О возможности физико-географических изменений в Белом море под влиянием материкового стока, приливо-отливных течении и зимнего ледяного припая

На общем фоне тектонических изменений рельефа дна и очертания береговой линии в Белом море совершенно отчетливо проявляется действие других мощных факторов, становящихся в ряде случаев господствующими, определяющими собой весь современный флоро-фаунистический облик той или иной части водоема. Эти же факторы становятся определяющими и в таких биологических явлениях, как размножение, рост, выживаемость, продолжительность жизни, численность и т. п. К числу таких факторов в первую очередь следует отнести материковый сток, приливо-отливные течения и ледяной покров. Действие этих факторов в условиях Белого моря нам и предстоит рассмотреть.

Материковый сток в Бассейн и заливы Белого моря составляет в среднем около 180 км³ в год (Давыдов, 1947; Лопатин, 1952; Самойлов, 1952; Соколов, 1952). Твердый сток только Северной Двины в среднем равен 10.1 млн. т в год (Шамов, 1949); учитывая удельный вес других рек, можно полагать, что они дают еще около 6 млн. т твердого стока; следовательно, всего в Бассейн и заливы (без Мезенского залива, Воронки и Горла) ежегодно поступает около 16 млн. т вымытых с суши твердых частиц. Кроме этого, Северная Двина ежегодно выносит в Белое море 17.3 млн. т химически растворенных веществ (Алекин, 1952), другие реки и ручьи дают, по-видимому, еще не менее 8 млн. т, всего же в Белое море ежегодно поступает около 25 млн. т химически растворенных веществ (так называемый ионный сток).

Реки приносят в Белое море еще и растворенное органическое вещество, о количестве которого можно судить по величине окисляемости. Окисляемость (кислая) воды в реках Карельского берега составляет в среднем 16.4 (Слободчиков, 1946) и в Северной Двине около 18 мг O₂/л. Учитывая мощность отдельных рек, можно считать, что в среднем окисляемость беломорского материкового стока составляет не менее 16 мг О₂/л.

Величина кислой окисляемости соответствует содержанию в воде органического углерода, а количество органического вещества приблизительно в два раза больше количества углерода (Скопинцев, 1948, 1950). Следовательно, в каждом литре материкового стока в данном случае содержится около 32 мг органического вещества, что для всего объема материкового стока дает около 5.8 млн. т.

Таким образом, в результате эррозионной деятельности впадающих в Белое море рек в него ежегодно поступает около 48 млн. т вымытых с суши веществ. К этому следует еще добавить, что значительное количество более или менее крупных частиц грунта поступает в Белое море в виде так называемых влекомых наносов и вмерзшими в лед.

Приняв за основу данные Г. В. Лопатина (1950) о том, что мировой сток наносов равен 3600 млн. т^*, легко определить, что на долю Белого моря из этого количества приходится около 1/77, тогда как объем водоема (вместе с Горлом и Воронкой) не превышает 1/250000 части объема мирового океана. Из этого нетрудно видеть, в каком преимущественном положении в отношении количества поступающих с суши веществ находится Белое море. Некоторое представление об особенностях Белого моря дает и сравнение количества материкового стока в различные арктические моря (но Тимонову, 1925 и Антонову, 1948):

^* (Цифра эта кажется сильно преуменьшенной против действительности. В данном случае мы ею пользуемся лишь для того, чтобы показать повышенное значение в Белом море твердого стока.)

Принято считать, что в составе речных наносов содержится в среднем около 0.1% фосфора (Р₂О₅) (Соболев, 1940), это дает возможность с некоторым приближением определить, что ежегодно в Белое море вносится около 46.8 тыс. т фосфора (Р₂O₅). Далее, известно, что в составе зеленых частей растений содержится приблизительно 0.15% фосфора, следовательно, поступающего в Белое море фосфора достаточно для ежегодного образования около 31.2 млн. т растений (дополнительно к имеющемуся количеству). Чтобы представить себе эту величину, укажем, что она приблизительно в 20 раз больше всей биомассы макрофитов в Белом море!^*

^* (Все сведения о фактических размерах биомассы и продукции беломорских макрофитов приводятся в главе V.)

Конечно, приведенные расчеты вовсе не претендуют на исчерпывающую точность, но они совершенно достаточны для того, чтобы считать досадным недоразумением всякие разговоры о недостатке в Белом море минеральных питательных веществ и, тем более, практически предпринимавшиеся попытки его "удобрения".

Общая площадь Белого моря составляет 89 600 км², если принять суммарный сток вымытых с суши веществ равным 48 млн. т, то на 1 м² ежегодно придется более 500 г.^* Однако такая "осредненная" оценка роли материкового стока неточно отражает действительное положение. Дело в том, что основная масса твердого стока отлагается в устьях рек или вообще в непосредственной близости от места его поступления в море; такие участки по размерам своей площади по крайней мере в десять раз меньше всей площади моря, а это уже существенно изменяет результаты только что произведенного расчета. Суммарный твердый сток определен нами в 25 млн. т в год, следовательно, на 1 м² предустьевых пространств и вообще прибрежной зоны ежегодно может отлагаться в среднем приблизительно 2.6 кг твердого стока, имеющего объем около 1 л. Этот расчет показывает, что при равномерном распределении осадочного материала в прибрежной зоне Белого моря (составляющей, как мы условно приняли, 0.1 общей площади дна) в течение тысячелетия должен накапливаться слой грунта толщиной в 1 м.

^* (Для сравнения можно указать, что суммарный сток взвешенных частиц в Каспийском море составляет 120 млн. т в год, или 300 г, на 1 м² дна (Бруевич и Виноградова, 1949; Бруевич, 1949).)

В действительности же распределение вымытых с суши веществ в Белом море находится еще и под контролем льда, волнения и приливо-отливных течений.

Известно, что речной лед приносит в устья рек мелкие и крупные камни; еще в середине прошлого столетия И. Пушкарев (1844) сообщал, что такие явления наблюдаются в устьях Северной Двины и Кеми. А. А. Иностранцев (1872) считал, что в условиях "ледяного моря" сам факт скопления валунов далеко не во всех случаях может считаться доказательством их моренного происхождения, так как подобные же скопления могут образовываться и в устьях рек. Кроме этого, береговой ледяной припай в море, по мнению Иностранцева, также участвует в переносе и перераспределении прибрежных валунов и камней.

На участках, где зимний ледяной припай образуется регулярно и отличается достаточным постоянством, создается особый морфологический тип литорали (Кузнецов, 1947), отличительной чертой которого служит наличие с внешней, морской, стороны каменистой гряды, образовавшейся в результате весенних приливо-отливных перемещений массы плавающего льда (рис. 10, А). Такой тип литорали особенно широко распространен в Кандалакшском заливе, имеется он кое-где и на Поморском берегу. Образование внешней каменистой гряды способствует удержанию в приливо-отливной зоне самого различного осадочного материала, что в конечном итоге приводит, в сочетании с общим процессом поднятия берега, к постепенному превращению этой части моря в сушу.

Рис. 10. Положение ледяного припая на литорали Белого моря. А - схематический профиль основного морфологического типа литорали Кандалакшского залива. Ледяной покров на литорали во время отлива: а - уровень прилива летом, б - уровень прилива зимой. Б - положение ледяного покрова на литорали закрытых участков Карельского берега: 1, 3,5,7 - во время прилива, 2, 4, 6, 8 - во время отлива. П - уровень максимального осеннего прилива, О - уровень зимнего отлива, Т - приливо-отливная трещина в ледяном припае, У - утолщевие ледяного припая у края приливо-отливной трещины, СП - свободное пространство между нижней поверхностью льда и грунтом, остающееся во время отлива, ВУ - утолщение ледяного припая с его внутренней (нижней) стороны

На Мурманском побережье подобный тип литорали хорошо известен в кутовых участках губ (Feilden, 1899; Гурьянова, Закс, Ушаков, 1925; Tanner, 1930; Зенкович, 1937а, 1937б), т. е. там, где ежегодно, или лишь в отдельные годы, образуется ледяной припай. В восточной части побережья в кутовых участках губ ледяной припай образуется ежегодно и достигает большей мощности, чем на западе, в соответствии с этим в каменистая гряда здесь имеет большую высоту. В своей работе В. П. Зенкович утверждает, что каменистая гряда в нижней части литорали образуется в результате сочетания следующих условий: 1) отрицательное движение берега, 2) наличие глинистой размываемой породы, 3) отсутствие волнения и 4) наличие приливов, от амплитуды которых будет зависеть высота уступа. Каменистая гряда является результатом сползания вниз камней и валунов, вымываемых из рыхлого берега. Зенкович решительно возражает Таннеру (Tanner, 1930), считавшему, что каменистая гряда слагается главным образом из камней и валунов, приносимых льдом. На возможность переноса камней и валунов речным и морским льдом еще раньше Таннера указывал А. А. Иностранцев (1872). На многих более или менее открытых берегах островов Кандалакшского залива (например Лодейный, Ряжков и др.) каменистая гряда выражена отчетливо и почти всюду окаймляет нижнюю границу литоральной зоны. Между тем, прибой здесь нередко достигает значительной силы, а берега сложены кристаллическими породами, практически не поддающимися размыванию. В таких случаях, как это видно, выпадают основные из названных В. П. Зенковичем условий, необходимых для образования каменистой гряды, т. е. имеется прибой и нет глинистой размываемой породы. Тем не менее, каменистая гряда вдоль нижней границы литорали в Кандалакшском заливе выражена значительно яснее, чем в любом другом месте, где имеются налицо все "необходимые" для ее образования условия. Поэтому, объяснение Таннера кажется более правильным, чем объяснение Зенковича, во всяком случае, применительно к Белому морю.

Деятельность ледяного припая не ограничивается сказанным. Известно, что в результате приливо-отливного перемещения больших масс льда весной значительная часть камней и другого материала теряется льдинами при столкновении с берегом и друг с другом, что чаще всего происходит в устьях губ, у различных мысов и между островами. Постепенно в таких участках образуются каменистые косы, которые увеличиваются в размерах, соединяются между собой или с берегом, в результате чего отдельные острова сливаются вместе, губы превращаются в реликтовые водоемы, а у берегов образуются лагуны. В Кандалакшском заливе можно наблюдать все стадии развития подобного рода водоемов, отделение которых от моря очевидно в значительной мере опережает процесс тектонического поднятия берега. В дальнейшем многие из этих водоемов заносятся песком и илом, а также остатками морских животных и особенно растений, что приводит к их обмелению и постепенному превращению в сушу. При достаточной глубине скопившиеся органические остатки служат в таких водоемах источником сероводородного брожения, органические вещества не успевают полностью минерализоваться, погребаются под новыми наслоениями и таким путем образуются многометровые толщи иловых отложений, содержащих в себе огромное количество органического вещества. Скопления такого рода современных осадочных образований имеются не только в Кандалакшском заливе; они широко распространены и во всякого рода затишных участках Карельского и Поморского берегов^*.

^* (Очевидно, накопление органических остатков в Белом море имело место сравнительно недавно и в Двинском заливе. При бурении, скважин на острове Мудыог и в некоторых других местах побережья было замечено выделение из них сероводорода с глубины 2-7 саж. (Диц, 1923, 1925; Белов, 1935).)

Волнение и приливо-отливные течения дополняют деятельность льда переносом более мелких частиц грунта (ила, глины и песка) и отложением их во всякого рода "теневых" местах, т. е. в конце концов в тех же местах, где лед оставляет камни и валуны, захваченные им далеко на суше (речной лед) или непосредственно на морском берегу (морской лед).

Следует особо оттенить роль ветровых волн, которые нередко служат непосредственной и единственной причиной перераспределения (Ермолаев, 1929) или перемещения на большие расстояния огромных масс каменистых грунтов (Зенкович, 1948). По современным представлениям, в естественном ходе развития берега любого морского водоема (независимо от наличия или отсутствия тектонического поднятия) имеются следующие стадии (Зенкович, 1946):

1. Начальная. Наносов нет, бухты и острова "чистые".
2. Ранней юности. Образуются клифы. В глубине заливов реки отлагают свои наносы и строят низменную сушу. Потока морских наносов еще нет. Эта стадия продолжается сотни, а иногда и тысячи лет.
3. Юности. Образуется поток морских наносов. Уже образовались пляжи, косы, томболо, пересыпи. Изменения берега идут очень быстро и становятся заметными из года в год.
4. Зрелости. Берег перестал быть бухтовым. Эта стадия очень продолжительна, дальнейшее развитие начинается постепенным образованием нового клифа.
5. Старости. Линия клифов отходит дальше вершин бывших заливов. Берег стал выровненным, абразионным.

Конечно, перечисленные стадии являются лишь схемой, но в конкретном применении к Белому морю можно с достаточным основанием считать, что к стадии "старости", или близкой к ней, можно отнести Летний и Лямицкий берега, к стадии "зрелости" - Зимний и Терский берега, а Поморский, Карельский и Кандалакшский берега следует отнести к стадии "юности". Причем, из последних трех наиболее "старшим" является Поморский берег, который в некоторых своих частях уже переходит к стадии "зрелости".

В самое последнее время стало известно, что на большей части дна Белого моря послеледниковые осадки терригенного происхождения располагаются слоем мощностью всего лишь в 10-20 см. Этот тонкий слой осадков занимает всю глубоководную часть Белого мора и отдельными языками заходит в Двинский и Кандалакшский заливы, а частично и в западную часть Онежского залива. По мере приближения к берегам мощность слоя осадков увеличивается и достигает 100-150 см. В тех участках водоема, которые примыкают к источникам терригенного материала, мощность современных отложений может достигать 2 м и более (Авилов, 1956). Далее будет показано, что в действительности процессы аккумуляции в губах, лагунах, между островами и вообще в непосредственной близости к берегам протекают с неизмеримо большей скоростью, чем это можно заключить из только что приведенных материалов.

Здесь мы лишь в общих чертах показали, что материковый сток, зимний ледяной припай, речной лед, приливо-отливные течения и ветровые волны существенно дополняют действие тектонических сил и ускоряют изменение рельефа дна и очертания береговой линии. Чтобы яснее представить себе масштаб и скорость такого рода изменений, необходимо рассмотреть некоторые конкретные примеры, касающиеся различных районов Белого моря.