лишь невысокая возвышенность. История исследования Первые системные промеры глубин Тихого океана начала английская экспедиция “Челленджер”. Этот военный трехмачтовый корвет с парусным оснащением был перестроен в океанографическое судно для гидрологических, геологических, химических, биологических и метеорологических работ в 1872 г. Значительный вклад в изучение Марианского глубоководного желоба сделан советскими исследователями. В 1958 г. экспедиция на “Витязе” установила наличие жизни на глубинах более 7000 м. Было опровергнуто существующее представление о невозможности жизни на глубинах более 6000- 7000 м. В 1960 г. было проведено погружение батискафа “Триест” на дно Марианского желоба на глубину 10915 м. Донная фауна Термин “хадальная зона” введен Бруном, 1956 г., соответствует термину Л. Зенкевича, 1956 г. “ультраабиссальная зона”, который применяют российские ученые. Хадальная зона в Мировом океане - это узкие желоба с глубинами более 6000 - 7000 метров. Общая площадь хадальных зон составляет лишь 1,2 % площади Мирового океана. Характеристики естественной среды Давление Единственной физической характеристикой хадальной зоны, действительно отличающей хадальную зону от абиссальной, является гидростатическое давление, которое достигает на глубине 10000 метров 1000 атмосфер. В результате экспериментов установлено, что давление является характеристикой, определяющей органическую жизнь. Об этом же свидетельствует отсутствие в ходальной зоне некоторых важных групп фауны, особенно десятиногих ракообразных. Особая физиологическая адаптация хадальных организмов устанавливает верхний предел их распространения. Поступление питательных веществ Исключительное изобилие животных, отмеченное на фотографиях дна глубоководного желоба, позволяет предположить, что в глубоководном желобе количество поступающих питательных веществ может быть больше, чем на менее глубинных абиссальных горизонтах. Происхождение фауны
О возникновении и долговечности желобов имеется очень мало данных. Однако можно воспользоваться геологическими данными о повторных движениях вдоль горизонтальных сбросов или сдвигов, возможно связанных с желобами. Заложения многих из них относятся к мезозою. Л.А. Зенкевич говорит: “Наши нынешние познания о таксономии и распределении океанической флоры и фауны предполагают долговременный характер или, по крайне мере, большую древность самих океанических впадин.”
В желобах обнаруживается своя абессальная фауна, которая, по-видимому, долгое время была изолирована. Каждый желоб характеризуется высокоэндемичной фауной. Изоляция поддерживается адаптацией организмов к воздействию высокого давления и наличием высоких порогов между впадинами.
Относительно быстрое наступление ледниковых эпох привело к значительным понижениям температуры в районе абиссальных и ходальных глубин, примерно от 10° С до 4° С. В таких условиях хадальная фауна могла создаться:
Таблица максимальных глубин обитания Океанографическая энциклопедия приводит таблицу максимальных глубин обитания донных организмов из 171 определенного вида и 240 неопределенных. Приведены данные для Марианского желоба и Тонга в сравнении: Глубоководные животные Глубоководные животные - это обитатели глубин от 500 метров до максимальных (11022 м). Глубоководные фауны различают на батиальную (прибрежную), абиссальную (до глубин 6000 м) и ультраабиссальную или хадальную (глубины более 6000-7000 м). Вследствие особых условий жизни, фауна глубин качественно и количественно во много раз беднее, чем в верхних горизонтах моря. На глубинах господствуют иглокожие, ракообразные, моллюски, многощетинковые черви. Интенсивные исследования фауны глубин были начаты в 70-е гг. XIX в. английской экспедицией на “Челленджере”. Фауна наибольших глубин планомерно изучена лишь за последние десятилетия современными экспедициями на “Витязе”, 1949-70 гг., датской экспедицией на “Галатее”, 1950-52 гг. и другими. В 1958 экспедицией на “Витязе” добыты донные животные с глубины более 10 км. В 1969 г. прямые наблюдения на батискафе на глубине 10900 метров провели французские ученые Ж. Пиккар и Д. Уолш. На глубинах нет солнечного света, отсутствуют водоросли, соленость постоянная, температуры низкие, обилие двуокиси углерода, громадное гидростатическое давление (увеличивается на 1 атмосферу на каждые 10 метров). Источники пищи глубинных животных Источники пищи глубинных животных - бактерии, а также “дождь трупов” и органический детрит, поступающие сверху. Поэтому глубинные животные - детрияторы и хищники. Глубинные животные или слепые, или с очень развитыми глазами, часто телескопическими; многие рыбы и головоногие моллюски с фотофторами; у других форм светится поверхность тела или ее участки. Для информации используются гидроакустические способы. Окраска темная , у рыб - бархатночерная. Или пигментация отсутствует и тело белесоватое. Низкая температура и обилие углекислого газа затрудняют выпадение извести из раствора. Это ведет к уменьшению обызвествления скелета, иногда к желеобразности тканей. Отсутствие скелета и уплощение тела препятствуют погружению глубинных животных в ил. Длинные конечности (ходули), иглы, стебли удерживают тело над дном. Постоянство условий Среды обусловило высокую чувствительность глубинных животных к изменениям. Однако некоторые виды совершают вертикальные миграции большого масштаба. Например, каракатица Abraliopsi uratasenia у берегов Японии для размножения стаями поднимается на поверхность. Скудные запасы пищи - причина малых размеров и разреженности поселений глубинных животных, развития хищничества и появления ловчих и защитных приспособлений. Гигантизм глубинных животных до вольно редок. Например, полип Monocaulus достигает вместе с ножкой 3 метров длины, асцидии - до 1 метра высоты, кальмары и рыбы-удильщики с фотофорами и отростками-приманками, зубастые змеевидные Stomias boa, угреобразные с огромным ртом Saccopharynx и Eurypharynx, светящиеся анчоусы, бесцветный мягкотелый Paraliparis, слепой с длиннейшими лучами плавников Benthosaurus и т.д. Рыба Chiasmodon глотает жертву, в 2-3 раза превышающую длину собственного тела. Креветки Acanthephyra, каракатица Heterotheutis выпускают как дымовую завесу клубы светящийся жидкости. Использованная Литература
|