9311

достигает 300-1200 м в год. Самые большие скорости измерены в концевых частях выводных ледников Гренландии — до 10 км в год. При подвижках пульсирующих ледников лед может двигаться со скоростью сотен метров в сутки, проходя за несколько месяцев 8-10 км.

Скорость движения льда в леднике изменяется по продольному и поперечному профилям, изменяется она и с глубиной. В идеальном леднике скорость движения от нуля в его истоках к границе питания увеличивается до максимума, а к концу ледника снова сходит на нет. В

реальных ледниках картина много сложнее. Там, где уклон поверхности ледника увеличивается, увеличивается и скорость движения льда; там, где канал стока расширяется, скорость движения льда уменьшается, а там, где он сужается, скорость увеличивается. Линия максимальных скоростей движения льда обычно проходит посередине ледника, а на поворотах смещается к внешней стороне излучины. Поперек ледника от осевой линии к краям поверхностные скорости движения льда постепенно уменьшаются, что связано с трением ледника о ложе и борта долины.

Эпюра скоростей может быть то более, то менее крутой, но ее общая форма при глыбовом скольжении близка к трапеции, а при вязкопластическом течении — к параболе. По вертикали от поверхности до ложа скорости движения льда изменяются в зависимости от соотношения типов движения: при движении вязкопластического типа,

обусловленном деформациями ледяной толщи, скорость изменяется от максимума на поверхности до нуля на ложе. При глыбовом скольжении поверхностная и придонная скорости практически одинаковы.

Скорости движения льда в ледниках изменяются также во времени.

Летом скорости движения льда выше, чем зимой, днем выше, чем ночью.

Это связано главным образом с тем, что в теплое время года и суток в леднике и особенно у его ложа скапливается вода, играющая роль смазки.

Эта разница может достигать 25% и более. Изменяются скорости движения ледников и от года к году. Так, скорость движения льда на

203

одном и том же поперечном профиле ледника Фернагтфернер в Эцтальских Альпах в 1889 г. была 17 м, в 1899 г. — 250 м, в 1901 г. — 50 м в год. Есть много и других примеров. В общем виде можно сказать, что при увеличении массы ледника и особенно его толщины скорости движения льда увеличиваются. Увеличивается скорость движения ледника или его части при переходе от вязкопластического течения к глыбовому скольжению (подвижки ледников). Скорости движения ледников могут резко возрастать при слиянии разобщенных ранее ледниковых потоков и резко падать, когда от главного ствола ледника отчленяются его притоки. Первое происходит, когда условия оледенения улучшаются, второе — когда оледенение деградирует.

Движение ледников представляет собой достаточно сложный, еще не вполне выясненный процесс. Как и в речном потоке, движущей силой здесь является сила тяжести. Скорость движения льда в результате трения его о склоны долины постепенно уменьшается от середины ледника к краям. Вследствие различного сопротивления скорость также убывает от поверхности ледника к его дну. Всякое сужение долины вызывает увеличение скорости движения ледника в этом месте, всякое расширение снижает скорость. Уменьшение скорости движения ледника наблюдается также на участке от выхода его из-под фирнового поля до конца ледника.

Скорость движения ледников колеблется в значительных пределах,

оставаясь, однако, во всех случаях достаточно малой. Так, материковый лед движется со скоростью 20-30 м в год, самые крупные ледники в Альпах имеют скорость движения 30-150 м, на Шпицбергене — до 365 м,

анекоторые гималайские ледники — до 700-1300 м.

Впроцессе движения ледники выносят в устье долины продукты разрушения горных пород и оказывают существенное влияние на ложе и на препятствия, встречающиеся по пути.

Все продукты разрушения горных пород — от крупных каменных глыб до мелкой пыли, — попавшие в тело ледников и движущиеся вместе

204

со льдом, принято называть мореной. Морены, участвующие в перемещении ледника, называются движущимися, а те из них, которые прекратили движение, — отложенными.

Движущиеся морены в соответствии с их положением в леднике разделяются на поверхностные, внутренние и донные. Поверхностные морены возникают в результате скопления на поверхности ледника обломков горных пород со склонов долины. В образовании поверхностей морены участвует также пыль, сметаемая ветром с окрестных горных склонов. Валы, образующиеся из обломочного материала по краям ледника, носят название боковых морен. Поверхностная морена обычно состоит из угловатых обломков неправильных очертаний.

Внутренняя морена формируется из материала, попавшего сперва на поверхность, а затем поглощенного ледником.

Нижняя, или донная, морена образуется из материала, оторванного ледником от своего ложа, а также в результате опускания части поверхностной и внутренней морены. Материал, образующий донную морену, характеризуется окатанностью форм: резкие углы камней сглажены, валуны покрыты царапинами и штрихами.

Весь моренный материал ледник переносит к своему концу, где нагромождает его в виде вала, располагающегося поперек долины — это конечная морена.

Воздействие ледника на ложе и на препятствия, встречающиеся на пути его движения, выражается в том, что ледник шлифует горные породы, стирает и перетирает обломочный материал и в более мягких породах выпахивает глубокие борозды.

В процессе движения ледники производят большую экзарационную,

транспортную и аккумулятивную работу. В результате экзарационной деятельности ледников в сочетании с процессами выветривания горных пород создаются такие формы горно-ледникового рельефа, как кары,

карлинги, ледниковые цирки, троги, «бараньи лбы». Действию ледников

205

обязаны своим образованием обширные сглаженные поверхности с

ледниковой штриховкой, узкие и глубокие морские заливы — фьорды.

Обломки горных пород, падающие на ледник со склонов, образуют краевые, срединные и другие формы поверхностной морены, которые в концевых частях ледниковых языков нередко сливаются в сплошной плащ. Продукты экзарации ложа (придонная морена) и поверхностную морену ледник переносит к своему концу, где они сливаются и отлагаются в виде конечных морен. Часть продуктов разрушительной деятельности ледников выносится талыми ледниковыми водами за их пределы, образуя ниже концов ледниковых языков плоские галечно-песчаные зандры.

Самые мелкие взвешенные частицы уносятся реками на большие расстояния. Моренный материал материковых покровов, шельфовых и выводных ледников, оканчивающихся в море, уносится с айсбергами и по мере их таяния оседает на дне морей и океанов.

Ледники — это своеобразные водохранилища, запасающие воду зимой и расходующие ее летом. Они играют существенную роль в формировании стока рек, особенно в тех ледниковых районах средних и субтропических широт, где высокогорные, покрытые ледниками хребты соседствуют с засушливыми равнинами (например, Центральная и Средняя Азия). Айсберги, откалывающиеся от шельфовых и выводных ледников Антарктиды, Гренландии, Арктических и Антарктических островов, оказывают сильное воздействие на гидрологические процессы обширных океанических акваторий. Только Антарктида поставляет в океан в виде айсбергов ежегодно около 2000 км3 воды,

Гренландия — 240-300 км3.

Ледники, особенно ледниковые покровы, достигающие огромных размеров, только своим присутствием вызывают большие изменения высоты земной поверхности и меняют ее рельеф. Так, средняя высота Антарктиды почти втрое больше средней высоты всех других материков за счет огромной толщины антарктического ледникового покрова, под

206

которым погребен сложный рельеф с горными хребтами, долинами, плато и равнинами. Колебания размеров и мощности ледников вызывают изостатические колебания земной коры.

Таяние ледников. Ледник, опустившись ниже снеговой линии, под влиянием притока тепла начинает таять. Основную роль в процессе таяния играют климатические факторы. Вследствие резкого колебания температур в горах в течение суток таяние ледников с поверхности особенно сильно выражено в дневные часы. С наступлением ночи и холодных пасмурных дней таяние резко уменьшается.

Приток тепла к леднику осуществляется не только с его поверхности, но и со стороны дна ложа, вызывая таяние льда. Это подледниковое таяние играет, конечно, меньшую роль и распространяется только на ближайший ко дну слой ледника.

Сохранение ледникового языка ниже снеговой линии в течение длительного времени при непрерывном таянии льда возможно только в случае постоянного поступления новых масс льда. Если это поступление равно таянию, то в положении крайней линии ледника не замечается перемен. Если льда поступает больше, чем может растаять и испариться,

то размеры ледникового языка увеличиваются, он делается длиннее и спускается ниже по долине — ледник наступает. В противном случае происходит обратное: масса ледника уменьшается, язык становится короче, как бы отодвигаясь вверх по долине, — ледник отступает.

Сезонные колебания, связанные с изменением условий таяния зимой и летом, обычно бывают незначительными и составляют не больше одного-двух десятков метров. Зимой ледник в пределах указанного расстояния может продвинуться по долине, а в течение лета вновь отступает к обычной осенней границе.

Наступание и отступание ледника, происходящие в течение длительного (многолетнего) периода, обусловливаются циклическими колебаниями климата. Увеличение осадков в зоне питания ледника и

207

снижение температур воздуха в зоне таяния приведут к систематическому росту ледника и его распространению вниз по долине. Обратный процесс обусловит сокращение ледника или даже полное его исчезновение.

208

ГИДРОСФЕРЫ

Организмы, населяющие водоемы, обитают в водной толще, на грунте и других твердых субстратах, в зоне контакта бентали и пелагиали, в

поверхностном слое, контактирующем с атмосферой. В каждом из этих основных биотопов гидросферы, характеризующихся разными условиями,

население приобретает ряд специфических адаптивных черт, образуя те или иные жизненные формы. Под ними понимаются конвергентно возникшие совокупности организмов разного систематического положения,

обладающие принципиально сходными приспособлениями для нахождения и удержания себя в определенных биотопах. В пелагиали жизненные формы представлены планктоном и нектоном, на твердых субстратах — бентосом и перифитоном, в зоне контакта бентали и пелагиали — пелагобентосом, в поверхностном слое воды — нейстоном и плейстоном.

Поскольку каждый крупный биотоп состоит из меньших,

перечисленные жизненные формы в свою очередь представлены более мелкими группировками организмов, адаптированных к тем или иным частным условиям. С таким же правом, укрупняя масштаб биотопов, можно говорить о всех гидробионтах как об одной из жизненных форм населения Земли.

3.1. Планктон и нектон

Обитатели пелагиали образуют наиболее характерные жизненные формы (планктон и нектон), которым нет аналогов на суше. Птицы и насекомые способны длительно находиться в воздухе, но рано или поздно опускаются на твердую поверхность, с которой неразрывно связана их жизнь. Многие пелагические организмы, особенно обитатели океанских просторов, никогда не покидают толщу воды, в которой проходит весь жизненный цикл. Крайне своеобразен сам биотоп обитателей пелагиали. Им является любой объем воды, поддерживающий однородный набор

209

организмов, т. е. водные массы разного иерархического ранга, обладающие определенными гидрологическими характеристиками и потому оказывающие однородный экологический эффект. Так как водные массы не остаются на одном месте, биотопы пелагических организмов оказываются подвижными, смешиваются с другими биотопами и перемещаются в географических координатах. Этим они резко отличаются от биотопов бентали и суши.

Приведенное ранее деление обитателей толщи воды на планктон и нектон в зависимости от их способности противостоять течению (см. «Введение») можно уточнить, используя гидродинамические показатели, в

частности, числа Рейнольдса (Re), выражающие отношение сил инерции к силе трения: Re = v*l*X, где v — скорость движения жидкости, l— длина тела, X — кинематическая вязкость. Планктонты плавают в режиме Rе < 2*107, обычно при Re < 105, характеризуются расчлененностью общего контура, обилием выступающих детален и плохой обтекаемостью, что в итоге обеспечивает им хорошо выраженный парашютный эффект и создает высокое сопротивление при поступательном движении. Нектонты отличаются обратными признаками; имеют обтекаемую форму, плавают в режиме Re > 2*107. Такая величина Re обычно наблюдается при длине не менее 2—3 см, и она является минимальной для нектонтов.

Планктон по размерному признаку подразделяется на мегало-, макро-,

мезо-, микро-, панно- и ультрапланктон (megalos — громадный, makros —

крупный, mesos — средний, mikros — маленький, nannos — карликовый), к

которым соответственно относятся организмы длиной более 1 м, 1—100 см, 0,05—1 мм и мельче 0,05 мм. По степени привязанности организмов к водной толще различают голопланктон и меропланктон. К первому принадлежат организмы, вся активная жизнь которых проходит в толще воды, и только покоящиеся стадии (почки, яйца и др.) могут находиться на дне. К меропланктону относятся формы, обитающие в толще воды только на каком-то отрезке своего активного существования, а остальную часть

210

жизни ведущие иной образ жизни (пелагические личинки донных животных, икра и личинки рыб, личинки плейстонта-физалии).

Своеобразной жизненной формой является криопланктон— население талой воды, образующейся под лучами солнца в трещинах льда и пустотах снега. Днем организмы криопланктона, например жгутиконосец

Chlamydomonas nivalis, окрашивающий снег в красный цвет, или придающая ему зеленую окраску Ancylonema nordenskjoldii ведут активный образ жизни, а ночью вмерзают в лед.

Приспособления планктонов и нектонов к пелагическому образу жизни сводятся прежде всего к обеспечению плавучести — развитию различных адаптации, замедляющих погружение организмов, поскольку их удельный вес обычно несколько больше единицы. Другой ряд адаптации связан с обеспечением активного передвижения и выражается в выработке приспособлений к его наиболее эффективному осуществлению, включая развитие средств распознавания среды и ориентации. Наконец, огромное значение для обитателей пелагиали имеют адаптации к использованию течений и других средств пассивного передвижения, которые маневренно осваиваются гидробионтами, особенно мелкими, для обеспечения пребывания в нужных биотопах, расселения, выбора наиболее благоприятного положения в градиентном поле различных факторов и ряда других целей. Для многих пелагических организмов характерны суточные вертикальные миграции.

3.2. Бентос и перифитон

Бентосные организмы обитают на поверхности грунта и в его толще,

в соответствии с чем население дна подразделяется на эпи-и эндобентос.

По такому же принципу применительно к донным животным выделяют представителей эпи- и инфауны. По степени подвижности различают формы бродячие, или вагильные (крабы, осьминоги, морские звезды и др.),

седентарные, которые лежат на грунте, не совершая значительных

211

перемещений (многие моллюски, морские ежи), и прикрепленные, или

сессильные (например, губки, мшанки, кораллы). По размерному признаку выделяют организмы макро-, мейо- (мезо)- и микробентоса. К мейобентосу относятся формы размером 0,1 - 2 мм, к макробентосу — более крупные, к

микробентосу — меньшей величины.

Наиболее массовые компоненты микробентоса — бактерии, грибы,

водоросли, простейшие (особенно, инфузории), мелкие нематоды, клещи,

низшие ракообразные, зародыши различных гидробионтов. Мезобентос представлен в основном мелкими олигохетами, низшими ракообразными

(остракодами, герпактицидами и др.), икринками рыб, молодью моллюсков и др. Для макрозообентоса характерны личинки насекомых, крупные моллюски, олигохеты, полихеты, иглокожие, высшие ракообразные.

Различают эвмикробентос (организмы с предельным размером во взрослом состоянии 0,1 мм) и псевдомикробентос (организмы размером до

0,1 мм только на ранних стадиях развития). По такому же принципу мезобентос делится на эвмезобентос и псевдомезобентос.

Термином «перифитон» А. Л. Бенинг назвал в 1924 г. население субстратов, вводимых в воду человеком (корабли, плоты, сваи и т. п.). Еще раньше для обозначения организмов, поселяющихся на живых и мертвых субстратах в толще воды, Е. Гентшель предложил термин «обрастания». В

настоящее время оба термина используются в сходном значении для обозначения животных и растений, обитающих в толще воды на живых и мертвых субстратах, приподнятых над дном вне зависимости от их происхождения и степени подвижности.

В состав перифитона входят диатомовые и другие водоросли, грибы,

простейшие, губки, мшанки, черви, моллюски, усоногие раки к другие беспозвоночные. Вначале субстраты покрываются слизистой пленкой из микроорганизмов. Затем на них оседают личинки и взрослые формы беспозвоночных. Покров из прикрепляющихся организмов облегчает нахождение в перифитоне подвижных форм. Шероховатые субстраты

212