Июн 05 2002

ОСОБЕННОСТИ ПРОЯВЛЕНИЯ СКОРОСТЕЙ РОСТА ПЕСЧАНЫХ ДЮН В УСЛОВИЯХ БЕРЕГОВОЙ ЗОНЫ МОРЕЙ

ОСОБЕННОСТИ ПРОЯВЛЕНИЯ СКОРОСТЕЙ РОСТА ПЕСЧАНЫХ ДЮН В УСЛОВИЯХ БЕРЕГОВОЙ ЗОНЫ МОРЕЙ

Г.В. Выхованец

Одесский национальный университет им. И.И. Мечникова, Украина

THE MAIN FEATURES OF SANDY DUNES RATES OF RISE

IN CONDITION OF COASTAL ZONE OF A SEAS

G.V. Vykhovanets

Mechnikov’s National University of Odessa, Ukraine

The general average rates of coastal dune rise are from 0,005 to 0,312m/month in condition of sand sediment deficit, from 0,010 to 0,424m/month in conditions of dynamic stability and sediment equilibrium, from 0,065 to 0,512 m/month in condition of sediment accretion. The noted rates are developing: a) after storm erosion of dune ridge, b) during reconstruction of shore aeolian forms by impact of sand fences, c) by impact of accumulative growing of the shoreline, d) after relative drawing of sea level and drying of the former sand sea-bottom, e) after artificial or natural disappearance of grass, wood and bush on sand surface of coastal accumulative forms.

В процессе дальнейшей реализации Стратегического плана действий по восстановлению и охране Черного моря следует обращать внимание не только на глубоководную часть моря. Учитывая теснейшую связь развития природных процессов глубоководья и береговой зоны моря [5,6], целесообразно обратиться к чертам структуры и развития прибрежно-морских систем. Среди них выделяются своим многообразием, и не только биологическим, песчаные аккумулятивные формы рельефа. Эти формы представлены чаще всего полигенными пересыпями лиманов и лагун, а также косами, террасами, барами, островными формами разных классов и типов. В частности, на Черном море они распространены весьма широко, особенно между мысами Тузла (Румыния) и Лукулл (Ук-

раина). В этом береговом регионе сформировалась наиболее крупные пересыпи (Китук-Сакалин и Тузловская) и косы (Камбальная, Тендровская, Джарылгач, Бакальская). Они испытали сложное развитие, параллельно с которым активно формировались специфические биоценозы, аналогов которым нет ни в одном элементе природной системы Черного моря.

Все названные формы берегового рельефа являются песчаными. Это обусловлено палеогеографической естественной историей зарождения и развития, в котором определяющую роль сыграли источники питания наносами. Поскольку современный шельф и берега Черного моря во время плейстоценовых регрессий были очагами накопления песчаных, супесчаных и суглинистых отложений, то в процессе голоценового повышения уровня Черного моря эти отложения вовлекались в волновую переработку, а образовавшийся при этом осадочный материал подвергался соответствующей механической сепарации и гидрогенной литодинамической дифференциации. В итоге создавались благоприятные условия для аккумуляции песчаных наносов в виде названных выше прибрежно-морских песчаных форм рельефа.

В подавляющем большинстве случаев песчаная поверхность аккумулятивных форм подвергается влиянию ветров разных скоростей, направлений, частоты и продолжительности действия [1, 2]. Результатом этого влияния чаще всего бывает развитие ветропесчаных подвижек наносов. Совокупность таких подвижек в течение единицы времени (за которую принято считать один год) образует сложный природный процесс — ветропесчаный поток. Именно ветропесчаный поток и есть тот естественный механизм, который приводит к зарождению, развитию и определенной структуре эолового рельефа на поверхности баров, кос, пересыпей, террас и др.

По сути дела, наличие эолового рельефа на песчаной поверхности аккумулятивных форм рассматривается как реакция этой поверхности на действие ветра. Эоловый рельеф, лишь только возникнув и обозначившись, тут же приводит к интенсивной ландшафтной дифференциации, к усложнению ландшафтной структуры на барах, косах и др. Вслед за рельефом начинает меняться система уклонов рельефа, состав и влажность наносов, характер растительного покрова, процессы взаимодействия с морем и многое другое, что приводит к возникновению необычной природной системы. Она осложняется особенно необычным сочетанием флоры и фауны. А потому может дать начало оригинальным водно-болотным угодьям, тесно связанным как с морем (с одной стороны), так и с соседним приморским озером или заливом (с другой стороны).

Таким образом, эоловый рельеф на песчаных пересыпях, барах, косах Причерноморья создает своеобразную природную систему. Одной из ее особенностей является наличие орнитофауны, в том числе и краснокнижной, червей, членистоногих, рептилий и др. Указанные формы рельефа являются тем стержнем, на котором зиждется вся совокупность элементов данной экосистемы. В этой связи представляется очень важным рассмотреть ряд закономерностей развития эолового рельефа на песчаных берегах морей. Рассмотрение будет касаться в основном берегов Черного моря между косой Китук и м.Лукулл, но на фоне общеглобальных закономерностей, по берегам различных морей.

Чаще всего эоловый рельеф представлен грядой авандюн и отдельными короткими грядами и малыми холмиками, объединенными общим названием «песчаные кучугуры» на берегах Украины. Одной из важнейших характеристик кучугуров является рост их высоты, который отражает влияние подавляющего большинства окружающих факторов и процессов [1, 3-5]. В специальной литературе этот вопрос освещен очень неполно. Поэтому нет возможности объяснить формирование среды обитания флоры и фауны на косах, пересыпях и др. на берегах Украины, а также использовать эоловый рельеф для стабилизации и повышения устойчивости экосистем. Отсюда вытекает невозможность сохранения и улучшения этих систем, невозможность применить интегрированное управление для оптимизации природопользования. Чтобы хоть как-то исправить такое негативное положение, обратимся к информации о скоростях роста песчаных кучугуров. Она получена большей частью нами во время экспедиционных работ и обработки графического материала.

Анализ исходной информации позволил нам выделить пять основных условий, в которых могут зародиться и вырасти эоловые формы на песчаных поверхностях кос и пересыпей в береговой зоне морей. Эти условия различны и бывают:

– после штормовых размывов береговых кучугуров;

– в процессе наращивания кучугуров с помощью искусственных препятствий (щитков "sand fences");

– под влиянием аккумулятивного нарастания песчаного берега и выдвижения береговой линии в сторону моря;

– после относительного опускания уровня моря и осушения песчаных поверхностей былого подводного склона;

– после исчезновения лесов и кустарников на песках морского берега.

Штормовые размывы береговых кучугуров чаще всего бывают в пределах узких баров, кос, полигенных пересыпей [1, 2], т.е. на украинских берегах Черного и Азовского морей. Во время особенно сильных штормов 1-2 раза в год поверхность аккумулятивных форм может сглаживаться за счет смыва кучугуров, и превращается в пляж полного профиля. Через год-полтора, иногда даже быстрее кучугуры опять восстанавливаются практически с прежней высотой 1,3-1,5 м (от 0,2 до 2,5 м). Такие явления наблюдались нами по сопоставлениям нивелировочных геоморфологических профилей, выполненных ежемесячно на пересыпях лиманов Шаганы, Бурнас, Будаки, Устричной лагуны, на косах Джарылгач и Тендровская. Это значит, что скорости роста высоты данных эоловых форм могли составить 0,072-0,125 м/мес (от 0,011 до 0,208 м/мес).

Это очень высокие скорости, которые на порядок-два превышают скорости осадконакопления на дне лиманов и лагун, что говорит о высочайшей интенсивности природного процесса. Во времени они распределяются неравномерно, сначала являются максимальными, а со временем постепенно замедляются. Данные значения позволяют утверждать, что изучаемая экосистема характеризуется повышенной динамичностью, а, следовательно, способна быстро восстановиться после естественных и искусственных нарушений, если при этом не нарушать процесс наносообмена на поверхности аккумулятивных форм. Видимо, живые организмы оказываются весьма приспособленными к такой естественной динамичности ландшафтного субстрата. Показательно, что кучугуры занимают строго определенное местоположение как до размыва, так и после восстановления. Перечисленные закономерности позволяют утверждать, что антропогенное влияние, особенно запредельное, сказывается так же быстро и с такой высокой скоростью может нанести ущерб, в том числе с необратимыми последствиями. Эти особенности нужно обязательно учесть в процессе комплексного управления для оптимизации природопользования.

Наращивание кучугуров с помощью искусственных препятствий применяется для создания новых или восстановления старых эоловых форм там, где этого требуют интересы сохранения полезных свойств природной системы или защита берегов от деструктивного влияния гидрогенных силовых факторов. Оно осуществляется с помощью применения травяных плантаций, фигурной высадки комбинированной растительности, а также защитных щитков («sand fences») разных конструкций (деревянных, пластиковых, плетенных и др.). Причем, щитки могут быть вытянутыми по прямой линии, быть извилистыми, располагаться в виде квадратов, ромбов и др. Для каждой градации крупности песка надо подбирать размеры отверстий, размеры перемычек, плановое положение, высоту, количество на поперечном профиле и др.

Чаще всего «песчаные щитки» обеспечивают высокую скорость роста эоловых форм на морских песчаных берегах. Например, уже давно В.П.Зенкович [5] подчеркивал, что многочисленные инструментальные измерения показали рост высоты эоловых береговых форм на величины, превышающие 0,5 м/год на берегах Северного и Балтийского морей. На Атлантических берегах США высота авандюн может достичь максимума 5-8 м в течение 2-3 лет. Значит, максимальная скорость увеличения высоты может быть от 0,138 до 0,334 м/мес (или 1,6-4,0 м/год) на разных участках. Причем, наибольшие скорости бывают обычно в течение первых 5-10 месяцев. Большой объем наблюдений за данным процессом был выполнен на Европейских берегах Испании, Франции, Бельгии, Дании, Нидерландов, Польши, Литвы. Там наблюдения показали максимальные скорости роста высоты кучугуров до 0,2-0,3 м/мес, а обычно в среднем 0,05-0,10 м/мес, т.е. в 2-6 раз меньше.

На Тихоокеанских берегах о.Хонсю (Япония) во время экспериментов с применением «песчаных щитков» высота кучугура возрастала в течение года на 1,0-1,2 м, или в среднем на 0,083-0,100 м/мес. Это примерно столько же, как и на Атлантических берегах Европы и несколько меньше, чем на Атлантических берегах США. Причем, названные скорости действуют во время влияния скоростей ветра, равных 12-16 м/с. На соседнем участке при обычной повторяемости скоростей ветра 8-13 м/с и несколько меньшей крупности песка скорости увеличения высоты кучугуров составили 0,6-0,9 м/год, или 0,050-0,075 м/мес. Если же ветровой поток имеет скорости более 16-17 м/с, то складываются неблагоприятные условия формирования береговых эоловых форм рельефа. Во время действия более сильного ветра около «песчаных щитков» песок выдувается, а не накапливается, и чем больше скорости ветра, тем сильнее выдувание. Во время натурного эксперимента на песчаных берегах Черного моря в пределах Украины [6] под влиянием «песчаных щитков» в течение первых 15 месяцев средняя скорость роста высоты кучугура была равной от 0,025 до 0,056 м/мес, а в течение последующих 10 месяцев от 0,015 до 0,039 м/мес на разных профилях.

Таким образом, также и под воздействием накопительных щитков скорости роста эоловых форм берегового рельефа очень высоки. Максимума они достигают в первые месяцы накопления эоловых наносов, а со временем постепенно замедляются. После заполнения эоловой емкости кучугура наступает стадия динамического равновесия, в которую нет прогрессивного роста или уменьшения, а есть периодические колебания.

Аккумулятивное нарастание песчаного берега сопровождается выдвижением береговой линии в море и увеличением ширины пляжа. Поэтому в эоловый оборот вовлекается больше наносов. После достижения оптимальной ширины пляжа, обеспечивающей зарождение и развитие гряды нового кучугура, возникает полоса эоловых форм, в общем ориентированная вдоль берега. Как и в других условиях, в течение первых месяцев скорости роста этих форм максимальны. В последующие несколько лет рост резко замедляется, а сами кучугуры приобретают состояние динамической стабильности.

Дальнейшее выдвижение в сторону моря береговой линии песчаного берега на участках аккумуляции приводит к возникновению повторной эоловой гряды, вслед за предыдущей. Периодичность повторного процесса зависит от того, через сколько лет наступит оптимальная ширина пляжа, которым питаются кучугуры. В природе бывает, что на поперечном профиле встречает до 30-50 эоловых гряд на тех участках, где ранее была область разгрузки песчаного потока наносов. Скорости роста эоловых форм и в данном случае аналогичны тем, которые приведены в тексте ранее. На берегах Украины данные явления развиваются на песчаных берегах Жебриянской бухты, Терновской террасы, Камбальной косы, дистальной части Тендровской косы и др.

Влияние относительного опускания уровня моря и осушения песчаного дна включает в процесс взаимодействие ветрового потока с новой песчаной поверхностью. Поэтому скорости роста кучугуров могут быть очень высокими, а формирование кучугуров — очень быстрым. Данное явление наблюдалось на западных и восточных берегах Ботнического залива (Балтийское море), на северных берегах о.Британия, на Шетландских о-вах и др., но лучше всего изучено на берегах Каспийского моря. Оно было прослежено в период с 1930 по 1956 гг. на о.Огурчинском, в районе устья р.Атрек у Гасан-Кули, на Аграханском п-ове и др. [5]. На северных берегах Каспия между Гурьевом и Ганюшкином средняя скорость увеличения высоты береговых дюн составила от 0,53 до 0,81 м/год, причем, в течение 30-х годов – до 1,5 м/год. Поэтому регулярными средними были скорости 0,044-0,067 м/мес, а максимальные — до 0,150-0,250 м/мес. В пределах Украины данное явление отсутствует.

После исчезновения лесов и кустарников на песках морского берега появление нового или активизация уже происходящего роста высоты береговых эоловых форм является характерной для широких аккумулятивных форм. На берегах Украины типичны узкие песчаные формы рельефа. Но и на них во время действия особенно сильных штормов и смещения форм в сторону суши уничтожаются заросли естественным путем. Восстановление кучугуров идет со скоростями, аналогичными первому условию. Уничтожение растительности бывает и искусственным, например, на северной части Будакской, на Днестровской, Грибовской, Устричной пересыпях. Но после этого кучугуры уже не восстанавливаются, что подрывает целостность биосистем и наносит вред биоценозам.

Литература

1. Выхованец Г.В. Формирование размеров современных дюн на песчаных берегах Черного и Азовского морей // Доповіді НАН України. – 1998. - № 11. – С. 122 – 125.

2. Вихованець Г.В. Аналіз процесів формування піщаних кучугурів на берегових акумулятивних формах / Ерозія берегів Чорного і Азовського морів: Відп. ред. Ю.Д. Шуйський. – Київ: Карбон Лтд, 1999. – С. 19 – 24.

3. Выхованец Г.В. Коэффициент эолового сноса и его рельефообразующее значение // Доповіді НАН України. – 2001. - № 4. – С. 106 – 110.

4. Выхованец Г.В. Основные черты вертикальной структуры ветропесчаного потока на поверхности аккумулятивных форм береговой зоны морей // Доповіді НАН України. – 2002. - № 10. – С. 115 – 121.

5. Зенкович В.П. Основы учения о развитии морских берегов. – Москва: Изд-во АН СССР, 1962. – 710 с.

6. Шуйський Ю.Д. Типи берегів Світового океану. – Одесса: Астропринт, 2000. – 480 с.

7. Шуйский Ю.Д., Выхованец Г.В. Экспериментальное создание искусственной дюны на песчаном берегу Черного моря // География и природные ресурсы (Новосибирск). – 1997. – № 1. – С. 169- 174.

Нет пока ответов

Комментарии закрыты.