Охрана окружающей среды пособие 4 модуль (1135362), страница 30
Текст из файла (страница 30)
С учетом разницы масс и расстояний от Земли до Солнца и Луны,суммарная величина приливообразующей силы Солнца в 2,17 раз меньше, чем Луны. Двеприливные волны, возбуждаемые Солнцем, должны огибать планету ровно за сутки.Сложение приливообразующих сил Луны и Солнца приводят к разнообразиюпериодических колебаний уровня моря в разное время и на разных широтах. Наиболееочевидным следствием взаимодействия лунных и солнечных приливных сил являетсянеравенство амплитуд приливных колебаний на протяжение лунного месяца. В фазах Луны,соответствующих полнолунию и новолунию (сизигия – расположение Луны и Солнца наодной прямой относительно земли, рис.
3 вверху) приливные силы складываются,обеспечивая максимальную амплитуду колебаний. В первой и третьей четверти (вквадратуру, рис. 3 внизу) приливообразующие силы Луны и Солнца совмещаются подуглом, что приводит к уменьшению суммарной амплитуды. Большие приливы в русскойлитературе носят название сизигийных, малые – квадратурных (spring tide и neap tide в163литературе англоязычной), период от сизигийного до квадратурного прилива равенполовине лунного месяца – примерно 14 суткам.Рисунок 3. Сложение приливообразующих сил Луны (обозначена черно-белым кругом) иСолнца в плоскости земного экватора в разные фазы лунного цикла.
Лунный прилив обозначенвертикальной штриховкой, солнечный – горизонтальной. Большие стрелки показывают обращениеЛуны вокруг Земли, мелкие – вращение Земли.Рисунок 4. Сложение лунных и солнечных составляющих приливного цикла в сизигии иквадратуре (Шокальский, 1930).Статическая модель приливов рассматривает движение воды в идеальном океане,164лишенном материков и мелководий.
Их существование приводит к значительномуусложнению наблюдаемой картины приливов. Первое, что очевидно наблюдателю, этозапаздывание прилива от времени кульминации (прохождения через высшую точкугоризонта) Луны над местом наблюдения. Это запаздывание, составляющее до несколькихчасов, называют прикладным часом порта. Второе наблюдение, противоречащее моделиНьютона – различие в амплитуде (а также и других характеристиках приливов) в точках,расположенных на небольшом расстоянии друг от друга. Для расчета характеристикприливов в данном месте опираются не на статическую, а на динамическую теориюприливов Лапласа. Она позволяет описывать прилив, как волну, распространяющуюся видеальном водоеме, также как и в модели Ньютона, лишенного берегов и мелководий.Динамическая теория Лапласа описывает движения частиц воды в горизонтальной ивертикальной плоскостях.
На основании теории Лапласа Дж. Дарвин разработал методгармонического анализа приливов – разложение наблюдаемой приливной кривой на суммугармонических колебаний.Разложение сложной кривой на отдельные гармонические составляющие позволяетдостаточно точно предсказывать прилив для данной точки. Для практических вычисленийдостаточно использовать 19 переменных, точные вычисления могут включать до 30 и более.Рисунок 5.
Сложение гармонических колебаний, различающихся периодом и амплитудой.Жирной линией показана результирующая кривая (Войт, 1956).Сочетаниенесколькихгармоническихсоставляющихсоздаютсложныеконфигурации приливных кривых (рис. 5), различающиеся в разных районах океана. Всеразнообразие приливов условно подразделяют на несколько категорий. Выделяютследующие типы приливов: лунные - правильные полусуточные, неправильныеполусуточные, солнечные, суточные, неправильные суточные.Полусуточные приливы имеют средний период, равный половине лунных суток (12ч 25 мин), два минимума и два максимума уровня в сутки.
Суточные приливы имеют165средний период равный лунным суткам (24 ч 50 мин), один максимум и один минимум всутки. У смешанных приливов в течение половины лунного месяца период меняется сполусуточного на суточный. Если преобладает полусуточный период, то такой смешанныйприлив называют неправильным полусуточным, если преобладает суточный период— неправильным суточным приливом.Рисунок. 6. Различные типы приливов (сверху вниз): правильный полусуточный,неправильный полусуточный, неправильный суточный, правильный суточный (из Войт, 1956).Зональность литорали.
Схемы зональности.Закономерно сменяющие друг друга фазы затопления и осушения создают налиторали ярко выраженный градиент условий, определяющих распределение животных ирастений. Суточные и долгопериодические неравенства приливов придают этомуградиенту достаточно сложный вид – продолжительность осушения не пропорциональнавысоте над нулем глубин. Даже в случае правильных полусуточных приливов нижние166отделы литорали остаются под водой на несколько дней, а верхние, напротив, в течениенескольких суток не подвергаются затоплению. На приливной кривой можно выделитьнесколько характерных уровней, между которыми располагаются участки литорали сосходным режимом осушения и затопления. Разделение литорали на три горизонта впервыебыло предложено Франсу Вайаном для литорали Бретони с правильными полусуточнымиприливами.
За верхнюю границу литорали принимается уровень сизигийных приливов,уровень квадратурного прилива разделяет верхний и средний горизонты литорали, верхнейи нижней границами нижнего горизонта литорали служат уровни квадратурного исизигийного отлива соответственно.
Средний горизонт в этой схеме часто подразделяетсяна два этажа по среднему уровню моря.Рисунок 7. Горизонты Вайана для правильных полусуточных приливов. ББС МГУ, Август2011 (из Мокиевский и др., 2014).На основе схемы Вайана, Е.П. Гурьяновой, Г.И. Заксом и П.В. Ушаковым (1930)былисоставленысхемыраспределенияжизниналиторалиБаренцеваморя,характеризующиеся большой амплитудой (до 4 и более метров) правильных полусуточныхприливов. Распределение бентоса на скалистой и валунной литорали хорошо соответствуетвыделяемым горизонтам (рис. 8).
Илистые и песчаные осадки хорошо удерживают воду,поэтому основной фактор, определяющий распределение видов -продолжительностьосушения, проявляется не так ярко, границы горизонтов могут быть смещены (рис. 9).167Рисунок 8. Вертикальная зональность бентоса на скалистой литорали Мурмана (Зенкевич,1963).Рисунок 9. Вертикальная зональность бентоса на илисто-песчаной литорали Мурмана(Зенкевич, 1963).Такие же общие схемы были составлены для литорали Белого моря. Схема,составленная Е.Ф. Гурьяновой и П.В.
Ушаковым (рис.10) акцентирует внимание насуществовании безжизненного верхнего горизонта на каменистой или скалистой литорали.168Рисунок 10. Вертикальная зональность беломорской литорали по Е.Ф. Гурьяновой и П.В.Ушакову (из Зенкевич, 1963).Другая схема, отражающая распределение животных и растений на литорали вокрестностях ББС МГУ, составлена Г.Абрикосовым и Н. Соколовой (1948). Изученный типлиторали характеризуется сочетанием различных фаций, песчаные и илистые участкичередуются с россыпями валунов.Рисунок 11. Распределение характерных форм бентоса на беломорской литорали (Зенкевич,1963).Принцип Вайана применим не только к условиям правильных полусуточныхприливов, Он был расширен для неправильных полусуточных приливов П.В.
Ушаковым, а169О.Г. Кусакин распространил его и на суточные и неправильные суточные приливытропических морей (Кусакин, 1977). Для суточных приливов границами будут уровнитропических и равноденственных приливов.Рисунок 12. Схема зональности литорали П.В. Ушакова для неправильных полусуточныхприливов (Охотское море).Эта схема широко применяется в литоральных исследованиях, позволяя сравниватьмежду собой особенности распределения жизни на литорали в различных условиях.Рисунок 13.
Выделение горизонтов литорали для морей с разными типами приливов (из170Кусакин, 1977).Другой подход к выделению горизонтов литорали предложили Эн и АланСтефенсоны. Их классификация опирается не на критические уровни приливов, а на наборытаксонов животных и растений, характерные для каждого горизонта литоральной зоны. Так,на литорали Англии выделяются горизонты (пояса) литорин, усоногих раков-хтамалюсов иводоросли пельвеции (Littorina/Pelvetia/ Chthamalus belt), балянусов, моллюсков-блюдечеки фукусов (Balanus/Patella/Fucus belt), пояс красных водорослей (Red algae belt) и поясламинарий (Laminaria belt) (рис. 14).171Рисунок 14.
Схема литорали и распределение массовых видов (Stephenson, Stephenson, 1970).ФАКТОРЫ СРЕДЫ И МЕТОДЫ ИХ ИЗУЧЕНИЯ172Время осушения и время нахождения под водойЛитораль – зона регулярной смены условий. Организмы морского происхожденияиспытывают дискомфорт во время осушения литорали. Организмам наземным, почвенными изначально пресноводным, встречающимся на литорали, наоборот, надо как-топереживать время, когда литораль залита соленой водой. Чем ближе к верхней границелиторали, тем дольше время осушения и, наоборот, меньше время нахождения под водой.Соответственно, в случае равномерного понижения дна, этот фактор изменяется поградиенту в направлении, перпендикулярном берегу – время осушки уменьшается, времянахождения под водой увеличивается.
Каждый вид селится при благоприятных емуусловиях фактора, чем лучше организмы данного вида приспособлены к длительномуосушению, тем выше их можно встретить на литорали. Разная степень приспособленностик периодам осушения и затопления – основная причина формирования зональностилиторали.Чтобы оценить значение данного фактора для конкретной точки литорали, нужноузнать высоту данной точки относительно уровня максимального сизигийного отлива (нуляглубин). Чем выше расположена точка, тем меньшее время она пребывает под водой.Обычно интерес представляет не одна точка на литорали, а несколько.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
