Кіріспе

Жағалаудағы құмдық жер бедері материктік жағалауға параллель толқын және тасқын әрекеттерінің нәтижесінде қалыптасады. Барьерлік аралдар – жағалаудағы жер бедерінің бір түрі, құмдық жүйе және құм аралдары, онда құмдық аумақ материктік жағалауға параллель толқын және тасқын әрекеттерінен пайда болады. Олар көбінесе тізбектей орналасқан, бірнеше аралдан оннан астам аралға дейін жетеді. Барьерлік аралдар дауылдар мен басқа да әсерлер кезінде өзгеріске ұшырайды, бірақ энергияны сіңіріп, жағалауды қорғайды және ылғалды жерлердің өркендеуіне жағдай жасайтын қорғалған су алаптарын құрайды. Барьерлік тізбек жүздеген шақырымға созылуы мүмкін, ал аралдар арасындағы аралықтар көбінесе тасқын сулармен бөлінеді. Әлемдегі ең ірі барьерлік арал – АҚШ-тың Техас штатындағы Падре аралы, оның ұзындығы 113 миль (182 км) құрайды. Кейде маңызды шығанақ толығымен жабылып, аралды жарты аралына айналдырып, бөгеттік жарты аралды құрады, оған көбінесе жағажай кіреді. Көптеген барьерлер ұзын және тар болғанымен, барьерлердің ұзындығы мен ені, сондай-ақ барьерлік жағалаулардың жалпы морфологиясы су тасқынының мөлшері, толқын энергиясы, шөгінділермен жабдықталу, теңіз деңгейінің өзгеруі және геологиялық құрылым сияқты факторлармен байланысты. Барьердегі өсімдік жамылғысы аралдың биіктігі мен эволюциясына маңызды әсер етеді. Барьерлік аралдар тізбегі әлемдік жағалаудың шамамен 13-15% бөлігінде кездеседі. Олардың әртүрлі орталарда қалыптасатыны және сақталынатыны байқалады. Олардың пайда болуын түсіндіру үшін көптеген теориялар ұсынылған. Жағалауға параллель салынған, адам жасаған теңіз құрылысын бұранда деп атайды. Жағалау морфодинамикасы тұрғысынан, ол табиғи барьерлік арал сияқты, толқындар мен ағындардың энергиясын таратып, азайту арқылы әрекет етеді. Сондықтан, ол жағалау инженерлігінің маңызды бөлігі болып табылады.

Орналасқан жері

Барьерлік аралдар Антарктидадан басқа жер бетіндегі барлық құрлықтарда кездеседі. Олар көбінесе тектоникалық тұрақты аймақтарда, мысалы, тектоникалық тақталардың дивергент шекараларынан пайда болған мұхит қыртыстарынан алыстайтын ("арқа жағалаулары") және Жерорта теңізі мен Мексика шығанағы сияқты кіші теңіз алаптарының маңында қалыптасады. Шамалы толқындар мен жеткілікті құм қоры бар аймақтар барьерлік аралдардың пайда болуына жағдай жасайды.

Австралия

Австралияның шығыс жағалауында, Брисбеннің шығысында орналасқан Моретон шығанағы, Тынық мұхитынан өте үлкен кедергі аралдарының тізбегімен қоршалған. Солтүстіктен оңтүстікке қарай бұл аралдар: Бриби аралы, Моретон аралы, Солтүстік Страдброк аралы және Оңтүстік Страдброк аралы (соңғы екеуі 1896 жылы болған дауылдан кейін арасында арна пайда болғанша, бір арал болған). Солтүстік Страдброк аралы әлемдегі екінші ең үлкен құм арал, ал Моретон аралы үшінші ең үлкен арал. Моретон шығанағынан 200 км солтүстікке қарай, сол жағалауда орналасқан Фрейзер аралы – әлемдегі ең үлкен құм арал.

Америка Құрама Штаттары

Барьерлі аралдар АҚШ-тың шығыс және Мексика шығанағындағы жағалауларында ең көп кездеседі, мұнда Мэннен Флоридаға дейін (Шығыс жағалауы) және Флоридадан Техасқа дейін (Мексика шығанағы жағалауы) әрбір штаттың кем дегенде бір бөлігі барьерлі аралдардан тұрады. Көптеген штаттарда көптеген барьерлі аралдар бар; мысалы, Флоридада 1997 жылы Флорида түбегінің батыс (Мексика шығанағы) жағалауында 29, ал шығыс жағалауында тағы 20-ға жуық, сондай-ақ Панхандел жағалауында бірнеше барьерлі аралдар мен тілшелер бар. Техастағы Падре аралы – әлемдегі ең ұзын барьерлі арал; Мексика шығанағындағы басқа да белгілі аралдарға Техастағы Галвестон аралы және Флоридадағы Санибел мен Каптива аралдары жатады. Шығыс жағалауында Флоридадағы Майами Бич пен Палм Бич; Солтүстік Каролинадағы Хаттерас аралы; Вирджиния мен Мэрилендтегі Ассатейг аралы; Атлантик-Сити орналасқан Нью-Джерсидегі Абсекон аралы; және Нью-Йорктегі Лонг-Айлендтен алшақ орналасқан Джонс Бич аралы мен Файр аралы бар. АҚШ-тың Тынық мұхиты жағалауында жартасты жағалау мен тар континенттік шельф болғандықтан барьерлі аралдар табылмайды, бірақ барьерлі жарты аралдар кездеседі. Алясканың Арктика жағалауында да барьерлі аралдарды көруге болады.

Канада

Барьерлік аралдар теңіз Канадасында және жағалау бойындағы басқа да жерлерде кездеседі. Жақсы мысал – Нью-Брансуиктегі Мирамичи шығанағы, онда Портж аралы, сондай-ақ Фокс аралы мен Хей аралы Сент-Лоуренс шығанағындағы дауылдардан ішкі шығанақты қорғайды.

Мексика

Мексика шығанағының жағалауында көптеген тосқауыл аралдар мен тосқауыл түбектер орналасқан.

Жаңа Зеландия

Барьерлі аралдар Жаңа Зеландияның екі негізгі аралының солтүстігінде жиі кездеседі. Жаңа Зеландиядағы маңызды бөгеттік аралдарға Тауранга портының кіреберісін қорғайтын Матакана аралы және Тасман шығанағының оңтүстік жағындағы Қоян аралы кіреді. Төмендегі Нельсон портының Боулдер Банкіне де қараңыз.

Үндістан

Випин аралы Үндістанның оңтүстік-батыс жағалауындағы Керала штатында орналасқан және 27 шақырымға созылады. Бұл арал сонымен қатар әлемдегі ең тығыз халқы бар аралдардың бірі.

Индонезия

Индонезияның Барьерлік аралдары Суматраның батыс жағалауынан шығысқа қарай жатыр. Осы жағалау бойында солтүстіктен оңтүстікке қарай Simeulue, Баняк аралдары (атап айтқанда Tuangku және Bangkaru), Nias, Бату аралдары (әсіресе Pini, Tanahmasa және Tanahbala), Ментавай аралдары (негізінен Siberut, Sipura, Солтүстік Пагай және Оңтүстік Пагай аралдары) және Enggano аралы кіреді.

Еуропа

Балтық теңізінде Польшадан Литваға дейін, сондай-ақ Нидерландыдан Данияға дейін созылған Вадден аралдарында кедергі аралдарды кездестіруге болады. Лидо ди Венеция және Пелестрина – ғасырлар бойы Италияның Венеция қаласын қорғап келген Венеция лагунасының маңызды кедергі аралдары. Англияның оңтүстік жағалауындағы Чесил жағажайы кедергі жағажай ретінде қалыптасқан. Азов және Қара теңіздердің солтүстігінде де кедергі жағажайлар табылады.

Көші-қон және шашылып жуу

Дауылды ауа райында су деңгейі аралдан биік болуы мүмкін. Мұндай жағдай аралдың алдыңғы бөлігінен құмды аралдың үстіне және/немесе құрлыққа қарай тасып, жабылатын жағдайға алып келуі мүмкін. Осы процестің нәтижесінде кедергі арал өзгеріп, орны ауысады.

Критикалық ендік түсінігі

Барьерлі аралдар көбінесе белгілі бір енде қалыптасады. "Критикалық ендік тұжырымдамасы" термині 1970 жылдан бері барьерлі аралдарға, су асып өтуге және су астындағы шөгінділерге қатысты талқыланып келеді. Бұл тұжырымдаманың негізгі мәні – барьердің ені белгілі бір шекті мәннен кем болған жағдайда ғана су асып өту процестері барьердің қозғалысына тиімді әсер етеді. Арал осы мәннен тарылмады, себебі су асып өту барьерлі арал арқылы шөгінділерді тасымалдауда тиімді болып, мұхит жағалауының шегіну қарқынымен бірге қадам басады. Аралдың ені кең бөліктерінде байшорына жетпейтін су астындағы шөгінділер пайда болып, арал мұхит жағалауының шегінуінен тарылып, сол шекті енге жеткенше азаяды. Барьерді шекті еннен кеңейтетін жалғыз процесс – жарылу, ішінара құрлық үстіндегі су тасқыны және одан кейінгі кіреберістің жабылуы. Критикалық барьер ені – бұл жобаның өмірлік циклі ішінде барьерлі аралдан шөгінділердің жалпы жоғалуын азайтатын ең кіші жағалауға қарайғы өлшем ретінде анықталады. Критикалық еннің шамасы жүйенің құм көздері мен тұнбаларына, мысалы, құмдықта сақталған көлемге, сондай-ақ жағалау бойындағы және жағалауға қарайғы құм тасымалына, әрі аралдың биіктігіне байланысты. Критикалық ендік тұжырымдамасы – ірі масштабтағы барьерлі аралдарды қалпына келтіру үшін маңызды, онда аралдар сағаларды, шығанақтарды, батпақтарды және құрлық жағалауларын қорғау үшін оңтайлы биіктікке, ені мен ұзындығына қайта құрылады.

Құрылыс теориясы

Ғалымдар 150 жылдан астам уақыттан бері кедергі аралдарының қалыптасуына қатысты көптеген түсіндірмелер ұсынды. Үш негізгі теория бар: жағалаудағы құм сілкінісі, түйірдің жиналуы және батып кету. Қалыптасу үшін белгілі бір жалпы талаптар бар сияқты. Кедергі аралдар жүйесі толқын басым жағалауларда, кішігірім немесе орташа мөлшердегі су тасқыны диапазонында оңай дамиды. Жағалаулар су тасқыны диапазонына қарай үш топқа бөлінеді: микротидалық, 0–2 метрлік диапазон; мезотидалық, 2–4 метрлік диапазон; және макротидалық, >4 метрлік диапазон. Кедергі аралдар негізінен микротидалық жағалауларда қалыптасады, онда олар жақсы дамыған және дерлік үздіксіз болады. Олар мезотидалық жағалауларда сирек кездеседі, онда олар әдетте қысқа болып келеді және су тасқыны арналары жиі кездеседі. Макротидалық жағалауларда кедергі аралдары өте сирек. Кішкентай су тасқыны диапазонымен қатар толқын басым жағалауда салыстырмалы түрде көлбеу континенттік шельф болуы керек. Әйтпесе, құм жиналып, құм сілкінісіне айналмай, жағалау бойына тарап кетеді. Кедергі аралдардың қалыптасуы үшін жеткілікті мөлшерде шөгінділердің болуы да қажет.

Шетелдік бар теориясы

1845 жылы француз ғалымы Эли де Бомонт бөгеттердің қалыптасуы туралы еңбек жариялады. Ол толқындардың жасы суға кіргенде құмды көтеріп, толқындар сынып, көп бөлігін жоғалтқанда теңіз астындағы үйінділер түрінде шөгінетініне сенді. Үйінділер тік боймен өскен сайын, олар теңіз деңгейінен бірте-бірте көтеріліп, бөгеттік аралдарға айналды.

Тырнақ жинақтау теориясы

Америкалық геолог Гроув Карл Гилберт 1885 жылы алғаш рет кедергі шөгінділерінің жағалау бойындағы көздерден келгенін айтты. Ол, жағалау ағысы арқылы толқындардың әрекетінен бұзылу аймағында қозғалатын шөгінділер, жағалауға параллель соқпақтарды құратынын ұсынды. Соқпақтардың кейіннен дауыл толқындарымен бұзылуы нәтижесінде бөгеттік аралдар пайда болады.

Су астындағы теория

Уильям Джон МакГи 1890 жылы АҚШ-тың Шығыс және Мексика шығанағы жағалауларының батып бара жатқанын айтты, мұны осы жағалаулардағы, Раритан, Делавэр және Чесапик шығанақтары сияқты көптеген суға батқан өзен аңғарларының болуы дәлелдейді. Ол бату кезінде жағалау бойындағы тізбектер құрлықтан бөлініп, тізбектердің артында лагуналар пайда болады деп есептеді. Миссисипи-Алабама бөгеттік аралдары (Cat, Ship, Horn, Petit Bois және Dauphin Islands) жағалаудың батуы нәтижесінде бөгеттік аралдар қалыптасқандығының мысалы ретінде келтірді. Оның бұл түсіндірмесі кейін жағалау стратиграфиясы мен шөгінділердің жасы дәлірек анықталғанда дұрыс емес екені көрсетілді. Луизиана жағалауында Миссисипи өзенінің дельтасының бұрынғы тармақтары толқындардың әсерінен қайта құрылып, жағажай тізбектерін құрады. Бөгеттердің артындағы батпақтардың ұзақ мерзімді шөгуі бұл бұрынғы жасыл жеңілдіктерді ашық су кеңістігіне айналдырды. 1853 жылдан 1978 жылға дейінгі 125 жыл ішінде бөгеттің артындағы екі кішкентай, жартылай қорғалған шығанақтар Пелто көлінің үлкен су айдынына бірігіп, Isles Dernieres аралдарының құрлықтан бөлінуіне себеп болды.

Түрлері

Ричард Дэвис кедергілі аралдардың екі түрін ажыратады: толқынмен қалыптасқан және аралас энергиялы.

Толқынмен басым

Толқын үстемдік ететін кедергілі аралдар ұзын, төмен және тар болып келеді, әдетте екі шетінде де тұрақсыз сағалармен шектеледі. Аралға бұрыштап жақындаған толқындардың нәтижесінде пайда болатын жағалау ағындары шөгінділерді ұзаққа алып жүріп, аралды кеңейтеді. Жағалау ағындары және осыдан туындайтын кеңейтулер көбінесе бір бағытта болады, бірақ кейбір жағдайларда ағындар мен кеңейтулер аралдың екі басына қарай да жүруі мүмкін (Флорида шығанағындағы Анклот-Кей, Три-Рукер-Бар және Сэнд-Кей сияқты). Дауыл толқындары аралды басып өтетін лагуна жағындағы сумен жуылатын желдеткіштер, әсіресе жас кедергілі аралдарда жиі кездеседі. Толқын үстемдік ететін аралдар дауылдардан зардап шегіп, жаңа сағалар ашылуы мүмкін. Мұндай сағалар жағалау ағындары шөгінділерді алып жүруіне байланысты жабылуы мүмкін, бірақ егер тасқын призмасы (тасқын ағынының көлемі мен күші) жеткілікті болса, тұрақты болып қалуы да мүмкін. Ескі кедергілі аралдардағы құмдықтар су шаю мен сағалардың ашылуына аз бейім. Толқын үстемдік ететін аралдардың өсуі мен құмдықтардың қалыптасуы үшін мол шөгінділер қажет. Егер кедергілі арал өсуі үшін жеткілікті шөгінді алмаса, дауылдардан қайталап су шайылып, арал құрлыққа қарай жылжуы мүмкін.

Қоспа энергия

Толқынмен басым болатын бөгеттік аралдар ақырында аралас энергиялы бөгеттік аралдарға айналуы мүмкін. Аралас энергиялы бөгеттік аралдар толқын энергиясымен де, таяды ағынымен де қалыптасады. Таяды призмасының ағысы құмды жылжытады. Құм жағалаудың ішкі және сыртқы жағында жиналады, сағаның шығанағы немесе лагуна жағында тасқын дельтасын немесе сағасын (тасқын толқынымен әкелінген құмнан) және ашық су жағында қайта ағын дельтасын немесе сағасын (қайта ағын толқынымен әкелінген құмнан) құрайды. Үлкен таяды призмалары үлкен қайта ағын сағаларын жасайды, олар төмен суда көрінетіндей биікке көтерілуі мүмкін. Қайта ағын сағасы сағаға жақындаған толқындарды сындырып, жағалау бойында құмды жылжытатын ағыстың бағытын өзгертеді. Бұл қайта ағын сағасын суға түсетін құмдарға айналдырып, оларды сағаның аралдан жоғары жатқан бөлігіне жылжытады, сағаның енін сағаға жақын кеңейтеді (барабаншекелі саға аралын құрады). Бұл процесс жағалау ағынымен әкелінген құмды ұстап, оның сағаның төменгі жағына жетуіне кедергі келтіреді, сол арқылы аралды құмнан айырып, нашарлатады. АҚШ-тың Джорджия штатындағы көптеген теңіз аралдары жағалау бойымен созылған ұзындығына қарағанда салыстырмалы түрде кең. Флоридадағы Сиеста-Кей ерекше барабаншекелі пішінге ие, оның солтүстік жағындағы кең бөлігі Филлипи сағасының аузына жақын орналасқан.

Экологиялық маңызы

Барьерлі аралдар мұхит толқындары мен басқа да дауылдық құбылыстардың құрлық жағындағы су жүйелеріне әсерін азайтуда, сондай-ақ жағалауды қорғауда маңызды рөл атқарады. Бұл нәтижеде салыстырмалы түрде төмен энергиялы, тұзды-тұщы судың ерекше ортасын құрайды. Айналасына қарай лагуналар, эстуарийлер және/немесе батпақтар сияқты көптеген ылғалды жер жүйелері пайда болуы мүмкін. Олар әдетте түрлі-түрлі флора мен фаунаға толы мол мекен болып табылады. Барьерлі аралдар болмағанда, мұндай ылғалды жерлер өмір сүре алмас еді, оларды күнделікті теңіз толқындары мен су тасқындары, сондай-ақ мұхит дауылдары жойып жіберер еді. Луизиана штатының бөгеттік аралдары осыған керемет мысал.