Антарктические оазисы как природный комплекс

Оазисами принято называть зеленые участки растительности около выхода источника пресных грунтовых вод в жаркой песчаной пустыне. Здесь обычно растут пальмы и другие тропические деревья. Антарктиду, покрытую ледником, принято называть также пустыней, только ледяной. Но в некоторых местах Антарктиды, как правило вблизи побережья, расположены, небольшие участки скал, не покрытые ледником. Здесь не растут деревья, но между скалами синеют чаши озер, сами скалы имеют цвета разных оттенков — темно-серого, коричневого, зеленоватого,— которые ярко выделяются на фоне льда и снега. Такие участки и принято называть антарктическими оазисами.

Антарктические оазисы — небольшие по размерам, от нескольких десятков до нескольких тысяч квадратных километров, свободные от покровного оледенения участки береговой зоны Антарктиды, в сумме занимающие, по различным подсчётам, от 0,03 до 0,3 % площади материка, но имеющие крайне важное научное и практическое значение в исследованиях Южной полярной области.

Актуальность данной курсовой работы определяется следующими факторами:

В настоящее время возрос интерес научного сообщества и правительств государств к полярным областям как важным климатообразующим регионам планеты и источникам запасов полезных ископаемых. Антарктические оазисы, в силу своей преимущественной приуроченности к береговой зоне материка, не только наиболее удобны для строительства научных станций, но также привлекают внимание исследователей возможностью получить значительный объём уникального научного материала за короткие сроки сезонных работ.

Оазисы Антарктиды – это своего рода «окна» в антарктическом леднике, позволяющие наблюдать, что представляет собой каменная основа материка. Изучение оазисов дает возможность судить об истории геолого-географического развития всего континента.

Будучи раскиданными по всему периметру побережья Антарктиды, оазисы являются значимыми участками при изучении палеоклимата Южной полярной области Земли.

Природные условия, наблюдаемые в оазисах Антарктиды, сравнимы с условиями значительно лучше к настоящему времени изученных арктических перигляциальных ландшафтов, что даёт возможность соотносить прошлые и современные изменения окружающей среды в обоих полушариях.

Научные задачи, поставленные в работе, следующие:

изучить научную литературу и фактический материал по исследования оазисов Антаркиды;

проследить историю открытия и освоения в оазисах Антарктиды;

дать комплексную физико-географическую характеристику природным комплексам антарктических оазисов;

обозначить существующие гипотезы происхождения антарктических оазисов;

подвести научные итоги проведенной работы и выделить наиболее перспективные направления в исследованиях оазисов Антарктиды.

1. История открытия и освоения антарктических оазисов

Сравнение свободных от покровного оледенения участков Антарктики, контрастно выделявшихся среди обширных ледниковых пространств, с оазисами впервые встречается в публикации Ф.Кука, участника Бельгийской антарктической экспедиции 1897–1899 гг. Участки не покрытой льдом антарктической земли были открыты сразу же после первых высадок на материк. Еще в начале XX века экспедиции Р. Скотта, Э. Шелктона, О. Нордшельда обнаружили обширные каменистые пространства, хотя и не называли их оазисами.

Название «оазис» применительно к условиям Антарктиды впервые предложил в 1938 г. А. Стефанссон — участник экспедиции на Антарктический полуостров. Стефанссон писал: «Создается впечатление, как будто мы неожиданно вошли в оазис, так как вместо обычных масс льда и снега с отдельными выходами скал здесь в обна_А_ами_ скалах находятся обширные долины, а снег едва виден. Если бы не отсутствие воды в долинах, ландшафт напоминал бы в точности Южный Уэльс».

Особенно крупные свободные ото льда долины были обнаружены в горах Земли Виктории. Расположенные на 78-м градусе южной широты, почти на широте нашей внутриконтинентальной станции Восток, эти оазисы привлекли к себе пристальное внимание антарктических исследователей, прежде всего американских и новозеландских, базы которых расположены поблизости.

Другим районом Антарктиды, где также с самого начала нашего столетия были известны относительно большие площади свободной от льда суши, является Антарктический полуостров с многочисленными окружающими его островами. В противоположность оазисам Земли Виктории, расположенным вблизи Южного полюса, оазисы Антарктического полуострова находились значительно севернее в сравнительно мягких, морских условиях. Оазисы Антарктического полуострова уже давно изучались учеными Англии, Аргентины и Чили. А в 1968 году к северу от Антарктического полуострова, в архипелаге Южных Шетландских островов, на острове Кинг-Джордж (название этого острова, данное еще Ф. Беллинсгаузеном, — Ватерлоо), была организована советская станция Беллинсгаузен.

Ряд оазисов был открыт на побережье Восточной Антарктиды. В 1947 году американский летчик Бангер, пролетая над Землей Королевы Мери, заметил внизу многочисленные коричневые холмы и сверкающие сине-зеленые озера. Самолет Бангера (летающая лодка) совершил посадку на одном из озер. Летчикам показалось (термометра не было, и члены экипажа опускали в озеро руки), что вода здесь гораздо теплее, чем в море. «Живой оазис среди мертвой пустыни», — с немалой долей сенсационности сообщалось об этом открытии. Первые сведения об оазисе Бангера — большом участке антарктической земли с теплыми озерами — дали повод для весьма смелых гипотез, с помощью которых ученые пытались объяснить происхождение оазисов.

Еще одним районом, заинтересовавшим ученых благодаря свободным ото льда участкам, была Земля Королевы Мод. В 1938 году летчики немецкой экспедиции, руководимой А. Ритшером, обнаружили здесь большую горную страну. К северу от гор у подножия ледникового склона был открыт небольшой участок холмов и озер, названный в честь пилота экспедиции «озерным плато Ширмахера». В этом оазисе, начиная с 1961 года, ведутся наблюдения станции Новолазаревская.

2. Общая характеристика антарктических оазисов

После появления научных статей об открытии оазиса Бангера слово «оазис» стало использоваться как термин в научной литературе при описании географических объектов подобного рода. Особенно широкое использование термин антарктические оазисы получил во время проведения МГГ 1957–1958 гг. Принятие нового термина было сопряжено с активными научными дискуссиями в 1950–1960 гг., в основном о возможности применения выражения «оазис» к Антарктиде. При отсутствии альтернатив термин антарктический оазис (Antarctic oasis) стал привычным, прочно вошел в научный язык, и споры по поводу его толкования прекратились, хотя до настоящего времени в научных публикациях встречаются несогласованность и разночтения в том, какие свободные от оледенения участки Антарктиды можно называть оазисами, а какие таковыми не являются.

Когда говорят об антарктическом оазисе, имеют в виду не просто голые скалы, окруженные льдом. Под этим словом понимают целый комплекс процессов и явлений. Их обычно называют перигляциальными, то есть приледниковыми. Почти все природные особенности оазисов являются перигляциальными, потому что они образовались под огромным воздействием оледенения. В оазисах формируется приледниковый климат, развиваются особые приледниковые процессы выветривания горных пород, образуются специфические приледниковые озера. К приледниковым условиям приспосабливаются растительность и животный мир.

В соответствии с современными научными представлениями об этих природных объектах определение звучит следующим образом: «Антарктические оазисы — это свободные от ледникового покрова участки прибрежной зоны Антарктиды площадью от нескольких десятков до нескольких тысяч квадратных километров, которые характеризуются местным климатом, в значительной мере определяемым окружающим ледниковым покровом; существованием незамёрзшей воды (обычно в виде системы сезонных ручьев и непромерзающих озёр); они имеют примитивные криогенно-структурные почвы и биоту» (Сократова, 2007).

Не все участки, свободные ото льда могут называться оазисами. Горные хребты, нунатаки, а также острова, не отделённые от открытого моря шельфовым ледником, таким образом, к антарктическими оазисам не относятся, так как в первых двух случаях основным отличием от окружающей территории служит лишь отсутствие ледникового покрова, а в последнем — микроклимат в значительной мере определяется окружающим морем. Сейчас известно несколько десятков объектов, которые в соответствии с принятой классификацией относятся к антарктическим оазисам. Общая площадь участков суши, свободных от льда, составляет доли процента территории Антарктиды — не более 6 тыс. км2, при общей площади континента 14 млн. км2. Однако малье размеры не лишают оазисы Антарктиды их своеобразия и значения (рис. 1).

Рис. 1. Расположение антарктических оазисов

Обнаружения антарктических оазисов изначально происходили в процессе открытия новых земель Южнополярного континента (табл. 1). Небольшим свободным от оледенения территориям крупных земель открываемого материка в то время не всегда присваивались географические названия. Во многих районах (например, Земле Эндерби) одновременно вели работы экспедиции разных стран, и каждая страна, нанося на карты новые географические объекты, использовала свои наименования. В географических справочниках Международного научного комитета по антарктическим исследованиям (SCAR) за время открытия объекта часто принимается время его нанесения на карты с установленным географическим названием, таким образом «официально открытыми» некоторые оазисы оказались через десятилетия после того, как их визуально обнаружили ранние экспедиции. Поэтому назвать время и автора открытия некоторых антарктических оазисов с достоверностью 100 % не всегда представляется возможным. Работа по унификации географических названий Антарктиды, в том числе и антарктических оазисов, продолжается в настоящее время. Сейчас известно несколько десятков объектов, которые в соответствии с принятой классификацией относятся к антарктическим оазисам.

Таблица 1.

Названия, географические координаты и сведения об открытии изучавшихся антарктических оазисов

Классифицирование территорий и ландшафтов по определённым признакам требуется для получения возможности их сопоставления и обобщения происходящих в них процессов, особенно необходимых в случае удалённости и сложности проведения систематических исследований, как при исследовании Антарктиды. По мере накопления научных знаний об оазисах рядом авторов были предприняты попытки проведения классификации свободных от оледенения пространств Антарктиды, однако общепринятой классификации до сих пор не существует, в том числе и в силу разногласий в понимании термина «антарктические оазисы» . Предлагаемая физико-географическая классификационная схема антарктических оазисов (рис. 2) в полной мере учитывает опыт всех предшествующих классификаций.

Рис. 2. Классификационная схема антарктических оазисов (Сократова, 2007)

Антарктические оазисы разделяются на два класса: низменные (например, Бангера, Вестфолль, Грирсона, Ширмахера и др.), и горные (Рисер-Ларсена, Брейдвогнипа). Горные оазисы известны на склоне материка, спускающемся к морю Росса. При выходе к побережью горные оазисы могут смыкаться с низменными, становясь горно-долинными. Среди низменных антарктических оазисов мы выделяем следующие виды: пришельфовые или типичные, отделённые от моря участками шельфовых или материковых ледников, и прибрежные, расположенные непосредственно на берегу.

Предложенная классификация, с одной стороны, учитывает основные физико-географические различия свободных от оледенения пространств Антарктиды и, с другой стороны, может служить основой для генерализации ландшафтных условий, требуемой как для анализа и сравнения имеющихся данных, так и для планирования дальнейших исследований.

3. Оазис Бангера

Оазисы – уникальные явления природы, поэтому, прежде чем начать описание физико-географических особенностей этих районов, следует дать краткую характеристику природы по материалам исследования самого известного из всех – оазиса Бангера.

Оазис расположен у края Восточно-Антарктического ледникового щита, с севера он окаймлен шельфовым ледником Шеклтона и многолетним припайным льдом. Таким образом, этот оазис лежит в кольце льда. Однако около скал имеются морские заливы, соединенные с океаном под шельфовым льдом. Его средняя высота — около 100 м над уровнем моря, а географическая широта — 66°—65°5' ю., площадь – 538 кв. км.

Возраст пород оазиса нижнепротерозойский. Они представлены кристаллическими сланцами и магматитами, прорванными большой интрузией гранитоидов и многочисленными дайками долерита. Рельеф оазиса лучше всею называть мелкосопочником. В замкнутых впадинах множество озер. Озера, глубина которых более 2 м, не промерзают и сохраняют слой воды с положительной температурой. Под озерами находятся талики, которые являются сквозными, если глубина озер больше 20 м.

Группировка форм рельефа закономерна. Близко к ледниковому краю преобладают свежие ледниково-экзарационные формы, а дальше от него— формы физического выветривания.

Оазисы, краевая часть ледникового щита и материковое мелководье, вместе взятые, образуют мерзлотную полосу, достигающую 500 км ширины и площади около I млн. км2. Над слоем многолетней мерзлоты оазиса Бангера находится деятельный (летом талый) слой. Мощнооть его увеличивается с удалением от края ледникового щита от 0,2 – 0,3 до 1,6 м. На поверхности различают структурные грунты, бугры пучения, наледи, солифлюкционные и термокарстовые формы.

Относительно химического выветривания поверхности скал имеется много визуальных наблюдений. Исследователей оазиса Бангера поразили коричневая окраска поверхности скал, покрывающая более светлую породу, а также беловатые корочки на поверхности скал и в вертикальных трещинах. В оазисе Бангера также были встречены зеленые пятна соединений меди. Белые налеты солей внешней части оазиса Бангера имеют морское происхождение. Их состав хлоридо-натриево-магниевый. Они образуются из соленых морских брызг, заносимых штормовыми циклоническими ветрами внутрь оазиса.

Каменная поверхность оазиса отражает гораздо меньше солнечной радиации и гораздо больше ее поглощает, чем поверхность льда или снега. Оазис имеет резко выраженный положительный годовой баланс радиации – 37,6 ккал/см2. Таким радиационным балансом, как оазисы Антарктиды, обладают, например, районы Ташкента и Сухуми.

Абсолютные максимумы и минимумы в воздухе - +11,6 и —42,6°. Средняя температура воздуха была положительной 2 месяца (декабрь—январь). Каменная поверхность нагревается выше 30°. Оазис Бангера мог быть еще теплее, но его климат охлаждается холодным воздухом соседнего ледникового покрова.

Для оазиса характерны штили (зимой до 44% дней) и циклонические ветры. Преобладают ветры с востока. Необычайна сухость воздуха оазиса. Относительная влажность воздуха зимой меньше, чем в Средней Азии, летом уменьшается до 15%. Мала и абсолютная влажность. Оазис отепляет воздух не только над собой, но и вокруг себя. Это влияние распространяется от оазиса к западу по ветру на 80 км. Поэтому к западу от оазиса Бангера находится пятно интенсивно тающего льда. Итак, оазисы создают свой местный климат и оказывают влияние на окружающий ледниковых покров.

В оазисе Бангера очень тихо, не слышно гама птиц, встречаются только отдельные заблудившиеся тюлени и пингвины. Из летающих птиц встречаются редкие снежные буревестники, качурка Вильсона и южнополярные поморники. На камнях оазиса обнаружены чёрные, серые и белые лишайники, в руслах ручейков — мхи.

4. Рельеф и геоморфологические особенности

Антарктические оазисы – рай для геологов. Именно они способствуют изучению геологической истории и строения Антарктиды. Здесь на выходах скальных пород записана летопись ледяного континента. Изучение оазисов и выходов гор открыло многие загадки прошлого и настоящего ледяного континента. Оазисы наряду с ледниковым покровом относятся к внешнему рельефу Антарктиды.

Низменные оазисы – это каменистые участки, обычно имеющие мелкосопочный рельеф. Здесь скальные породы выходят на поверхность. На вершинах скал в оазисах широко распространены следы воздействия ледникового покрова: штриховка, борозды, шрамы, валуны.

Ландшафты горных оазисов представляют собой пустыни с хребтами, поднимающимися на 1—1,5 км над «сухими» долинами. «Сухие» долины — неотъемлемые части горных оазисов. Дно долин опущено до высоты от нескольких сот до тысячи метров над уровнем моря. В горах встречаются лишь небольшие ледники, а дно долин покрыто длинными полосами щебня и мелкозема с каменными многоугольниками, пятнами дюн и озерными террасами.

Своеобразные процессы протекают в этих условиях на антарктических скалах. Попеременное нагревание и охлаждение их поверхности приводит к отслаиванию верхнего слоя — шелушению скал, так называемой десквамации. Особенно ярко это проявляется на гранитах. Ровные, словно вырубленные руками каменотесов пластины устилают вершины и склоны сопок. Возникает желание приподнять их, посмотреть, что там, под этими странными плитами.

Самый эффектный процесс разрушения скал — это ячеистое выветривание. Раньше оно считалось характерным для жарких, засушливых пустынь. Но, оказывается, оазисы Антарктиды — его вторая родина. Если в жарких пустынях кружева углублений на скалах формируются под воздействием влекомых ветром песчинок, то в ледяной Антарктиде, кроме этого, на скалы воздействуют кристаллы снега, твердость которых при низких температурах не уступает твердости минеральных частиц. Но, пожалуй, наиболее активную роль в образовании этих форм играют процессы замерзания и оттаивания. В солнечный день снег, попавший в ячеи, тает, ночью вода замерзает. Это повторяется многократно.

Удивительно причудливы формы ячеистого выветривания (рис.3). На скалах это разнообразные козырьки, ниши, пещеры. Сочетания их издали напоминают пчелиные соты. Самые крупные ячеи наблюдаются в горных оазисах. Но наиболее оригинальные формы встречаются на валунах. Иной раз это диковинные сосуды, похожие на греческие амфоры, но чаще замысловатые каменные кружева, чаши, фигурки, напоминающие животных.

Рис. 3.

Кроме процессов физического выветривания, вызванных температурными колебаниями, замерзанием воды в породе, деятельностью ветра и т. д., на поверхности скал в оазисах протекают сложные геохимические преобразования (химическое выветривание). Раньше считали, что в противоположность физическому выветриванию химические процессы затухают в полярных районах. Однако при этом не учитывалось огромное воздействие солнечной энергии, которая в Антарктиде является возбудителем химических преобразований. Геохимические изменения в Антарктиде выражены особенно наглядно, так как в сухом климате антарктических оазисов растворимые вещества накапливаются на поверхности скал. Разнообразные коричневые или вишнево-красные лаки так называемого «пустынного зага_А», представляющие собой скопления окислов железа и марганца, зеленоватые натеки медистых соединений, плотные белые корочки кальцита и гипса, светлая присыпка солей по краям озер и луж — все это можно наблюдать в оазисах на каждом шагу. Процессы разрушения горных пород взаимосвязаны. Физическое выветривание механически разрушает породу, пронизывает ее трещинками. По трещинкам развиваются химические преобразования. В этом процессе принимают участие и растительные организмы — мхи, лишайники, водоросли, которые живут на антарктических скалах. Поэтому выветривание носит биохимический характер.

5. Климат

Известно, что климат Антарктиды — самый холодный, самый суровый на всем земном шаре. Антарктическое оледенение оказывает воздействие на климат всей Земли. Именно благодаря Антарктиде южное полушарие в целом холоднее северного. Радиационный баланс ледяной поверхности в Антарктиде, то есть соотношение радиации приходящей и расходуемой, за исключением двух-трех месяцев в году, всегда отрицателен.

Можно себе представить, под каким огромным воздействием со стороны гигантского материкового ледни_А находится климат маленьких антарктических оазисов. Безусловно, во всех основных чертах он определяется влиянием ледяной антарктической пустыни. Однако, несмотря на огромную зависимость от климатических условий, ледяного окружения, антарктические оазисы способны формировать свой местный климат с особой циркуляцие