Батиальная зона

Морская экологическая зона, занимающая промежуточное положение между материковой отмелью и ложем океана, известна под названием Батиальная зона (от греческого bathys — глубокий). Подобно другим экологическим зонам, Батиальная зона определяется не только глубиной, но также проникновением света, что зависит главным образом от географической широты и другими биогеографическими характеристиками. Батиальная зона является афотической. (Глубина проникновения света определяется углом падения солнечных лучей и прозрачностью, зависящей от таких местных факторов, как соленость, взвешенные осадки и планктон.) Расчеты дают диапазон глубин Батиальной зоны в пределах от 100—300 до 1000— 4000 метров в зависимости от местных изменений глубины перегиба шельфа, широтных колебаний проникновения света и местных условий (течений, солености, прозрачности и т. д.). Батиальная зона в океане соответствует глубинам материкового склона. В узких замкнутых бассейнах все морское дно может входить в пределы Батиальной зоны. В отношении планктона и нектона термин «мезопелагический» применим для глубин примерно 200—1000 метров, тогда как термин «батипелагический» — для глубин 1000—4000 метров. В отношении донных организмов применяют иногда термин «архибентос» (или архибентосная зона), предложенный А. Агассисом, иногда термины «эпибатиальный» и «мезобатиальный» бентос. В настоящее время почти все исследователи называют бентос «батиальным».

Некоторые из биогеографических характеристик зависят от расстояния от берега или, в еще большей степени, от относительного влияния факторов, связанных с сушей: поступления пресной воды, взвешенных осадков и т. д. В соответствии с этим многие ученые в Батиальной зоне выделяют переходную зону — хемопелагическую фацию, под которой подразумевается зона с условиями, не совсем характерными для открытого моря, но и не вполне соответствующими шельфу, т. е. неритовой фации. Как подчеркивал Кьюнен (1950), срединно-океаническую отмель (строго говоря, в пределах нормального диапазона глубин Батиальной зоны) обычно покрывают пелагические («эвпелагические») осадки, например, такие, как глобигериновый, птероподовый или кокколитовый ил. То же самое можно сказать и о некоторых широких материковых отмелях вблизи северо-западного побережья Австралии. В противоположность этому для некоторых внутренних бассейнов (например, бассейнов Индонезии, исследованных Кьюненом) характерны хемопелагические осадки, простирающиеся до глубины 7000 м и более.

Здесь необходимо подчеркнуть, что термины «Батиальная зона» и «хемопелагическая фация» используются как морскими биологами, так и морскими геологами, что объясняется досадной тенденцией забывать о существовании других наук при определении нового термина. Эти термины относятся также к биофации и литофации: как к биономии, так и к экологии организмов, а также к физическому субстрату, осадкам и твердым породам, слагающим дно, и, кроме того, физико-химическим условиям окружающей среды (морская вода, ее химический состав, температура, давление, циркуляция и т. д.).

Существует еще одна группа специалистов, которая также использует эти термины, но, к сожалению, весьма часто не имеет никакой связи с первыми двумя группами, упомянутыми выше; эта группа состоит из палеоэкологов, стратиграфов и палеонтологов. Тот факт, что некоторые весьма видные геологи, например Люсьен Кайё (1941), недооценивают важность местных условий и причин их возникновения, привел к попыткам объяснить ритмическую последовательность неритовой и пелагической фаций сильными вертикальными колебательными движениями земной коры. Эту последовательность лучше объяснять действием таких потенциальных факторов, как турбулентные течения, циклические смещения границ систем региональных ветров, циклические колебания в количестве атмосферных осадков на материке, эвстатические колебания уровня моря. Поскольку Батиальная зона является граничной между эвпелагической и неритовой фациями, она особенно чувствительна к сравнительно незначительным изменениям окружающей физической среды. По мнению автора, многие ритмические стратиграфические следствия в геологическом прошлом Земли могут быть исследованы на основании изменений, которые можно предсказать, используя расчеты движения планет, проведенные Миланковичем, прецессии и т. п.

Биогеографические характеристики Батиальной зоны.

Свет. Батиальная зона является почти полностью афотической, хотя в тропиках при благоприятных условиях можно зарегистрировать некоторое проникновение слабого света до глубины свыше 600 метров; в высоких широтах свет проникает до глубины менее 50 метров. За полярным кругом зимой из-за отсутствия света происходит резкое снижение органической продуктивности. В тропических морях и некоторых морях средних широт впадающие в них большие богатые илом реки вызывают значительное уменьшение прозрачности морской воды на расстоянии до 100 км и более от устья. Самое глубокое проникновение света в Батиальной зоне зарегистрировано вблизи засушливых районов суши в поясах высокого давления (в районах, лежащих на тропике Рака и тропике Козерога). В основном в Батиальной зоне не наблюдается никакой сезонности (хотя в расположении нижней границы проникновения света и в скорости некоторых течений наблюдаются колебания в зависимости от времени года). В переходной зоне «дисфотического» света различаются «сумерки», недостаточные для фотосинтеза.

Температура. В низких и средних широтах в Батиальной зоне температура воды колеблется в пределах 15—5° С. Для живых организмов этот диапазон температур, как правило, не является критическим и вполне подходит для стенотермных форм (т. е. приспособленных к жизни при определенных температурных условиях. — Ред.). В высоких широтах температуры в Батиальной зоне обычно колеблются примерно от 3 до —1° С.

Соленость. Соленость в Батиальной зоне может колебаться в пределах 34—36°/00; высокая соленость наблюдается в районах со значительным испарением (пояса высокого давления и частично закрытые бассейны, такие, как Средиземное море, Красное море и Персидский залив), в районах образования льда, а также в районах, в которые поступает талая вода; низкая соленость наблюдается в районах с большим количеством атмосферных осадков и большой повторяемостью облачности, а также в районах таяния льдов. Организмы Батиальной зоны характеризуют как стеногалинные (т. е. способные существовать лишь в условиях очень незначительного изменения солености).

Циркуляция. Скорость течений в Батиальной зоне чрезвычайно мала; течения в основном геострофические, за исключением придонных. Во многих районах в низких и средних широтах основные области теплых вод (так называемой субтропосферы Дефанта) почти неподвижны на глубине примерно 1000 метров. Мористее концентрация кислорода понижается, и флора и фауна опускаются намного ниже уровня эвпелагической популяции (расселения). Большое значение в Батиальной зоне высоких широт приобретают так называемые противотечения вдоль материковых склонов. В некоторых окраинных морях (например, Черное море), а также в некоторых глубоких фиордах с небольшой глубиной порога развиваются условия, характерные для стоячей воды, содержание кислорода падает до нуля и накапливаются летальные для организмов количества сероводорода.

Фауна. Так как эвпелагический планктон, например небольшие фораминиферы, распространен всюду в Мировом океане (кроме полярных вод), его раковины постоянно попадают в Батиальную зону. В средних и высоких широтах противотечения и глубинные воды, поднимающиеся к поверхности, приносят большое количество питательных веществ, способствуя созданию в этих широтах благоприятных условий для жизни глубоководных рыб. По данным экспедиции на судне «Челленджер» (1872—1876), число видов фауны Батиальной зоны и общее их количество резко снижаются с глубиной, причем средние величины в Батиальной зоне составляют 50% соответствующих величин в неритовой зоне. Количество батибентоса зависит в большой степени от субстрата и циркуляции. В восточной части Атлантического океана, начиная с широты Северной Норвегии до экватора, встречаются холодноводные батиальные коралловые участки и отмели (но не настоящие «рифы»). Кораллы, образующие большие срединно-океанические атоллы, не могут приспособиться к афотическим условиям и развиваются лишь вблизи литоральной (прибрежной) зоны, и их основания претерпевают медленное погружение.

Флора. В низких широтах наряду с эвпелагическими фораминиферами встречаются кокколитофориды. В высоких широтах флору Батиальной зоны составляют главным образом диатомовые водоросли; там, где наблюдается очень большой сток северных рек, некоторые пресноводные и солоновато-водные виды диатомовых можно обнаружить довольно далеко от суши. Бентосная флора в Батиальной зоны представлена главным образом бактериями, однако некоторые водоросли (включая содержащий известь литотамнион) зарегистрированы на значительной глубине и в очень холодных водах: метаболические условия существования этой формы представляют собой загадку.

Донные осадки. В Батиальной зоне выделяют три основных типа осадков при наличии всех стадий перехода между ними.

Органогенные илы, обычно белые или розоватые, создаются при благоприятных условиях в результате накопления скелетных остатков организмов пелагических форм (фораминифер, птеропод, кокколитофорид и т. д.), выпадающих из верхних слоев воды. Необходимыми условиями образования органогенных илов являются отсутствие осадков других типов, которые могли бы разбавить массу выпадающих раковин, и отсутствие подъема на поверхность холодных глубинных вод, богатых СO₂, которые могли бы в отдельных местах уменьшить уровень карбонатной компенсации и таким образом растворить выпадающие раковины.

Аутигенные осадки являются продуктами подводного выветривания (химико-минералогического преобразования первичного осадка.— Ред.) [например, видоизменения глинистых минералов, образования глауконита из полевого шпата и слюды, филипсита (цеолита) и пелагонитовых форм из пепла]. Образующиеся в результате этого осадки часто представляют собой «зеленый ил» (зеленый — от присутствия хлорита или глауконита). Образование новых минералов также происходит непосредственно вследствие растворения («гальмеического», по определению Аррениуса), происходящего иногда вокруг органического ядра (что приводит к созданию микроокружения с низким рН), например барита, фосфорита, железо-марганцевых конкреций, конкреций кремния, кальцита, гипса и т. д. (частично уже синдиагенетических).

Терригенные осадки, особенно глина и ил («голубой ил»), теряют свои характерные признаки вследствие наличия органических обломков и бактериального образования сульфида железистого железа (гидротроилита). Верхний слой в несколько сантиметров часто окисляется и приобретает красновато-коричневый оттенок. Особые типы терригенных осадков включают ледниковый материал (тилль), который может быть распределен на протяжении нескольких миллионов квадратных километров, а также вулканическую пыль, песок и пемзу, которые могут быть сконцентрированы в значительном количестве на протяжении примерно 100 км от их источника, и коралловый ил и пески, которые также ограничены районом их источника. Поскольку терригенные осадки являются слишком мелкими, они долго не задерживаются на материковой отмели, а сносятся вниз по материковому склону под действием силы тяжести и транспортируются вдоль материкового склона под действием геострофических течений. Так как почти все меридиональные течения материкового склона имеют свои противотечения, в том месте, где накапливаются взвешенные осадки, должна существовать застойная зона. Поскольку имеются сезонные и долгопериодные колебания скорости течений (и их ширины), застойная зона перемещается то вверх, то вниз по склону, что вызывает распределение терригенных осадков в обширном районе. Вероятно, такое распределение осадков является определяющим в геосинклинальном осадконакоплении (по личному сообщению Хизена). Исследования осадконакоплений в геосинклинальных зонах, например, в карпатских флишах (Дзулинский, Кшазкевич и Кьюнен, 1959), показали, что основные направления течений проходят параллельно оси системы, однако смещения под действием силы тяжести (обвалы и т. д.) являются нормальными по отношению к этой оси; системы, созданные под действием последних, совершенно отличны от систем, связанных с общими геострофическими течениями.

Другим источником переноса терригенных осадков являются турбидитовые течения. Они развиваются вдоль определенных каналов, обычно питаемых непосредственно флювиальными источниками или вдольбереговыми литоральными наносами, и включают разнородную смесь осадков, размеры зерен которых колеблются в больших пределах (от мелких частиц до валунов). Турбидитовые течения непостоянны, они носят сезонный или циклический характер, причем самые значительные из них имеют место, возможно, один раз в десятилетие или даже столетие. Получающиеся в результате их действия турбидиты часто характеризуются наклонными напластованиями и могут чередоваться с нормальными батиальными осадками. Турбидиты откладываются на местности двух типов: 1) на подводных конусах выноса, как это видно на примере районов СЗ Северной Америки, рек Конго, Ганга и т. д., или 2) на абиссальных равнинах вблизи материков; там где такие равнины расположены в глубоководных котловинах, особенно в северной части Атлантического океана, условия являются типично абиссальными, однако в менее глубоководных котловинах наблюдается «запруживание» на промежуточных батиальных глубинах, как, например, в некоторых окраинных морях. Палеоэкологи должны постоянно остерегаться того, чтобы не смешивать переносимые танатоконотические осадки, т. е. те, которые переносятся мутьевыми потоками с небольших глубин в батиальные слои, где они оседают, с осадками другого происхождения.

Детальный анализ фораминифер из колонок осадков, взятых в бассейнах, граничащих с материками (впервые проведен Натландом у побережья Южной Калифорнии), позволил выявить перенос мелких биофаций в более глубокие слои осадков. Интересный спор возник по вопросу интерпретации определенных флишевых систем в Пиренеях: утверждалось, что флиш не характерен для батиальной фации, что доказывают обнаруженные птичьи следы и солевые псевдоморфозы. Не существует никакой особой причины, по которой определенные литоральные фации крутого орогенного побережья не могли бы перейти непосредственно в батиальные фации. Упомянутые солевые псевдоморфозы в действительности не похожи на кристаллы современных эвапоритов, более того, окружающая материнская порода показывает наличие флюидальной структуры, а «кубы», возможно, являются межформационными брекчиями (которые иногда образуют кубическую форму скола). Данный спор напоминает о необычных, целиком воображаемых «докембрийских артроподах», восстановленных по угловатым осколкам межформационных брекчий в Южной Австралии Дейвидом Тильярдом (1936).

Роудз У. Фейрбридж

Цитируется по изд.: Океанографическая энциклопедия. М., 1974, с. 63-65.