如果你能潜入海底,你的眼前会呈现出一个五彩斑斓的世界,就像是置身在一个童话世界。这些就是珊瑚礁,它们是由珊瑚经过漫长的地质年代繁衍而成的。它们像树枝、像花朵一样装饰着海底世界。鱼儿、虾在水草中悠闲地穿梭着,自由地游弋着,形成了独特的水下景观。因此,珊瑚礁还被称为“海洋中的热带雨林”。珊瑚礁堪称是地球上最多姿多彩、最古老、最珍贵的生态系统。
珊瑚礁是由珊瑚虫的遗骸经过漫长的地质年代的作用积累形成的。通常,我们把能形成珊瑚礁的珊瑚虫统称为造礁珊瑚。它们的个体直径一般为2~5毫米左右,十分微小。这些小家伙通常都是群体生活,它们单个个体的结构和海葵相似,骨骼成分均为碳酸钙。当老珊瑚虫死亡之后,它的骨骼,也就是那些坚硬的石灰质会保留下来,新生的珊瑚就依附在这些骨骼上继续生存,这样经过年复一年的生长繁殖,一代又一代的更新,这些小小的珊瑚以自己的骨骼为基底,融合了其他生物,造就了礁岩。骨骼堆积得越来越高,造型越来越奇特,一个个独特的珊瑚礁也就横空出世了。
达尔文根据珊瑚礁的不同特点,把它们分为了三类:一类是岸礁。这类的珊瑚礁沿大陆和岛屿岸边生长着,现在最长的岸礁是沿着红海生长的,全长有2700多千米。一类是堡礁,又被叫做堤礁,是离海岸有一定距离的堤状礁体。澳大利亚昆士兰大堡礁是现代规模最大的堡礁,全长大概有2000千米。还有一类是环礁,在海洋中呈环状分布。
住在珊瑚礁上鱼类的幼子孵出来后,会顺着水飘流到远方。不过,它们长大后必须回来,或者去寻找另外一处珊瑚礁,因为只有这样才能寻找到合适的食物和合适的配偶。那么它们是怎样找到“家”的呢?据科学研究表明,它们能找到回家的路完全是靠着珊瑚礁的“导航”。每到夜晚的时候,珊瑚礁就会发出吱吱嘎嘎的响声,这种喧闹声能传很远,以至于几千米之外的鱼儿、虾儿都可以听到。
造礁珊瑚对周围的环境要求比较严格。首先是水温。科学家研究发现造礁珊瑚生活的最佳水温是18~30℃,最高不能超过30℃。所以,在热带海区,珊瑚在冬天生长得最快,因为最佳的温度出现在那个时候。其次是盐度。造礁珊瑚生长的最佳盐度是27~40,海水纯净,透明度较高。太平洋中部和西部、澳大利亚东北岸、印度洋西部以及大西洋西部从百慕大至巴西一带海区的造礁珊瑚发育最好。
奇妙的深海沉积物
在我国,大约有1/7的土地是石灰岩。石灰岩被弱酸性水经过漫长岁月的溶蚀,从而形成溶岩地貌,最壮观的有我国广西桂林的峰林以及云南路南的石林。
据说,石灰岩的90%是由海洋中的有孔虫、放射虫、硅藻等浮游生物的遗骸沉积而成的。不过,其沉积速度相当慢,1000年只沉积10毫米左右。桂林峰林的石灰岩层厚达3000~5000米,其沉积时间大约为2亿年。其后,由于地壳变动慢慢隆起形成陆地,又经过大自然千百万年的“雕刻”,从而形成当今的奇峰异洞。
浮游生物遗骸的沉积速度虽然极慢,但它对古气候的研究却非常有用。因为从深海钻探得到的岩芯中浮游生物的化石中,能够明白从海底诞生时,直到现在地球的气候变化。而其中的某些信息,给古地磁的研究提供了重要的信息。即从沉积物中发现在过去的4000万年之间,地球磁极至少发生过140多次的逆转。
浮游生物还与地球温暖化有微妙的关系。即浮游生物能起到固定二氧化碳的作用。因为二氧化碳与钙能形成石灰石。因此,地球上约90%的二氧化碳被作为石灰石固定下来。如果浮游生物全部死亡,那固定二氧化碳的系统可能崩溃,大气中的二氧化碳浓度将上升,从而引起地球的温暖化。
叹为观止的深海雪花
让我们想象乘坐潜水艇潜入海底的过程。随着深度的增加,光亮开始减弱,渐渐变成一个深蓝色的世界,最后四周一片漆黑。
坐在艇内向窗外望去,偶尔会有亮点一闪而过——是发光生物们。
打开探照灯,窗外竟然漂着雪花一样的物质。当潜水艇下降时雪花自下而上运动,当潜水艇上升时雪花自上而下运动,如下雪一样。这就是“海雪”。
雪花各式各样,大多如鹅毛大雪,一块块凝结在一起,似乎一触即化。这些物质有的是浮游生物的尸骸被鱼类吞食后排出的粪便,这些物质再被分解,就变得面目全非;有的是陆地上随流而来的矿物颗粒球。
这种海雪漂荡在海水中,承担着将海水表层生产的物质搬运到深海的重要任务。同时它也影响着海洋微量元素的分布。
浮游生物的残骸在中、深层海被氧化分解,按照莱德菲尔比产生氮、磷、碳等元素。因此中、深层的海水的营养素比表层丰富。
不仅是海水中的营养素受海雪影响,其他多种微量重金属也受海雪的影响而变化。
海雪中除了有机物,大部分是硅藻等的硅酸盐外壳或者圆石藻和有孔虫的碳酸盐外壳。这两种成分的比例随海域和深度的不同而不同。而那些同生物无关的物质主要是来自陆地的土壤粒子和海水中的沉淀物。
那些同生物生长密切相关的颗粒的沉降量随表层海面中生物生产力的高低不同而差异明显。海雪的化学成分也随海域和季节的不同而变化。
北太平洋和南极海的海雪中硅藻偏多,而北大西洋的海雪中石灰质的圆石藻偏多。有机物的比例一般随深度的增加而减小,有的在中途就发生分解。
尽管如此,到达海底的海雪中仍然含有许多新鲜的有机物,是深海生物高营养的食物。另外,海雪的沉降量随表层生物的生产季节而变化,从而也使得海底生物可以感觉到季节的变化。
谁“砍掉了”海底的山头
在陆地上常见到山顶为尖顶,偶尔见到一些山头为圆形平顶山。在我国沂蒙山区可以见到山顶呈圆形、平展而开阔,称为“岱崮地貌”。
在海洋中有许多海底山,既有尖顶,也有平顶。海底平顶山的山头就像有人用锯把大树从根部截断后遗留的树根。最早发现海底平顶山是在第二次世界大战期间。美国科学家普林斯顿大学教授哈利·哈蒙德.赫斯当时在“约翰逊”号军舰任舰长,负责调查太平洋洋底的情况。他们利用回声测深仪,对太平洋海域海底进行调查,发现许多海底山。它们或是孤立的山峰,或是山峰群,大多成队列式排列着,南火山熔岩形成。平顶山有高有矮,有的甚至在2000米水深处。凡水深小于200米的平顶山,赫斯称它为“海滩”。1946年,赫斯正式命名位于2002米水深的平顶山为“盖奥特”。这是赫斯为纪念他的瑞士地理老师而命名的,也源自普林斯顿大学平顶的地质大楼英文名(以19世纪地理学家盖奥特邛可诺德·亨利命名)。
海底平顶山曾经在海平面以上,并逐渐依不同阶段下沉,有岸礁山、珊瑚岛,最后成为海底平顶山。海底平顶山是位于大洋底部呈孤立分布、顶部截平、高出海底很大高度的圆锥形体。它的基底往往是过去的火山,上部是珊瑚礁体,礁体厚度可达1500米。从外形看,平顶山是一个上小下大的锥状体。平顶的直径一般在5000~9000米,而基座为1万~2万米。从山顶到半山腰较陡,而从半山腰往下坡度变缓,呈逐级阶梯下降。
然而它又是怎样形成的呢?赫斯发现海底平顶山后,苦苦思索:海底山为什么如此平坦?经过研究,他揭开了平顶山的形成之谜。首先是平顶山锥的形成问题。一般认为海底平顶山是海底火山喷发形成的火山锥。人们在平顶山找到了大量的火山喷发岩——玄武岩。其次就是山锥平顶的由来。这个问题有多种说法。
按照赫斯的说法,原来平顶山是露出海面的火山岛,后来由于海水长时间的侵蚀,山头部分被“削”平,才形成平顶山。证据是,有人在平顶山顶部找到了一些磨圆度很好的玄武岩砾石。这些砾石的存在,说明平顶山曾经在一段时间里接近海面,受到过海浪的洗礼。海浪对碎石起到磨蚀作用,估计当时山顶距离海面最多只有一二十米。而今天的平顶山顶已经在海下好几百米甚至达到1000米以上。在这个深度,海浪是难以起到什么作用的。只有那些不高不矮、略高出海面的山头,才会时常遭受海浪的冲刷、磨蚀,天长日久,山头被削平,形成略低于海面、顶部平坦的平顶山。
另外一种说法是,平顶山的“平顶”是当年火山喷发后形成的火山口,由于当时火山口接近海平面,使大量珊瑚在四周繁衍,形成环礁,死亡的珊瑚堆积在火山口一带,使火山口变平,最后形成了平顶山。
海底火山爆发与可怕的海啸
海底火山的喷发,常常强烈震撼大海底部构架,致使整个大海波涛激荡,不仅将海面上的船只打翻打碎,甚至会激起几十米高的大浪袭击海岸边的城市,给人类的生存造成重大危害,这就是海啸。有人说:“海啸是地球的终极毁灭者,是地球上最强大的自然力。”
风吹动海面也同样可以产生大浪,但这与海啸带来的浪或潮有很大差异。比如,微风吹拂海面,会激荡起短小的波浪,并且,这种微风所产生的水流只会在浅层水体出现,而狂烈的大风却能在海面上带起高达3米的海浪,但是即使是如此猛劲的风,也只是在水体的表面肆虐,对于深处的水,它们是无能为力的。唯一同海啸一样,强烈影响深海的是潮汐现象。潮汐每天都会在全球的海洋中发生,它是由太阳和月亮的引力引起的,它的影响可以深入到海洋的底部,从深海撼动整个海洋。海啸也是这样,它可以对整个海洋水层造成影响,它是由海底的地震震撼产生的;同为海啸成因的还有海底火山爆发、陨石撞击等。
海啸波浪在深海行进速度非常高,甚至可达700千米/小时,速度不亚于波音747飞机的飞速。虽然如此,深海中爆发的海啸,其危险性并不大,它所产生的震荡只能激起几米高的单个波浪,而且长度和影响范围都不大,跟整个海面相比实在微不足道。很多这种波浪在深海中被消化掉了,而不被人们感知到,但是如果海啸发生在浅水中,一切的后果将是灾难性的。
海底火山喷发的时候,多会伴随地震。此后,海底地层会因此断裂,同时造成从海底到海面的整个水层强烈震动,如果火山喷发的地点在浅水处的话,会在海面上掀起巨浪,那高达几十米的惊涛骇浪会形成声势浩大的“水墙”。而且海啸的波长非常大,传播几千千米之后,依然蕴藏巨大的能量。一旦海啸到达海岸,登陆后的“水墙”会给人类带来巨大的经济和精神损失。