Sand Dunes

Zdjęcie wiatru w akcji. Jasne smugi na plaży to skupiska piasku przemieszczające się po mokrej plaży w kierunku wydm.

Zawartość

• Jak powstają wydmy?
• Typy wydm piaskowych
• Sztuczne wydmy piaskowe
• Wspólne formy wydm
• Wysadziny
• Podłoże poprzeczne
• Trawy wydmowe i wydmy
• Problemy z wydmami usypanymi i sztucznymi

Jak powstają wydmy piaskowe?

Mimo że nie są niczym więcej niż kupką piasku niesionego wiatrem, wydmy przybierają niezwykłą gamę rozmiarów i kształtów, w zależności od ilości dostępnego piasku, jego wielkości i dominujących kierunków wiatru. Z czasem wydmy mogą rosnąć, kurczyć się lub przesuwać zgodnie z kierunkiem przeważających wiatrów. Wydmy mogą być tworzone i niszczone zarówno przez naturę, jak i przez człowieka. Wydmy mogą przewracać drzewa i budynki lub być zmywane przez burze.

Ryc. 1.10. Zdjęcie z lipca 1999 r. przedstawiające skarpę erozyjną na wydmie przedniej w Caswell Beach. W naturalnym systemie, ta erozja dostarczałaby piasek na plażę jako część naturalnej reakcji na sztorm. Ale kiedy domy stoją na drodze, naturalna równowaga plaży stwarza poważne problemy dla społeczności plażowych. W tle, na najbliższym pokładzie domku, który jest teraz wystawiony na plażę, ktoś łowi ryby w strefie surfingu.

Plaża jest jedynym źródłem piasku dla wydm przybrzeżnych, a każde pojedyncze ziarno piasku w wydmie przeszło przez plażę w pewnym momencie w swojej historii. W rzeczywistości, każde ziarenko prawdopodobnie odbyło tę podróż wiele razy (Ryc. 3.1), ponieważ kiedy wiatr się odwraca i wieje od brzegu, niektóre ziarenka wracają z powrotem na plażę. Z pewnością wyraźna skarpa (patrz Ryc. 1.10), często widoczna na palcu wydmy po sztormie, jest dowodem na to, że fale przesunęły piasek z wydmy z powrotem na plażę. Piasek może napływać na brzeg zarówno z plaży dźwiękowej, jak i z plaży nad oceanem.

Budowę wydm wspomagają charakterystyczne przybrzeżne wiatry. Bez względu na ogólne wzorce cyrkulacji wiatru w regionie, wiatry będą wiały od strony lądu przynajmniej przez część czasu, a jeśli jest tam roślinność, część piasku zostanie uwięziona, by wyhodować wydmę. Nie tylko piasek się porusza, ale również energia jest czasami przenoszona na inne obiekty. Szklana butelka pozostawiona na plaży pokryje się szronem. Ziarna piasku wypłukują bowiem połysk i przejrzystość szklanej powierzchni.

Rysunek 3.2. Słoma Spartina (słone bagno) na plaży na wyspie Ocracoke. Linia wraków słomy spowodowała nagromadzenie piasku, który teraz będzie dostarczał składników odżywczych roślinom, które zostaną tu zasiane.

Wydmy zwykle zaczynają się jako stosy piasku nagromadzonego w leju szczątków plażowych, takich jak stosy wodorostów (zwłaszcza Sargassum), kępy słomy z słonego bagna i mnóstwo ludzkich odpadków (sieci rybackie, butelki, drewno) (ryc. 3.2 i 3.3). Odłamki plażowe spowalniają wiatr lub blokują go, powodując gromadzenie się piasku w „cieniu” obiektu. W końcu nasiona traw wydmowych (zwłaszcza owsa morskiego) trafiają na nowe kupki piasku, kiełkują i zatrzymują więcej piasku. Gnijąca roślinność, wodorosty lub trawa ze słonych bagien, która spowodowała nagromadzenie piasku na początku, dostarcza teraz składników odżywczych, które pomagają przetrwać nowym siewkom. W miarę jak roślina się rozrasta, nadal powoduje gromadzenie się coraz większej ilości piasku. Jeśli wszystko pójdzie dobrze, a strefa surfingu pozostanie wystarczająco daleko, narodzi się nowa wydma! Gdy te zarodkowe wydmy rosną, roślinność przemieszcza się w górę i na zewnątrz, utrzymując większość piasku w miejscu.

Typy wydm

Rysunek 3.3. Choinki ułożone przed wydmą w Holden Beach w marcu 2002 r. Działania takie jak to są podejmowane w nadziei, że drzewa zatrzymają piasek i zbudują wydmę, ale generalnie to podejście nie zadziałało, a plaża staje się jedynie zagracona martwymi drzewami.

Powszechnie, wydma z tyłu naturalnej plaży jest nazywana wydmą przednią, grzbietem piasku tworzącym się z osią, lub grzbietem, równolegle do linii brzegowej. Taki grzbiet wydmowy lub piaskowy w połączeniu z plażą nazywany jest również grzbietem plażowym. Roślinność służy jako kotwica dla osadów niesionych wiatrem i generuje ciągły wzrost wydmy. Kiedy trawa jest usuwana przez burze, pożary, deptanie, nadmierny wypas lub po prostu zbyt dużo piasku napływającego na brzeg przez plażę, wydmy są destabilizowane i mogą zacząć migrować w kierunku lądu.

Medaños to termin używany do opisania odizolowanych dużych wydm występujących w obszarach przybrzeżnych. Medaños wywodzą swoją nazwę od hiszpańskiego słowa oznaczającego „nadmorskie wzgórze piaskowe” i są charakterystycznym rodzajem niezalesionej wydmy. Te wysokie, strome, izolowane wzgórza piaskowe mają ogromne ilości piasku i zakres w wysokości w dowolnym miejscu od kilkudziesięciu do kilkuset stóp. Medaños są tworzone przez wiatry przenoszące piasek w górę w kierunku szczytu z kilku kierunków. Pomimo braku roślinności, medaños migrują tylko powoli, być może ze względu na liczbę różnych kierunków wiatru, które transportują wiatr do wydm.

Te wydmy nie są dobrze poznane i mogą po prostu reprezentować stosy piasku, gdzie jest wyjątkowo duża ilość piasku przychodzącego na plażę. Ale dlaczego tak duża ilość piasku ma napływać na ląd z powierzchni brzegowej w konkretnym miejscu? Odpowiedź na pytanie o pochodzenie Outer Banks Medanos musi leżeć na szelfie kontynentalnym, ostatecznym źródle piasku. Sztuczne wydmy zostały dodane do listy typów wydm w XX wieku, kiedy ludzie zaczęli budować wydmy, próbując utrzymać linię brzegową w miejscu. Próby ulepszenia istniejących wydm lub stworzenia nowych wydm zazwyczaj obejmują sadzenie traw wydmowych i/lub stosowanie „płotków z piasku”. Płoty te zmniejszają prędkość wiatru i powodują, że piasek opada i gromadzi się w ich cieniu. Ich skuteczność jest różna. Jedno z badań w New Jersey wykazało, że najważniejszą rolą płotów było trzymanie ludzi z dala od nowych wydm, co pozwoliło roślinom wydmowym rozwijać się.

Sztuczne wydmy piaskowe

Buldożowanie stało się powszechną formą budowy sztucznych wydm, częściowo dlatego, że podejście roślinne/ogrodzeniowe wymaga czasu, by zatrzymać piasek i zbudować nową wydmę. Na wielu plażach, buldożery są aktywne przez cały rok w spychaniu stosów piasku na tyły plaży. Trudno nazwać te piaszczyste wały wydmami, ponieważ nie mają one wszystkich cech naturalnych wydm (np. dobrze posortowanych i rozwarstwionych piasków, które wspierają wzrost stabilizujących wydmy traw). Protoplastą sztucznych wydm był stary projekt budowy wydm Civilian Conservation Corps (CCC) na Outer Banks w Północnej Karolinie, USA, w latach 30-tych XX wieku. Ta stara linia wydm jest często naruszana podczas sztormów, a nowe duże sztuczne wydmy zatykają dziury w linii. Kiedyś nawet stare samochody były używane do stabilizacji wydm!

Motywacją do sztucznej stabilizacji wydm było utrzymanie erodującej linii brzegowej w miejscu. Jak na ironię, budowa nowych wydm ma prawdopodobnie niewielki wpływ na tempo erozji. Objętość piasku w wydmach jest bardzo mała w porównaniu z objętością piasku związanego z erozją. Cofanie się linii brzegowej jest tak naprawdę cofaniem się całej powierzchni brzegowej, która stanowi dużą objętość piasku, wielokrotnie większą niż objętość wydm przednich. Tak więc w procesie erozji wydmy mogą zostać zmiecione i w niewielkim stopniu utrzymywać linię brzegową w miejscu.

/>

Wspólne formy wydmowe

Ryc. 3.4. Przesmyk pomiędzy niskimi wydmami naturalnymi na Ocracoke. Owies morski sprzyja powstawaniu pojedynczych wydm (a nie ciągłej linii wydm) oddzielonych przesmykami lub niskimi obszarami, które pozwalają na wnikanie osadów do wnętrza wyspy. Ta penetracja osadów jest ważna, ponieważ pomaga wyspie podnieść jej wysokość w odpowiedzi na wzrost poziomu morza.

Rozmiar wydmy jest głównie funkcją podaży piasku: im większa podaż z plaży, tym wyższe wydmy. Przeważające kierunki wiatru, szerokość plaży i czas dostępny na zbudowanie wydmy są częścią obrazu zaopatrzenia w piasek. Najważniejszy jest jednak piasek dostępny z morza. Jak dotąd nie jest jasne, dlaczego w niektórych miejscach więcej piasku napływa na brzeg i buduje duże wydmy, podczas gdy 100 jardów dalej wydmy są małe i niskie. Większość wydm przednich ma sporadyczne szczeliny między sobą, przez które fale sztormowe wnikają w głąb wysp. Otwory te nazywane są przesmykami (patrz rys. 3.4) i są bardzo ważne dla ewolucji wysp, zwłaszcza w dobie podnoszenia się poziomu morza. Przejścia te umożliwiają akumulację piasku pochodzącego z burzy, który podnosi wyspy (omówione poniżej). Niektóre przesmyki powstały w wyniku sztucznego nacięcia wydm na końcach dróg i ulic. Nawet te, które wydają się być naturalne, są często wynikiem naruszenia przez fale słabej strefy (Fot. 3.6) spowodowanej działalnością człowieka (np. ścieżki, nacinanie grzbietu w celu budowy lub uzyskania lepszego widoku na morze). Gdy przedmurze jest bardzo duże, nie występują szczeliny nadmorskie. Osady nadmorskie na tylnych stronach wydm są łatwe do odróżnienia od piasków wydmowych ze względu na dużą zawartość muszli. Fale mogą przynieść muszle na brzeg, ale wiatry już nie.

Wywroty

Ryc. 3.6. Ścieżki dla wózków plażowych na wydmach na południe od Fortu Fisher. Wyraźnie widać, że nieograniczony ruch kołowy jest szkodliwy dla roślinności wydmowej.

Jednym ze sposobów erozji wydm piaskowych jest wiatr przemieszczający piasek i wywiewający go z wydmy, proces znany jako deflacja. Najczęstszą cechą deflacji jest wydmuch, zagłębienie w kształcie misy z płaskim dnem, które leży poniżej wysokości większości sąsiednich wydm. Wydmuchy mają płaskie dno, ponieważ piasek jest wywiewany aż do momentu, gdy jego powierzchnia osiągnie poziom lustra wody. Na tym poziomie mokry piasek opiera się wywiewaniu i powierzchnia staje się roślinna. Można przetestować kontrolę zwierciadła wody nad procesami zachodzącymi pod wpływem wiatru, kopiąc rękami dziurę w wydmuszce w Karolinie Północnej. Mniej niż długość przedramienia pod powierzchnią, dotrzesz do słodkiej wody.

Podłoże krzyżowe

Im szybszy wiatr, tym większe rozmiary piasku, które mogą być podnoszone i przemieszczane. Ponieważ prędkość i kierunek wiatru zmienia się cały czas, wygląd powierzchni wydmy zmienia się pod względem tekstury, koloru, wielkości ziaren i ukształtowania podłoża niemal codziennie. Na wydmie kolejne warstwy nawiewanego przez wiatr piasku układają się jedna na drugiej i z czasem tworzą unikalny rodzaj warstwowania lub stratyfikacji, zwany usypywaniem poprzecznym przez wiatr. Łoże poprzeczne, które zwykle można zaobserwować w erozyjnych skarpach obok plaży, składa się z kilku zestawów warstw piasku nachylonych pod różnymi kątami (Fot. 3.7). Każda pojedyncza warstwa wskazuje na dawną powierzchnię wydmy.

Stratyfikacja wydmy składa się zwykle z setek bardzo cienkich, naprzemiennych warstw piasku kwarcowego, piasku z fragmentami muszli i ciężkiego piasku mineralnego oraz kilku warstw będących mieszaniną wszystkich trzech. Czarne warstwy, niektóre o grubości zaledwie ziarna lub dwóch, to warstwy minerałów ciężkich. Warstwy fragmentów muszli są zwykle brązowe. Warstwy te były osadzane w różnych warunkach wietrznych. Być może pojedyncze podmuchy wiatru mogą tworzyć niektóre warstwy, podczas gdy inne mogą odzwierciedlać warunki wiatrowe w ciągu minut do godzin. Niektóre warstwy powstają w wyniku rozdrobnienia jasnych ziaren, które pozostawiają za sobą ciemną warstwę ciężkich minerałów. Powierzchnia wydmy, po której właśnie chodzisz, będzie kiedyś warstwą odsłoniętą w skarpie erozyjnej na plaży! Być może pozostaną nawet Twoje ślady stóp.

Trawy wydmowe i wydmy

Ryc. 3.7. Łożenie poprzeczne na wydmie w Kill Devil Hills. Widoczne są dwa wyraźne kierunki ułożenia warstw, przy czym górna, niemal płaska warstwa ostro ścina dolne warstwy. Każda z widocznych tu warstw znajdowała się kiedyś na powierzchni wydmy.

Trawa wydmowa stabilizuje piasek, w którym rośnie, a sposób, w jaki trawa się rozprzestrzenia, nieuchronnie wpływa na kształt wydmy. Ze względu na klastyczny charakter niektórych traw, wydmy zdominowane przez trawy mogą mieć luki lub przesmyki. Szczeliny takie ułatwiają przenikanie fal sztormowych na wyspę. Z kolei wydmy zdominowane przez inne rodzaje traw mogą mieć mniej szczelin. Zapobiega to lub ogranicza podmywanie przez sztormy, z wyjątkiem większych sztormów. Przenikanie fal sztormowych przez wydmy jest ważne, ponieważ przynosi na wyspę piasek, podnosząc jej wysokość. Pionowy wzrost przez nagromadzony piasek z wydm jest ważny, aby wyspa barierowa mogła ewoluować wraz z podnoszącym się poziomem morza.

Gdy trawy ustabilizują linię wydm, inne rośliny przybierają na sile, szczególnie po bardziej chronionej, lądowej stronie wydmy. Rośliny na wyspach i w pobliżu plaż potrzebują różnego stopnia ochrony przed wiatrem i słoną mgłą. Jeśli utworzy się wiele grzbietów wydmowych, przestrzenie pomiędzy nimi zostaną zasiedlone przez krzewy, pnącza, małe drzewa, a ostatecznie, w wyniku sukcesji roślin, może powstać las morski. W warunkach naturalnych, rodzaje i gęstość roślinności są wskaźnikami wieku i długości stabilności wydm. Trawy mogą się zadomowić w ciągu jednego sezonu, ale krzewy potrzebują 10-20 lat, aby się zadomowić, a dziesięciolecia, a nawet stulecia, są potrzebne, aby wyrósł las morski. Kiedy dojrzały las jest usuwany w celu zabudowy, równowaga wegetacyjna zostaje zakłócona. Nadmierny wypas bydła i koni, powszechny problem na niektórych obszarach, usuwa niektóre gatunki roślin, niszczy słone bagna i zapobiega wzrostowi pod koronami drzew w lasach morskich.

Problemy z usuwaniem wydm i sztucznymi wydmami

Na wielu plażach, legalne jest, z odpowiednimi pozwoleniami w ręku, usypywanie plaż w celu utworzenia „wydm” lub przynajmniej tworzenia stosów piasku przy budynkach dla ochrony przed burzą. Spulchnione „wydmy” są łatwe do zauważenia. Te „wydmy” mają inny kształt niż naturalne wydmy i często wyglądają jak duże kupy piasku, które zostały wyrzucone na plażę. Te kupy piasku zawierają dużo materiału muszlowego, rzadkiego składnika naturalnego piasku wydmowego. Po kilku dniach spędzonych na górnej plaży, wiatr zdmuchnie drobniejszy piasek z powierzchni, powodując powstanie warstwy muszli lub „zaleganie muszli” na powierzchni usypanej wydmy. Ponieważ wiatr często nie jest w stanie nawieźć muszli na wydmy, zaleganie muszli jest pozytywnym wskaźnikiem, że buldożer złożył wizytę. Naturalne wydmy, zwłaszcza te z korzeniami wplątanymi w piasek, stanowią solidną (choć tymczasową) zaporę przed niewielką burzą. Gdy zaatakują je fale, szybko tworzy się skarpa lub mały urwisko. Kolejne fale przynajmniej częściowo odbijają się od skarpy, staczając się z powrotem w dół plaży i rozbijając się o kolejne fale napływające na brzeg. Stopniowo jednak skarpa wydmy przesuwa się w głąb lądu pod naporem fal. Pomocne we wzmacnianiu i umacnianiu naturalnych wydm (oprócz korzystnego wpływu korzeni roślin) są siły elektroniczne, czyli siły Vanderwaala, działające między ziarnami piasku o jednakowej wielkości a znajdującą się między nimi wodą. W „wydmach” usypanych z piasku plażowego o szerokim zakresie wielkości ziaren kwarcu i fragmentów muszli nie działają ani korzenie, ani siły Vanderwaala, które stabilizują złoże. W konsekwencji sztuczne wydmy erodują z dużo większą łatwością. Spulchniony piasek, bez zwierząt, które kiedyś tam żyły, powraca na plażę (zwykle podczas kolejnego sztormu), a wydmy są spłaszczane i zmywane w głąb lądu.

Spulchnianie plaży, lub zgarnianie plaży, usuwa cienką warstwę piasku z wewnętrznej strefy pływów (zwykle o grubości stopy lub mniej), próbując zachęcić do dodatkowej akumulacji piasku. Często jednak naruszany jest prawny limit jednej stopy zagłębiania się w plażę. Zgarniany piasek jest spychany na tył plaży, zwykle na niski grzbiet piaskowy. Spychanie piasku nie jest korzystne dla plaż. Po pierwsze, wybieranie piasku z jakiejkolwiek części plaży jest formą erozji plaży, czystą i prostą. Po drugie, zabija organizmy żyjące na plaży – kraby kretowate, małże coquina i wszystkie mikroskopijne organizmy, które żyją pomiędzy ziarnami piasku. Przez kilka dni po wyburzeniu, mewy mają nieoczekiwaną bonanzę; szybują i chwytają osamotnione i walczące kryształy plaży, które są teraz wysoko i sucho na wyburzonej wydmie. Zapach gnijących organizmów w okresie po wyburzeniu może również zapewnić nieprzyjemną atmosferę dla spacerowiczów na plaży. Proces ten wpływa na cały łańcuch pokarmowy, w tym na ptaki brzegowe i ryby żyjące w pobliżu brzegu.

Back to Top