Полипы, дающие начало белому кораллу, встречаются, как уже было сказано, в морях всех частей света; но в умеренных и холодных океанах они разбросаны и сравнительно малы по размеру, так что скелеты тех, что умирают, не накапливаются в сколько-нибудь значительном количестве. Но иначе обстоит дело в большей части океана, лежащей в более теплых частях мира, в пределах расстояния около 1800 миль по обе стороны от экватора. В пределах этой зоны большая часть океана населена коралловыми полипами, которые не только образуют очень прочные и крупные скелеты, но и объединяются в большие массы, подобные зарослям и луговой дерновине или, что еще лучше, скоплениям торфа, которые образуют растения на суше. Эти массы каменного вещества, нагроможденные под водами океана, становятся столь же опасными для мореплавателей, как и обычные скалы, и им, как и обычным скалистым грядам, моряк дает название «рифы».
Такие коралловые рифы покрывают многие тысячи квадратных миль в Тихом и Индийском океанах. Существует один риф, или, скорее, большая серия рифов, называемая Большим Барьерным рифом, которая тянется почти непрерывно более чем на 1100 миль вдоль восточного побережья Австралии. Множество островов в Тихом океане являются либо самими рифами, либо окружены рифами. Красное море во многих частях представляет собой почти лабиринт из таких рифов; и они не менее обильны в Вест-Индии, вдоль побережья Флориды и даже так далеко на севере, как Багамские острова. Но весьма примечательным обстоятельством является то, что в пределах области, которую мы можем назвать «коралловой зоной», нет коралловых рифов на западном побережье Америки, ни на западном побережье Африки; и общим фактом является то, что рифы прерываются или отсутствуют напротив устьев больших рек. Причины этой кажущейся причудливости в распределении коралловых рифов нетрудно найти. Полипам, которые их создают, для энергичного роста требуется температура, которая не должна опускаться ниже 68 градусов по Фаренгейту круглый год, и эта температура встречается только в пределах упомянутого расстояния по обе стороны от экватора или около того. Но даже в пределах коралловой зоны эта степень тепла не везде достижима. На западном побережье Америки и на соответствующем побережье Африки течения холодной воды из ледяных областей, окружающих Южный полюс, направляются на север, и, по-видимому, именно их охлаждающему влиянию море в этих регионах обязано отсутствием рифостроителей. Далее, коралловые полипы не могут жить в воде, которая становится солоноватой из-за паводков с суши или которая взмучена илом из того же источника, и именно поэтому они перестают существовать напротив устьев рек, которые вредят им обоими этими способами.
Таково общее распределение рифообразующих кораллов, но при рассмотрении рифов в отдельности можно наблюдать некоторые очень интересные и своеобразные обстоятельства. Рифы, по сути, бывают трех различных видов; некоторые из них тянутся от берега, почти как продолжение пляжа, покрытые лишь мелководьем, а в случае острова окружают его, как кайма незначительной ширины. Они называются «окаймляющими рифами». Другие отделены от ближайшей суши каналом, который может достигать ширины во много миль и глубины в двадцать-тридцать саженей или более; и когда эта суша является островом, риф окружает его, как низкая стена, а море между рифом и сушей представляет собой, так сказать, ров внутри этой стены. Такие рифы называются «барьерными», когда они окружают остров, и «барьерными» рифами, когда они тянутся параллельно побережью континента. В обоих этих случаях внутри рифа находится обычная суша, отделенная от него лишь более узким или более широким, более мелким или более глубоким пространством моря, которое называется «лагуной» или «внутренним проходом». Но существует третий вид рифа, очень часто встречающийся в Тихом и Индийском океанах, который носит название «атолл». Это, по всем намерениям и целям, барьерный риф, которому нечего окружать; или, другими словами, без острова посреди своей лагуны. Атолл имеет в точности вид обширного, неправильно овального или кругового волнореза, заключающего в себе спокойную воду. Глубина воды в лагуне редко превышает двадцать или тридцать саженей, но снаружи рифа она с большой быстротой увеличивается до 200 или 300 саженей. Глубина непосредственно снаружи барьерных или окружающих рифов также может быть весьма значительной; но у внешнего края окаймляющего рифа она обычно не превышает двадцати или двадцати пяти саженей; другими словами, от 120 до 150 футов.
Таким образом, если бы вода океана могла быть внезапно осушена, мы увидели бы, как атоллы поднимаются со дна моря, подобно обширным усеченным конусам, и напоминают множество вулканических кратеров, за исключением того, что их склоны были бы круче, чем у обычного вулкана. В случае с барьерными рифами конус с заключенным внутри островом выглядел бы как Везувий с Монте-Нуово внутри старого кратера Сомма; в то время как, наконец, остров с окаймляющим рифом имел бы вид обычного холма или горы, опоясанной обширным парапетом, внутри которого лежал бы мелкий ров. И сухое дно Тихого океана могло бы дать жителю Луны основания для размышлений о необычайной подземной активности, свидетелями которой были эти обширные и многочисленные «кратеры»!
Когда исследуется строение окаймляющего рифа, обнаруживается, что дно лагуны покрыто мелким белесым илом, который является результатом разрушения мертвых кораллов. На этом илистом дне лежат здесь и там растущие кораллы или иногда большие глыбы мертвого коралла, которые были оторваны штормами от внешнего края рифа и смыты в лагуну. Моллюски и черви различных видов изобилуют; а рыбы, некоторые из которых питаются кораллами, резвятся в более глубоких заводях. Но кораллы, которые можно увидеть растущими в мелких водах лагуны, отличаются от тех, что изобилуют на внешнем крае рифа и из которых построен риф. Вплотную к обращенному к морю краю рифа, через который даже в спокойную погоду почти всегда перекатывается прибой, коралловая скала покрыта толстым слоем своеобразного растительного организма, содержащего много извести — так называемой Nullipora. За ним, в той части края рифа, которая всегда покрыта разбивающимися волнами, появляются живые, настоящие рифовые полипы; и в различных формах они покрывают крутой обращенный к морю склон рифа на глубину до 100 или даже 150 футов. За этой глубиной лот опускается не на стеноподобный склон рифа, а на обычное пологое морское дно. И расстояние, на которое окаймляющий риф простирается от суши, соответствует тому, на котором море имеет глубину двадцать или двадцать пять саженей.
Если бы, как мы предположили, море могло быть внезапно отведено от острова, снабженного окаймляющим рифом, такого как Маврикий, риф представил бы вид террасы, чей обращенный к морю склон высотой 100 футов или более цвел бы животными цветами коралла, в то время как его поверхность была бы выдолблена в мелкое и неправильное ровоподобное углубление.
Коралловый ил, который занимает дно лагуны и которым заполнены все промежутки скелетов кораллов, накапливающихся для формирования рифа, происходит не только от размывающего действия волн; бесчисленные рыбы и другие существа, питающиеся кораллами, вносят очень важный вклад в виде мелкоизмельченного известкового вещества; и кораллы и ил, соединяясь вместе, постепенно твердеют и дают начало своего рода известняковой породе, которая может сильно варьироваться по текстуре. Иногда она остается рыхлой и меловой, но чаще инфильтрация воды, насыщенной углекислотой, растворяет часть известкового вещества и отлагает его в другом месте в промежутках зарождающейся породы, тем самым склеивая и цементируя частицы в твердую массу; или она может даже растворять карбонат кальция более интенсивно и переотлагать его в кристаллической форме. На пляже лагуны, где коралловый песок смывается в слои действием волн, его зерна таким образом сплавляются в пласты известняка, настолько твердого, что они звенят при ударе молотком, и наклоненные под небольшим углом, соответствующим углу поверхности пляжа. Твердые части многих животных, живущих на рифе, оказываются включенными в этот коралловый известняк, так что глыба может быть полна раковин двустворчатых и одностворчатых моллюсков или морских ежей; и иногда даже заключает в себе яйца черепах в состоянии окаменелости. Активный и энергичный рост рифа происходит только на обращенных к морю краях, где полипы подвергаются воздействию прибоя и тем самым обеспечиваются обильным запасом воздуха и пищи. Внутреннюю часть рифа можно рассматривать почти полностью как скопление мертвых скелетов. Там, где с суши спускается река, в рифе есть разрыв по причинам, которые уже были упомянуты.
Происхождение и способ формирования окаймляющего рифа, подобного только что описанному, вполне понятны. Эмбрионы коралловых полипов прикрепились к погруженному в воду берегу острова настолько далеко, насколько могли жить, а именно на глубину до двадцати или двадцати пяти саженей. Одно поколение сменяло другое, выстраиваясь на мертвых скелетах своего предшественника. Масса была консолидирована инфильтрацией кораллового ила и затвердела за счет частичного растворения и переотложения, пока вокруг всего острова не образовался большой вал коралловой скалы высотой 100 или 150 футов на обращенной к морю стороне, с такими разрывами, которые возникают из-за стока рек, вместо вылазных ворот.
Строение скалистого накопления в барьерных рифах и атоллах по существу такое же, как и в окаймляющем рифе. Но, помимо различий в глубине внутри и снаружи, они представляют некоторые другие особенности. Эти рифы, и особенно атоллы, обычно прерываются в одной части своей окружности, и эта часть всегда расположена на подветренной стороне рифа, или той, которая является более защищенной стороной. Теперь, поскольку все эти рифы расположены в регионе, где преобладают пассаты, следует, что к северу от экватора, где пассат является северо-восточным ветром, отверстие рифа находится на юго-западной стороне: в то время как в южном полушарии, где пассаты дуют с юго-востока, отверстие лежит на северо-западе. Из этого строения вытекает любопытный практический результат: лагуны этих рифов действительно образуют восхитительные гавани, если только корабль может попасть внутрь них. Но главное различие между барьерными рифами и атоллами, с одной стороны, и окаймляющими рифами, с другой, заключается в том, что вода на обращенных к морю сторонах первых гораздо глубже. Как следствие этого факта, вся эта сторона не покрыта, как в случае с окаймляющим рифом, живыми коралловыми полипами. Ибо, как мы видели, эти полипы не могут жить на глубине более двадцати пяти саженей; и фактические наблюдения показали, что в то время как до этой глубины лот поднимает ветви живого коралла с внешней стены такого рифа, на большей глубине он извлекает на поверхность ничего, кроме мертвого коралла и кораллового песка. Мы должны, следовательно, представлять себе атолл или барьерный риф как окаймленный на 100 футов или более от своей вершины коралловыми полипами, занятыми изготовлением коралла; в то время как ниже этого сравнительно узкого пояса его поверхность представляет собой голую и гладкую равнину кораллового песка, поддерживаемую на ядре из кораллового известняка и внутри него. Таким образом, если бы дно Тихого океана было внезапно обнажено, как только что предполагалось, вид рифовых гор был бы в точности обратным тому, который представляют многие высокие горы на суше. Ибо последние белы от снега на вершине, в то время как их основания покрыты обильной и ярко окрашенной растительностью. Но коралловые конусы выглядели бы серыми и бесплодными внизу, в то время как их вершины были бы веселыми от богато окрашенного партера из цветоподобных коралловых полипов.
Практические трудности при промере глубин и извлечении частей обращенной к морю стороны атолла или барьерного рифа настолько велики из-за постоянного и опасного зыби, которая направлена к нему, что точных сведений о глубине, на которую рифы состоят из коралла, до сих пор не получено. Нет причин сомневаться, однако, что рифовый конус имеет одинаковое строение от своей вершины до основания и что его морская стена повсюду в основном состоит из мертвого коралла.
И теперь возникает серьезная трудность. Если коралловые полипы не могут жить на глубине более 100 или 150 футов, как они могли выстроить основание рифового конуса, которое может находиться на 2000 футов или более ниже поверхности моря?
Чтобы преодолеть это возражение, одно время предполагалось, что рифообразующие полипы поселились на вершинах цепи подводных гор. Но что есть в физической географии, чтобы оправдать предположение о существовании цепи гор, простирающейся на 1000 миль или более и настолько почти одинаковой высоты, что ни одна из них не должна подниматься над уровнем моря или опускаться на 150 футов ниже этого уровня?
Как опять же, согласно этой гипотезе, объяснить атоллы, если только, как некоторые делали, не прибегать к дикому предположению, что каждый атолл соответствует кратеру подводного вулкана? И какое объяснение она дает тому факту, что в одних частях океана встречаются только атоллы и барьерные рифы, в то время как другие представляют только окаймляющие рифы?
Эти и другие озадачивающие факты оставались неразрешимыми до публикации в 1840 году знаменитой работы г-на Дарвина о коралловых рифах; в которой был дан ключ ко всем трудным проблемам, связанным с этим предметом, и было показано, что каждая трудность может быть решена путем дедуктивного рассуждения из удачного сочетания определенных хорошо установленных геологических и биологических истин. Г-н Дарвин, по сути, показал, что до тех пор, пока уровень моря остается неизменным в любой области, где формируются коралловые рифы, или если уровень моря относительно уровня суши падает, единственными рифами, которые могут быть сформированы, являются окаймляющие рифы. В то время как если, напротив, уровень моря поднимается относительно уровня суши со скоростью не быстрее той, с которой может идти вверх рост коралла, риф будет постепенно переходить из состояния окаймляющего в состояние барьерного рифа. И, наконец, что если относительный уровень моря поднимется настолько, что окруженная суша будет полностью погружена, риф должен неизбежно перейти в состояние атолла.
Ибо предположим, что относительный уровень моря остается стационарным после того, как окаймляющий риф достиг того расстояния от суши, на котором глубина воды составляет 150 футов. Тогда риф не может расширяться в сторону моря путем миграции коралловых зародышей, потому что эти коралловые зародыши обнаружили бы, что дно моря слишком глубоко для того, чтобы они могли в нем жить. И единственным способом, которым риф мог бы расширяться наружу, было бы постепенное накопление у подножия его обращенной к морю стороны талуса из коралловых фрагментов, оторванных силой волн, который талус мог бы со временем стать достаточно высоким, чтобы поднять свою верхнюю поверхность в пределы кораллового роста, и таким образом обеспечить своего рода искусственное морское дно, на котором могли бы примоститься коралловые эмбрионы. Если, с другой стороны, уровень моря медленно и постепенно понижался, ясно, что части его дна, первоначально находившиеся за пределами предела кораллового роста, постепенно оказались бы в пределах требуемого расстояния от поверхности, и таким образом риф мог бы быть неопределенно расширен. Но этот процесс не привел бы ни к барьерному рифу, ни к атоллу, а к широкому поясу поднятой коралловой скалы, увеличивающему размеры суши и непрерывному в сторону моря со свежим окаймляющим рифом.
Предположим, однако, что уровень моря поднимался, а не падал, с той же медленной и постепенной скоростью, с какой, как мы знаем, он поднимается в некоторых частях мира — не более, по сути, чем на несколько дюймов или, самое большее, на фут или два за сто лет. Тогда, хотя риф был бы неспособен расширяться в сторону моря, поскольку морское дно снаружи него постепенно все больше и больше удалялось от глубины, на которой возможна жизнь коралловых полипов, он был бы способен расти вверх так же быстро, как поднималось море. Но рост происходил бы почти исключительно вокруг окружности рифа, так как это единственный регион, в котором коралловые полипы нашли бы условия, благоприятные для своего существования. Дно лагуны поднималось бы в основном только за счет кораллового дебриса и кораллового ила, образованных способом, уже описанным; следовательно, края рифа поднимались бы быстрее, чем дно, или, другими словами, лагуна постоянно становилась бы глубже. И в то же время она постепенно увеличивалась бы в ширине; поскольку поднимающееся море, покрывая все больше и больше суши, занимало бы более широкое пространство между краем рифа и тем, что осталось от суши. Таким образом, поднимающееся море в конечном итоге превратило бы большой остров с окаймляющим рифом в маленький остров, окруженный барьерным рифом. И будет очевидно, что когда поднятие моря зашло так далеко, что полностью покрыло самые высокие точки острова, риф перешел бы в состояние атолла.
Но как возможно, чтобы относительный уровень суши и моря изменился до такой степени? Ясно, что только одним из двух способов: либо море должно было подняться над теми областями, которые сейчас покрыты атоллами и барьерными рифами; либо суша, на которой покоится море, должна была опуститься до соответствующей степени.
Если море поднялось, его подъем должен был произойти по всему миру одновременно, и оно должно было подняться на одну и ту же высоту над всеми частями коралловой зоны. Были приведены основания для веры в то, что общий уровень моря мог быть разным в разное время; было высказано предположение, например, что накопление льда вокруг полюсов в течение одного из холодных периодов истории Земли неизбежно подразумевает уменьшение объема моря, пропорциональное количеству воды, таким образом постоянно запертой в арктических и антарктических ледяных погребах; в то время как в теплые периоды большее или меньшее исчезновение полярной ледяной шапки подразумевает соответствующее добавление воды в океан. И, несомненно, это рассуждение должно быть признано верным в принципе; хотя очень трудно сказать, какой практический эффект произвели добавления и вычитания, сделанные таким образом, на уровень океана; поскольку такие добавления и вычитания могли быть либо усилены, либо сведены на нет одновременными изменениями уровня суши. И никто еще не показал, что какое-либо такое большое таяние полярного льда и последующее поднятие уровня воды в океане произошло с тех пор, как начали формироваться существующие атоллы.