Волнение и волновой стресс

Большая часть коралловый рифов находится в зонах постоянного и интенсивного ветрового волнения, вызываемого в основном воздействием пассатных ветров, имеющих доминирующее западное направление и скорость 2-10 м/с. Высота волн при такой скорости составляет 1-4 м. Даже при средней силе пассатного ветра, вызывающего волны высотой 2-3 м, развиваемая ими мощность, которая воздействует на наветренный риф атолла средних размеров, достигает полумиллиона лошадиных сил (Von Arx, 1948). Средняя же мощность волнового стресса, действующего на наветренный риф при умеренном волнении, оценивается в 1-4 · 10⁹ эрг/с (Roberts, 1974). Во время штормов мощность воздействия волн многократно увеличивается. При шторме средней силы со скоростью ветра 10-20 м/с высота волны у внешиего края рифа составляет 5-8 м. Многие зоны развития рифов подвержены периодическому разрушительному воздействию тропических ураганов, когда скорость ветра превышает 20 м/с и высота волны достигает 10-15 м (Stoddart, 1969; 1974; Woodley et аl., 1981; Kjerfve, Dinnel, 1983).

Волновой стресс является одним из наиболее мощных физических факторов, влияющих на экосистему рифа, включая его геоморфологию, зональность его известковой конструкции, распределение на нем рыхлого карбонатного материала, топографию его биотопов (Roberts, 1974; Adey, 1978; Dollar, 1982; Geister, 1977; Bradbury, Young, 1981; Heckel, 1974). В наибольшей степени влияние волнения на конструкцию рифа выражено во фронтальной наветренной зоне флета и на внешнем склоне. При взаимодействии набегающих волн со сложными элементами рельефа края наветренного рифа происходит их трансформация как в отношении высоты, так и в отношении их периода и взаимодействия (Thornton et аl., 1976). В значительной мере под воздействием волнения на внешнем склоне наветренного рифа на глубинах 5-15 м образуется система опор — зона гряд и каналов, которые представляют собой фактически систему естественный волноломов, способствующих диссипации энергии волн (Munk, Sargcnt, 1948). При этом степень развития системы опор на внешнем наветренном склоне атоллов прямо зависит от силы испытываемого ими волнового стресса (Roberts, 1974). Диссипации энергии волн, разбивающихся у внешнего края рифа, способствуют также каналы, которые прорезали наветренную часть флета и часто являются продолжением каналов, формирующих ниже зону опор. Эти каналы, длина которых составляет 100—200 м, являются как бы ловушками для набегающих волн, в которых они теряют свою энергию. Часть энергии волн, набегающих на край флета, расходуется на поддержание разницы уровней воды на флете и в окружающем океане. В результате напора волн по поперечным каналам вода на флете поддерживается на уровне, который превышает уровень океана на величину около 20% от высоты набегающих на него волн. При средней высоте последних 2-4 м это превышение может составлять 40-60 см (Munk, Sargent, 1948; Tait, 1972). Во время шторма при высоте волны 8-10 м оно может достигать 1,5—2 м, превышая амплитуду прилива.

Как сами волны, набегающие на флет, так и вызываемая напором волн разность уровней создают в зоне флета мощные импульсные течения, скорость которых даже при умеренном волнении может достигать 1,5-2 м/с (рис. 4.3, Roberts et al., 1983; Roberts et al., 1975; Atkinson et al., 1981). Течение такой силы легко перемещает гравий и даже крупные колонии обширных кораллов, образуя гряды на гребне флета. Потоки, которые образуются за счет энергии диссипации волн на флете, играют существенную роль в водообмене лагун. При средней высоте волны их доля в притоке воды в лагуну может достигать 20-30% даже в таком полуоткрытом атолле, как Бикини (Von Arx, 1948). На атолле Эниветок с двумя достаточно широкими проходами поток воды через флет за счет напора волн дает до 80% общего объема вод, поступающих в лагуну. Приток воды с приливом через проходы дает всего 20% объема поступающих в нее вод океана, несмотря на значительную высоту приливов в этом районе — 0,8-1,5 м (Atkinson et аl., 1981).

Воздействие волнового стресса на геоморфологию и структуру сообществ рифов особенно сильно проявляется в районах прохождения тропических ураганов (Stoddart, 1965; 1974; Dollar, 1982; Hernandes et al., 1977). Их периодическому разрушительному воздействию в наибольшей степени подвержены рифы Карибского бассейна, Филиппин, юга Б. барьерного рифа (Stoddart, 1969; Kjerfve, Dinnel, 1983; Woodley et аl., 1981). В этих районах сильные ураганы с давлением в центре циклона 945-955 мм повторяются раз в 3-10 лет. После прохождения Сильного урагана с высотой волны у края рифа более 10 м не только ветвистые, но и многие массивные кораллы бывают сметены с внешнего склона и флета.