Защита от землетрясений - мангровые рощи

Недавно французские ученые обнаружили, что живая природа может куда более эффективно, нежели род людской, противостоять разрушительной силе землетрясений. У нее есть надежная защита от этого стихийного бедствия — мангровые леса. Эти сообщества, отмирая, формируют интересные подземные подушки, способные гасить самые мощные колебания земной тверди.

Напомню, что мангровыми зарослями или лесами называют природные сообщества, развивающиеся на периодически затопляемых участках морских побережий и устьев рек, защищенных от прибоя и штормов коралловыми рифами или прибрежными островами. В этих сообществах может доминировать древесная растительность (и тогда их называют лесами) или кустарники (тогда говорят о мангровых болотах). "Пионерами" данной экосистемы являются растения, поселяющиеся в местах, защищённых от энергии волн, где скапливаются мелкодисперсные осадочные отложения, часто с высоким содержанием органики. Именно это растениям и надо — ведь морская органика, как известно — отличное удобрение.

Все мангровые заросли сосредоточены в приливно-отливной зоне, поэтому два раза в сутки их затопляет морская вода (которая иногда доходит почти до верхушек деревьев). Однако во время отлива она уходит, обнажая причудливые корни деревьев и кустарников. Эти корни являются своеобразными ходулями, которые помогают растению закрепиться в илистых осадках и не упасть под ударами волн. А некоторые из них обладают отрицательным геотропизмом (то есть растут не вниз, а вверх), и их растения используют для дыхания — точь-в-точь, как водолазы трубочки.

Среди этих причудливых и разнообразных корней кишмя кишат разнообразные животные. И кого тут только не встретишь: и крабы, и моллюски, и рыбы, больше ходящие по дну на своих плавниках, нежели плавающие, и даже крокодилы. Кроны деревьев также поражают обилием и разнообразием населения — птицы, ящерицы, змеи, обезьяны и многие другие древесные животные. Недаром манговые заросли считаются одним из самых разнообразных биоценозов на нашей планете (уступая лишь коралловым рифам и влажным тропическим лесам в количестве видов).

А вот флористический состав мангровых лесов относительно однообразен. Наиболее частот встречаются растения, принадлежащие к родам Rhizophora, Bruguiera, Avicennia, Sonneratia. Причем часто все деревья зарослей принадлежат к одному-двум видам. Иногда верхний ярус мангровых лесов бывает образован пальмами, например, Nypa fruticans в восточных тропиках, Manicaria succifera в северо-восточной части Южной Америки, или отдельных видов рода Pandanus - на западном побережье Африки, в Азии и Океании. И только в Индонезии имеются многовидовые мангровые сообщества.

Все растения, произрастающие в этой удивительной экосистеме, отличаются удивительной способностью существовать и развиваться в солёной среде на почвах, лишённых доступа кислорода. Кроме того, поскольку почва под ними бедна питательными веществами, они приспособились, изменив свои корни, получать многие газообразные вещества (вроде соединений азота) непосредственно из атмосферы, а некоторые необходимые им соли металлов — прямо из морской воды.

Интересным способом мангровые растения обеспечивают продолжение своего рода — их семена способны прорастать, ещё не отделившись от дерева. После прорастания маленький саженец какое-то время растёт либо внутри плода, либо через плод наружу. Когда, в конце концов, эта настоящая "биооранжерея" попадает в воду, то такое крохотное деревце может долго плавать по волнам, причем в этой ситуации проросток как бы впадает в спячку и выходит из нее только тогда, когда его прибивает в благоприятное для укоренения место.

Распространены мангры преимущественно во влажных тропиках — на побережьях Восточной Африки, Южной Азии, Австралии и Океании. Впрочем, иногда они встречаются и в субтропической зоне: в Красном море (залив Акаба) и на юге Японии, а также и в умеренной (юг Новой Зеландии).

Кстати, растущие там мангры могут даже переносить недолгие заморозки. Однако в большинстве случаев для них необходим безморозный климат.

Ученые давно уже выяснили, что мангровые заросли играют значительную роль в так называемом удерживании береговой линии или, как говорят геологи, в предотвращении эрозии берегов. Еще бы, ведь мощная корневая система мангровых растений довольно эффективна при погашении энергии волн. Та же корневая система также препятствует размыванию берегов, поскольку, при прохождении приливных вод через корневую систему последняя играет роль сита, отцеживающего различные частицы грунта. А когда при отливе вода уходит обратно, то корни замедляют ее движение и она не может унести доставленный грунт обратно в океан. Получается, что мангры как бы постоянно достраивают тот берег, на котором растут.

Недавно же ученые обнаружили, что мангровые леса могут также весьма эффективно справляться с последствиями землетрясений. Они противостоят разжижению почв — одной из основных опасностей, связанных с этим стихийным бедствием. Это явление происходит от того, что в результате вибраций, возникающих при землетрясении, большие участки поверхности теряют свою механическую прочность и ведут себя как жидкость. Потому-то часто при сотрясении земли, и даже после него большие дома, дороги и другие крупные объекты просто "тонут" в земле, которая только что была твердой, но вдруг превратилась в "кашу". В частности, подобное явление еще больше усилило разрушения, вызванные сейсмической волной при землетрясении в Японии 11 марта 2011 года.

Геолог Филипп Гюго из университета Фурье в Гренобле (Франция) и его коллеги, исследуя почвы мангровых зарослей и подстилающие их породы на острове Гваделупа, столкнулись с неожиданным эффектом. Они разместили акселерометры в разных местах района Беллеплейн, где в то время происходило небольшое землетрясение, и стали собирать данные о подземных толчках. Их заинтересовал один нюанс — в том месте, где были расположены мангровые леса, подземные толчки ощущались значительно слабее, чем в окрестностях. Ученые предположили, что это явно неспроста.

Для того, что бы разгадать эту загадку, ученые пробурили в Беллепейне несколько скважин. И тут выяснилось, что наиболее слабо толчки ощущались в тех местах, где были обнаружены осадочные породы, представлявшие собой не что иное, как многометровые окаменевшие (впитавшие соли кальция) останки миллионов доисторических мангровых растений. Получается, что даже после смерти эти деревья продолжали защищать свой любимый берег от разрушения, образовав своеобразную "каменную подушку", которая как раз и гасила толчки. Ей удавалось это сделать потому, что внутри данного образования были воздушные полости, благодаря которым вся структура приобретала эластичность и гибкость.

"Гибкий мангровый слой уменьшает деформацию и напряжение в верхнем песчаном слое и, следовательно, снижает потенциал разжижения почв в этой местности" — так прокомментировал результаты исследований доктор Гюго. Он также отметил, что видимо, эти отложения защищали данное место в течение многих сотен тысяч лет. Этот вывод ученые сделали после того, как внимательно изучили берег, который, находясь в весьма сейсмоактивном месте, тем не менее, практически не обнаруживал следов былых землетрясений. В тоже время в окрестностях они были достаточно хорошо заметны.

Итак, те, кто живут в районах произрастания мангровых лесов, могут не опасаться разжижения почвы при землетрясениях. А что же делать тем, кто обитает вдали от них. Доктор Гюго считает, что инженерам следует изучить структуру каменной мангровой "подушки" и на ее основе создать конструкцию, которую можно было бы подкладывать под землю в населенных пунктах сейсмоопасных зон. То есть, человеку, видимо, следует еще раз поучиться у природы…

Антон Евсеев